内核与根文件系统实验.docx

七内核与根文件系统实验1、 实验目的1、 了解UP-TECHS2410/P270DVP的根文件系统结构2、 了解根文件系统的生成过程3、 完成一个简单的文件系统生成步骤4、 了解busybox、mkcramfs 工具2、 Linux 内核背景知识自1991 年11 月由芬兰的LinusTtorvalds 版内核至今,Linux (写本文档时, 最新版Linux 内核)。其发展速度是如此的迅猛,是目前市场上唯一可以挑战 Windows的操作系统。在其发展过程中得到分布于全世界的广大 OpenSource项目追随者的大力支持。尤其是一些曾经参与Unix 开发的人员,他们把应用于 Unix 上的许多应用程序移植到 Linux 上来,使得Linux 的功能得到巨大的扩展。目前比较稳定的版本是 。在Linux 的版本号中,第一个数为主版本号。第二个为次版本号。第三个为修订号。次版本号为偶数表明是稳定发行版本,奇数则是在开发中的版本。随着其功能不断加强,灵活多样的实现加上其可定制的特性以及开放源码的优势, Linux 在各个领域的应用正变得越来越广泛。目前Linux 的应用正有舍去中间奔两头的趋势,即在 PC机上Linux 要真正取代Windows,或许还有很长的路要走,但在服务器市场上它已经牢牢站稳脚跟。而随着嵌入式领域的兴起更是为Linux 的长足发展提供了无限广阔的空间。目前专门针对嵌入式设备的 Linux 改版就有好几种。包括针对无MMU的uClinx 和针对有MMU的标准LINUX在各个硬件体系结构的移植版本。uClinux 是一种Linux 的变型版本,其主要针对 ARM7TDM,IDragonBall系列的68EZ328,68VZ328,ColdFire 系列的5272,5307 等大量不带MM(U内存管理单元)功能模块的芯片。这种芯片面向低端市场,价格便宜功能灵活。但是传统的 Linux 内核采用虚拟内存管理技术,这种设计运行在没有 MMU的芯片上时,这部分关于内存管理的代码就变成冗余代码甚至对系统整体性能产生负面影响。 uClinux 正是为了解决这一问题而开发的。其名称中 “u”(发音miu)就是micro,小的意思。而 “C”则是Control ,控制的意思。即uClinux 是为微控制领域量身定做的 Linux 版本。uClinux 的设计就是通过对标准Linux 内核裁减,去除虚拟内存管理部分的代码,并对内存分配进行优化,从而达到提高系统运行效率的目的。它虽然体积小但依然保存了 Linux 内核的大多数优点。其主要特点有:1)支持通用LinuxAPI2)内核体积可以小于 512K3)具有完整的 TCP/IP协议栈4)支持其它大量的网络协议5)支持各种文件系统( NFS,ext2,romfs,jffs,FAT16/32以及MS-DOS)但是uClinux 的应用程序开发要求用户自己正确的处理内存管理,一旦不慎错误地修改了其他进程的内存,将可能造成系统死机。基于像 ARM2410这样的ARM9内核的ARM-LINUX使用了MMU的内存管理,对进程有保护,提高了嵌入式系统中多进程的保护能力。使用户应用程序的可靠性得以提高,降低了用户的开发难度。linux 内核的基本结构如图 所示:三、实验内容使用busybox 生成文件系统中的命令部分,使用 mkcramfs 工具制作文件系统,并完成将文件系统放置到开发板的烧写工作。四、Linux 移植准备所谓Linux 移植就是把Linux 操作系统针对具体的目标平台做必要改写之后,安装到该目标平台使其正确的运行起来。这个概念目前在嵌入式开发领域讲的比较多。其基本内容是:获取某一版本的 Linux 内核源码,根据我们的具体目标平台对这源码进行必要的改写(主要是修改体系结构相关部分),然后添加一些外设的驱动,打造一款适合于我们目标平台(可以是嵌入式便携设备也可以是其它体系结构的 PC机)的新操作系统,对该系统进行针对我们目标平台的交叉编译,生成一个内核映象文件,最后通过一些手段把该映象文件烧写(安装)到我们目标平台中。而通常对 Linux 源码的改写工作难度较大,它要求你不仅对Linux内核结构要非常熟悉,还要求你对目标平台的硬件结构要非常熟悉。同时还要求你对相关版本的汇编语言较熟悉因为与体系结构相关的部分源码往往是用汇编写的。所以这部分工作一般由目标平台提供商来完成。比如说针对目前嵌入式系统中最流行的ARM平台,它的这部分工作就是由英国 ARM公司的工程师完成的,我们所要做的就是从其网站上下载相关版本Linux 内核的补丁(Patch)。把它打到我们的 Linux 内核上,再进行交叉编译