一起分析Linux系統設計思想——04構建根檔案系統（二）

在學習資料滿天飛的大環境下，知識變得非常零散，體系化的知識并不多，這就導致很多人每天都努力學習到感動自己，最終卻收效甚微，甚至放棄學習，我的使命就是過濾掉大量的垃圾資訊，將知識體系化，以短平快的方式直達問題本質，把大家從大海撈針的痛苦中解脫出來，

1 為什么要完善

好多概念的建立，技術的創新最終都是為了解決某個或某類問題，所以，問題 往往是眾多行為的根源，

那么我們為什么要完善上一篇建立的最小根檔案系統呢？

因為ps、reboot、df、top等指令都不好用，會報下述錯誤，

# arm9嵌入式設備上執行下述指令
/ # ps
  PID  Uid        VSZ Stat Command
ps: can't open '/proc': No such file or directory
/ # reboot
reboot: can't open '/proc': No such file or directory

2 什么是掛載

掛載（mount）這個概念還蠻抽象的，即使你mount指令用的再溜，如果不仔細考慮這個概念，也只能浮在表面，mount是一個動作，就好比是牽線搭橋，和媒婆兒干的是一件事，那橋的兩端是誰呢？一端是根檔案系統，另外一端是其他檔案系統，

到這里必須要解釋根檔案系統是個什么東西了（在前面的文章中我們跳過了這個概念），根檔案系統并不固定是某種型別的檔案系統，表明的只是它的用途——作為 檔案的根 ，說到根就涉及到 樹 ，檔案系統中的檔案就是按照樹形拓撲進行組織的，系統啟動程序一定要先掛載一個檔案系統作為根檔案系統，后期再掛載的檔案系統都是 枝葉檔案系統 ，先長根再長枝葉很正常對不對？

那么什么樣的檔案系統才可以或者說有資格作為根檔案系統最先被掛載呢？如果該檔案系統中有init程式、/etc/inittab、在/etc/inittab中注冊的應用程式（比如-/bin/sh）、c語言動態庫、/dev/console & /dev/null這些必要模塊（詳細見上篇的分析）的話，該檔案系統就可以作為根檔案系統被內核優先掛載，比如yaffs、yaffs2、jffs2、nfs型別的檔案系統只要包含了上述列出的程式都可以作為根檔案系統，

再回到掛載，舉一個大家很好理解的例子，比如你有好多小家電需要通電，但是家里墻上只有一個插座，所以你找來了幾個插排（好比檔案系統），而且插排的品牌都不太一樣，接下來你要做什么呢？挑一個大功率的插排（好比根檔案系統）首先插到墻上的插孔（插的這個動作就是mount），接下來再將其他的插排插到這個大功率的插排上（好比掛載其他檔案系統），最后，你就可以方便地使用你的小家用電器了（你可以方便地訪問檔案啦~），

是不是對mount又有了新的認識？最后，記住：mount就是 映射 ，

3 完善proc目錄

3.1 直接mount的方式

我們發現ps和reboot指令都是因為缺少/proc目錄導致的，/proc目錄存在的意義就是掛接proc型別的檔案系統，proc是一種虛擬檔案系統，存盤的是內核運行狀態的一系列特殊檔案，這些虛擬的檔案其實是內核生成并存盤在RAM中的，設備掉電就會消失，

接下來就使用mount指令直接mount一下proc檔案系統，

在上一篇的基礎上增加根檔案系統內容，創建/proc目錄，增加/etc/init.d/rcS檔案并修改/etc/inittab檔案，

1. 創建/proc目錄

# 在Ubuntu系統中操作
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs $ ls
bin  dev  etc  lib  linuxrc  sbin  usr
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs $ mkdir proc #創建proc目錄
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs $ ls
bin  dev  etc  lib  linuxrc  proc  sbin  usr

2. 編輯/etc/inittab檔案

# 在Ubuntu系統中操作
# 在inittab中添加Linux內核啟動配置腳本檔案（/etc/init.d/rcS檔案）
::sysinit:/etc/init.d/rcS

Tips：/etc/init.d/rcS檔案是內核啟動腳本檔案，有任何想要在系統啟動階段想要操作的shell指令都可以添加到該檔案中，至于rcS的全拼我個人理解是runtime configuration Script，如有勘誤請留言指教，謝謝~

3. 創建/etc/init.d/rcS檔案并編輯

# 在Ubuntu系統中操作
# 創建(根檔案系統安裝目錄）/etc/init.d/rcS檔案
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs/etc $ mkdir init.d
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs/etc $ ls
init.d  inittab
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs/etc $ cd init.d
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs/etc/init.d $ touch rcS
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs/etc/init.d $ ls -al
total 12
drwxrwxr-x 2 albert albert 4096 Oct 31 16:21 .
drwxrwxr-x 3 albert albert 4096 Oct 31 16:17 ..
-rw-rw-r-- 1 albert albert   25 Oct 31 16:21 rcS
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs/etc/init.d $ chmod +x rcS #一定要注意添加可執行權限
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs/etc/init.d $ ls -al
total 12
drwxrwxr-x 2 albert albert 4096 Oct 31 16:21 .
drwxrwxr-x 3 albert albert 4096 Oct 31 16:17 ..
-rwxrwxr-x 1 albert albert   25 Oct 31 16:21 rcS
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs/etc/init.d $ 

