TI Davinci DM6446開發攻略——根文件係統的裁剪和移植

Linux根文件係統是存放tool軟件、lib文件、script（腳本）、配置文件、其他特殊文件、自己開發的應用程序的地方。嵌入式linux的根文件係統rootfs就像windows操作係統的C、D盤這種概念機製，FLASH對應硬盤。但linux是掛載點的概念，根文件係統是一個整體，組織到一個樹狀的目錄結構中。這種文件組織遵守文件係統科學分類標準FHS，一種國際標準。運行、維護係統所必須的各種

在開發、測試階段，基本上都是使用NFS（網絡文件係統），NFS文件係統是在你的開發主機HOST裏，不是在你的板子裏。製作嵌入式產品根文件係統，就是要把NFS指向的文件係統文件夾裏所有的內容，通過其他少數幾種的Linux文件係統打包生產一個2進製鏡像文件，然後以某種方式燒寫到FLASH芯片內。開發階段，特別是應用程序開發、動態加載的驅動模塊開發，使用NFS，可以省去麻煩的根文件係統鏡像文件的下載和燒寫過程，便可以在自己板子上運行這些開發的程序和模塊。

 

Linux支持超過50種文件係統，但是隻有少數幾種在嵌入式OS中常用，見下圖。linux嵌入式產品的根文件係統是需要燒寫到Flash芯片裏。

 

Cramfs文件係統：（Compressed ROM File System）是個簡單，壓縮的，隻讀的文件係統。除了可以用於MTD下隻讀並且極少更新img的NOR/NAND，IDE的CF，FTL/NFTL的NOR/NAND，可作為RAM disk的IMG存儲。由於簡單，Cramfs有一些限製，例如最大支持16M（?256M），沒有當前（.）和父（..）目錄，頁大小固定為4096，gid（8位）最大為255，所有的鏈接文件計數都是1等等。在cramfs文件係統中，每一頁(4KB)被單獨壓縮，可以隨機頁訪問，其壓縮比高達2:1,為嵌入式係統節省大量的Flash存儲空間，使係統可通過更低容量的FLASH存儲相同的文件，從而降低係統成本。Cramfs文件係統以壓縮方式存儲，在運行時解壓縮，所以不支持應用程序以XIP方式運行，所有的應用程序要求被拷到RAM裏去運行，但這並不代表比Ramfs需求的RAM空間要大一點，因為Cramfs是采用分頁壓縮的方式存放檔案，在讀取檔案時，不會一下子就耗用過多的內存空間，隻針對目前實際讀取的部分分配內存，尚沒有讀取的部分不分配內存空間，當我們讀取的檔案不在內存時，Cramfs文件係統自動計算壓縮後的資料所存的位置，再即時解壓縮到RAM中。另外，它的速度快，效率高，其隻讀的特點有利於保護文件係統免受破壞，提高了係統的可靠性。由於以上特性，Cramfs在嵌入式係統中應用廣泛。但是它的隻讀屬性同時又是它的一大缺陷，使得用戶無法對其內容對進擴充。

製作Cramfs根文件係統命令如下：

#mkcramfs [-h] [-e edition] [-i file] [-n name] dirname outfile

mkcramfs的各個參數解釋如下：

 -h：顯示幫助信息
-e edition：設置生成的文件係統中的版本號
-i file：將一個文件映像插入這個文件係統之中(隻能在Linux2.4.0以後的內核版本中使用)
-n name：設定cramfs文件係統的名字
dirname：指明需要被壓縮的整個目錄樹
outfile：最終輸出的文件

cramfsck的命令格式：
cramfsck [-hv] [-x dir] file
cramfsck的各個參數解釋如下：
-h：顯示幫助信息
-x dir：釋放文件到dir所指出的目錄中
-v：輸出信息更加詳細
file：希望測試的目標文件

例子：#mkcramfs rootfs rootfs.cramfs生成rootfs.cramfs文件係統鏡像.其中rootfs是你調試的根文件係統的文件夾，rootfs.cramfs是生產鏡像文件的名字。

Squashfs文件係統：是壓縮的隻讀的fs，保留了Cramfs很多優點，去掉它的限製。壓縮比更高。是一個不錯的文件係統。命令為：#mksquashfs [source] [dest]

JFFS2文件係統：可寫、保留數據、壓縮、掉電保護，提供wear leveling，適合板載NOR、NAND和Doc。JFFS2提供垃圾回收機製，通常可以很好地工作。但是當文件係統接近極限或者要求更新一個非常大的文件，垃圾回收的時間會很長，將會延遲文件係統的操作，這會對沒有考慮到這種情況的某些實時要求的軟件帶來負麵的影響。當空間滿的時候，嚐試更新或者階段文件內容會被提示文件係統已滿並失敗，即使看起來不要求添加存儲block，這是因為日誌結構文件係統，需要在log中增加log。在使用的時候，我們應保證存儲空間的充足，上麵的應用能夠容忍時延（避免快滿時候垃圾回收的消耗影響）。 JFFS2用途很廣，但是對於現在容量巨大的閃存不適合，新的UBI文件係統出現。JFFS2的不可擴展性是最大的問題，作為JFFS2的升級，JFFS3支持大容量的閃存。JFFS2使用MTD工具：

#mkfs.jffs2 –r ottfs/ –o images/rootfs-jffs2.img –e 128kiB 其中128是指擦寫block的大小，如果超過實際閃存的大小，會引起文件係統的崩潰，如果太小，block內有部分存儲空間沒能利用。

