嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)滲透到人們生活的方方面面，特別是在數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的今天，手持信息產(chǎn)品正拓展著一片越來(lái)越大的市場(chǎng)，PDA、手機(jī)、掌上電腦、信息家電等各式手持產(chǎn)品已擁有了龐大的用戶群。手持信息產(chǎn)品所運(yùn)用的最關(guān)鍵的核心技術(shù)就是嵌入式操作系統(tǒng)。人們對(duì)嵌入式產(chǎn)品的需求也不再僅僅是功能單一的電子詞典類產(chǎn)品，嵌入式操作系統(tǒng)逐步成為嵌入式產(chǎn)品的核心。而其中，Linux以其開(kāi)源的內(nèi)核和免費(fèi)的應(yīng)用程序、能夠自由地移植和開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)，更迎合嵌入式市場(chǎng)。嵌入式Linux的開(kāi)發(fā)大致可分為三個(gè)層次：引導(dǎo)裝載內(nèi)核、構(gòu)造文件系統(tǒng)和圖形用戶界面。作為操作系統(tǒng)重要組成部分的文件系統(tǒng)，決定了操作系統(tǒng)本身的信息和用戶的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)設(shè)備上的組織形式。對(duì)嵌入式文件系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)也逐漸成為嵌入式系 統(tǒng)研究領(lǐng)域的一個(gè)方向。

嵌入式Linux 文件系統(tǒng)

文件系統(tǒng)是指在一個(gè)物理設(shè)備上的任何文件組織和目錄，它構(gòu)成了Linux系統(tǒng)上所有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，Linux程序、庫(kù)、系統(tǒng)文件和用戶 文件都駐留其中，因此，它是系統(tǒng)中龐大復(fù)雜且又是最為基本和重要的資源。值得提出的是，Linux系統(tǒng)中的文件不僅包括普通的 文件和目錄，每個(gè)和設(shè)備相關(guān)的實(shí)際實(shí)體也都被映射為一個(gè)文件，例如磁盤、打印機(jī)、終端等等。這樣的設(shè)備文件又稱為特殊文件 。所以，Linux下的文件是操作系統(tǒng)服務(wù)和設(shè)備的簡(jiǎn)單而又統(tǒng)一的接口，從某種意義上可以說(shuō)，Linux里的一切事物都是文件。

在Linux中，文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是基于樹(shù)狀的，根在頂部，各個(gè)目錄和文件從樹(shù)根向下分支。目錄樹(shù)的最頂端被稱為根目錄(/)。在后面介紹的所構(gòu)造文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(圖1)即顯示了樹(shù)狀的文件系統(tǒng)。Linux操作系統(tǒng)由一些目錄和許多文件組成，例如，圖中的/bi n目錄包含二進(jìn)制文件的可執(zhí)行程序，/sbin目錄用于存儲(chǔ)管理系統(tǒng)的二進(jìn)制文件，/etc目錄包含絕大部分的Linux系統(tǒng)配置文件 ，/lib目錄存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)使用的共享庫(kù)，/dev目錄包含稱為設(shè)備文件的特殊文件，/proc目錄實(shí)際上是一個(gè)虛擬文件系統(tǒng)，/tmp目錄用于存儲(chǔ)程序運(yùn)行時(shí)生成的臨時(shí)文件，/home目錄是用戶起始目錄的基礎(chǔ)目錄，/var目錄保存要隨時(shí)改變大小的文件，/usr目錄及其子目錄對(duì)Linux系統(tǒng)的操作非常重要，它保存著系統(tǒng)上的一些最重要的程序以及包含你安裝的大型軟件包。

由于Linux是一個(gè)多任務(wù)、多用戶的操作系統(tǒng)，因此它里面的文件還都被賦予了一定的權(quán)限，權(quán)限決定誰(shuí)能讀、寫或執(zhí)行一個(gè)文件，以及這個(gè)文件的類型和如何執(zhí)行。例如下面的文件列表：

-rw-r-r-- 1 root root 1756 Sep 9 2005 inittab

其表示：這個(gè)名為inittab的文件是普通文件，所有者有讀寫的權(quán)限，所在組和其他人都只有讀的權(quán)限，它的連接數(shù)為1，所有者及 文件所屬的組都是root，文件中字節(jié)數(shù)為1756，文件創(chuàng)建日期是2005年9月9日。我們可以通過(guò)對(duì)文件屬性的設(shè)置，來(lái)滿足文件在不同用戶組、不同用戶操作下的不同狀態(tài)。

由于嵌入式設(shè)備的一些特殊性，使得嵌入式文件系統(tǒng)除了滿足一般文件系統(tǒng)的基本要求外，還有一些自身的特性：

文件系統(tǒng)面對(duì)的存儲(chǔ)介質(zhì)特殊;

文件系統(tǒng)有快速恢復(fù)的特殊要求;