  # 在Ubuntu系統中操作
  # 編輯(根檔案系統安裝目錄）/etc/init.d/rcS檔案內容
  # mount -t type dev dir
  mount -t proc none /proc #將proc檔案系統映射到/proc目錄

Tips：注意要根據背景關系區分開Ubuntu中的路徑和嵌入式設備上的路徑，不要搞混了，這里說的創建/etc/init.d/rcS檔案是嵌入式設備上的路徑，不要破壞了Ubuntu本身的系統，

3.2 使用fstab的方式

3.2和3.1是并列關系，這兩者方法都可以完成proc檔案系統的掛載，選擇一種即可，推薦使用fstab的方式，因為在rcS檔案中mount指令如果使用的多了會顯得很亂，重復代碼過多，這時候就需要用到 表驅動/資料驅動 思想來解決這個問題了，fstab就是這種思想的產物，fstab用來管理所有file system的掛載引數，而rcS檔案中只需要mount -a就夠了，

接下來，演示一下這個優化程序，

1. 編輯/etc/init.d/rcS檔案內容

  # 在Ubuntu系統中操作
  # 編輯(根檔案系統安裝目錄）/etc/init.d/rcS檔案內容
  # mount -t type dev dir
  #mount -t proc none /proc #將proc檔案系統映射到/proc目錄
  mount -a	#將上一行代碼修改為本行

2. 創建/etc/fstab檔案

# 在Ubuntu系統中操作
# 創建(根檔案系統安裝目錄）/etc/fstab檔案
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs $ cd etc/
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs/etc $ touch fstab
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs/etc $ ls
fstab  init.d  inittab

3. 編輯/etc/fstab檔案內容

  # 在Ubuntu系統中操作
  # 編輯(根檔案系統安裝目錄）/etc/fstab檔案
  # device    mount-point    fs-type    options  dump  fsck  order    
    none      /proc          proc       defaults 0     0     

下面對表頭做一個說明：

4 完善dev目錄

為什么要完善dev目錄呢？一個原因是設備很多，手工創建比較繁瑣；另外一個原因是為了支持熱插拔，

我們接下來完善dev目錄使用的是 mdev (udev的簡化版本)機制，mdev是一個程式，運行時會掃描/sys/class和/sys/block中所有的類設備目錄，如果在目錄中含有名為 dev 的檔案，且檔案中包含了設備號，則mdev就通過這些資訊為這個設備在/dev下自動創建設備節點，

使用mdev的步驟如下：

1. 掛載sysfs檔案系統到/sys目錄下，不做這步操作是無法運行mdev指令的，
2. 掛載tmpfs檔案系統到/dev目錄下，
3. 創建/dev/pts目錄并掛載devpts檔案系統到/dev/pts目錄下，注意創建/dev/pts目錄一定要在第2步之后，
4. 將mdev程式呼叫加到/proc/sys/kernel/hotplug檔案中：echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug，做這一步是為了保證熱插拔時自動運行mdev指令，以便自動創建和洗掉設備節點檔案，
5. 設備啟動時先掃描一次：mdev -s，保證在設備啟動時創建當前掃描到的所有設備節點檔案，

Tips：

1.tmpfs是一種虛擬記憶體的檔案系統，它既可以使用 RAM，也可以使用交換磁區，將/dev掛載tmpfs的好處就是可以讓設備節點檔案脫離flash保存，提升運行速度，

2.pts是遠程虛擬終端，devpts即遠程虛擬終端檔案設備，通過/dev/pts可以了解目前遠程虛擬終端的基本情況，通過對相應的設備檔案進行操作，就可以達到操作硬體的目的，而所謂的虛擬內核檔案設備，是直接和內核打交道的，內核是在記憶體中的，所以說才叫虛擬，因為這個設備檔案并不代表真正的硬體，只是存在于記憶體中的虛擬設備，通過訪問這樣的檔案，可以達到和內核即使通信的目的（讀/寫），

我們實際操作一次，

1. 創建/sys目錄

# 在Ubuntu系統中操作
albert@ubuntu:/work/nfsroot/minifs $ mkdir sys

2. 編輯/etc/fstab檔案

  # 在Ubuntu系統中操作
  # 編輯(根檔案系統安裝目錄）/etc/fstab檔案
  # device    mount-point    fs-type    options  dump  fsck  order    
    none      /proc          proc       defaults 0     0
    none      /sys           sysfs      defaults 0     0
    none      /dev           tmpfs      defaults 0     0

3. 編輯/etc/init.d/rcS檔案

  # 在Ubuntu系統中操作
  # 編輯(根檔案系統安裝目錄）/etc/init.d/rcS檔案
  mount -a
  mkdir /dev/pts
  mount -t devpts none /dev/pts
  echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
  mdev -s

5 制作yaffs2檔案系統鏡像并燒寫

制作程序見上篇，燒寫新的根檔案系統鏡像，運行起來的效果如下圖：

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