物理文件系統(tǒng)的多樣性和動(dòng)態(tài)可裝配性;

需要文件系統(tǒng)具有跨操作平臺(tái)的安全性;

文件系統(tǒng)要能滿足整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。

嵌入式文件系統(tǒng)有安全性和均衡負(fù)載這樣的要求，而日志型文件系統(tǒng)可以很好地解決安全性的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的發(fā)展。日志型的嵌入式文件系統(tǒng)已成為嵌入式文件系統(tǒng)的主流。1999年。Axis

Communications AB發(fā)布了JFFS(JournalingFlash File System)的 第一個(gè)版本。這是一個(gè)專門為嵌入式系統(tǒng)的Flash設(shè)備而設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng)，同時(shí)它也是一個(gè)日志型的文件系統(tǒng)。JFFS2是JFFS的第二 個(gè)版本，于2001年發(fā)布，并得到了Red Hat的支持，成為Red Hat嵌入式操作系統(tǒng)eCos的文件系統(tǒng)。Flash存儲(chǔ)容量的有限性決定了J FFS是一個(gè)小尺寸的文件系統(tǒng)。因而在文件系統(tǒng)的內(nèi)部設(shè)計(jì)上采用了許多簡(jiǎn)化處理。同時(shí)，它們結(jié)合了Flash設(shè)備的讀寫特性和嵌入式文件系統(tǒng)的防斷電特性，使得JFFS成為適合于嵌入式系統(tǒng)上針對(duì)Flash設(shè)備的文件系統(tǒng)的理想選擇。

嵌入式Linux 文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

● 實(shí)驗(yàn)主機(jī)和目標(biāo)平臺(tái)的連接

實(shí)驗(yàn)主機(jī)和目標(biāo)平臺(tái)的連接有兩種方法。一種是以太網(wǎng)連接，這種連接方式可以進(jìn)行內(nèi)核文件、根文件系統(tǒng)映像文件的下載。另一 種是串口連接，這樣的連接方式可以供調(diào)試之用。對(duì)于以太網(wǎng)連接，作者使用一根普通網(wǎng)線，將實(shí)驗(yàn)主機(jī)和目標(biāo)平臺(tái)都連接在Hub 上。這樣做既簡(jiǎn)單，也不妨礙實(shí)驗(yàn)主機(jī)與外部網(wǎng)絡(luò)的通訊。對(duì)于串口連接，用一根串口線連接目標(biāo)平臺(tái)的Ful Function UART(FFUA RT)串口和實(shí)驗(yàn)主機(jī)的串口。主要是在調(diào)試階段使用這種連接方式，在目標(biāo)平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)輸入還未被驅(qū)動(dòng)的情況下。用實(shí)驗(yàn)主機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)輸入控制目標(biāo)平臺(tái)，向目標(biāo)平臺(tái)發(fā)控制命令。

● 構(gòu)建文件系統(tǒng)

首先建立一個(gè)文件系統(tǒng)的工作空間。創(chuàng)建目錄/bome/work，我們所構(gòu)造的文件系統(tǒng)就在work這個(gè)目錄中。建立基本目錄，如：bin，dev，etc，lib，mnt，proc，sbin，tmp，usr，vat，tools具體結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1(圖中所顯示的文件都是目錄文件)。其中，tools是便于開(kāi)發(fā)而創(chuàng)建的目錄。因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)要求盡量小，所以應(yīng)只包含一些必須的二進(jìn)制程序。而開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要用到的命令就放在 tools中，將PATH 包含tools即可。/etc目錄下只包含了一些啟動(dòng)過(guò)程的配置文件，/lib目錄下的modules于目錄包含了可動(dòng)態(tài)加載到核心的各種模塊。另外，目錄var下還應(yīng)創(chuàng)建兩個(gè)子目錄log和run，負(fù)責(zé)記錄系統(tǒng)的日志和運(yùn)行狀態(tài)。整個(gè)文件系統(tǒng)中除了tmp 和var目錄放在SDRAM內(nèi)以外，其他所有目錄都放在Flash中，因?yàn)閠rap和var中的內(nèi)容需要經(jīng)常寫入，所以放在可讀寫的RAM里。

插圖1: 構(gòu)建文件系統(tǒng)的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)

當(dāng)在目標(biāo)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)嵌入式Linux之后，為了很好地管理操作系統(tǒng)和用戶的數(shù)據(jù)文件，引入了文件系統(tǒng)。物理文件系統(tǒng)是JFFS2 ，考慮到擴(kuò)充物理文件系統(tǒng)的要求，保留了Linux的VFS層次?？紤]到存儲(chǔ)設(shè)備擴(kuò)充的要求，在Linux內(nèi)核中加入了對(duì)MTD設(shè)備的支持。根據(jù)上面的敘述，可給出整個(gè)文件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖，見(jiàn)圖2所示。