#sumtool –i rootfs-jffs2.img –o rootfs-jffs2-summed.img –e 128KiB 增減erase block的summary node。

 

YAFFS2文件係統：是可寫，下電保護的文件係統，廣泛引用於Linux和RTOSeS。和JFFS2相比，它減少一些功能，因此速度更快、占用內存資源更少。YAFFS2自帶NAND芯片的驅動，是專門為NAND閃存設計的。以前的YAFFS隻支持512-BYTE/Page的NAND，而YAFFS2不但兼容512-BYTE/Page，還支持目前流行的2048-BYTE/Page大容量NAND FLASH。YAFFS2文件係統的鏡像工具是mkyaffs2img。隨便在GOOGLE上輸入mkyaffs2img就可以找到滿屏幕的製作方法，這裏不用介紹。

 

RAMFS文件係統：

討論RAMFS，就不得不討論RAM disk，在RAM中，而作為一個block設備，內核可以同時支持多個RAM disk。通常用於保存磁盤文件係統中壓縮的img。這在嵌入式操作係統的初始化中使用，kernel可以從存儲設備中提取initial RAM disk（initrd）img作為的他的根文件係統。一開始，kernel根據boot的參數是否表麵intrid，如果是，他將從特定的存貯介質提取文件係統的img並放入RAM disk，同時mount為根文件係統。initrd的機製是以最簡單的方式提供一個帶根文件係統的內核在RAM中。對於新的係統，推薦使用Initramfs機製。

Tmpfs文件係統：也是RAM disk的一種，可以使用物理內存，是一個存放在虛擬memory的文件係統，不提供永久保存，適合於存儲臨時的數據，例如/tmp，用於Linux的page cache和dentry chache。

RAM disk的特點就是速度快，因為在RAM運行的。缺點就是每次重新啟動係統時，前麵的工作就無法保存。創建RAM Disk使用的命令式mke2fs。

有關嵌入式常用的文件係統詳細介紹和製作命令、方法，大家可以在網上搜索得到。

 

二、TI davinci根文件係統target介紹

在mv_pro_5.0.0/montavista/pro/devkit/arm/v5t_le目錄下，有個target的文件夾，這個就是TI EVM的根文件係統了。Target裏的內容，見下圖，本人是單獨COPY出來到自己工作目錄下，這點在《開發環境篇》有介紹。TI在這個target文件係統包裏放置很多開發工具，其實就是一個開發應用程序的環境，你進到usr目錄下就明白這點，裏邊包括交叉編譯命令、很多頭文件和應用程序的源代碼、usr/lib裏的lib文件，等等。其實這些東西肯定是不能全部燒到自己的板子裏的。單單這個usr裏相關的文件大小就達1G！！！因為TI EVM東西多，複雜，所以我們裁減的時候，最好做好備份。當然，有些朋友是自己手動重新製作根文件係統，再借助“Busybox”這個大名鼎鼎的嵌入式linux瑞士軍刀，一個精簡的文件係統就出來了。本人在S3C2440、2410的板子上玩過，挺不錯的，非常精簡。本文暫且不討論這種方法。

 

三、TI davinci根文件係統target的裁減

進入自己工作的target文件夾裏，見上圖：

bin文件夾：裏邊主要是一些linux shell命令，所有用戶都可以使用的、基本的命令，都是很基本的東西，暫時不用動它，保留。

boot文件夾：是存放編譯內核的一些相關文件，比如uImage等，這些東西沒必要放到板子上的文件係統裏，刪除掉。

dev文件夾：存放非常多的設備節點，如果你對這些節點不是很熟悉，分不清哪些是你係統用到的，哪些是不用的，可以保留，整個dev隻有16~17k的大小。當然節點太多也不好。

 etc文件夾：存放很多啟動的腳本文件、係統配置文件，這是下麵移植要討論的重點。整個文件夾有6~7M，像samba、apt這種在普通嵌入式產品不常用的東西可以刪除掉。如果產品不是帶LCD圖像界麵的產品，X11（X Window 係統版本 11，簡稱 X11，是一個對網絡透明的客戶／服務器架構的圖形顯示係統。它支持應用程序在你的屏幕上繪製象素，線條，文字，圖象等等。 X11 還包括一些其它的輔助的函數庫，使得它可以容易地繪製用戶界麵，例如：按鈕，文本輸入區等等）這個可以刪除掉，單這個文件夾就有2.85M。

 home文件夾：空的文件夾，係統運行會用到，普通用戶的主目錄，一定要保留。

 lib文件夾：很多工具和應用程序使用的庫文件，不是高高手，最好不要刪掉裏邊的文件。

 media文件夾：空的文件夾，保留。

 mnt文件夾：空文件夾，以後使用U盤和SD卡時，會掛到該目錄，所以保留。

 opt文件夾：空文件夾，自己開發的一些應用程序可以放到這裏，比如TI evm的一些應用程序就放在/opt/dvsdk/dm6446/，存放encode,decode,encodedecode的應用程序，等等。

 proc文件夾：空的文件夾，係統運行會用到，proc文件係統的掛載點，保留。

 root文件夾：空的文件夾，係統運行會用到，root用戶的主目錄，一定要保留。

 sbin文件夾：存放很多工具和基本的係統命令，它們用於啟動係統、修複係統，在嵌入式產品裏，可以把不常用的mkfs.xx的文件全部去掉。其他有很多工具和命令，要根據你自己的產品，不用到的都刪掉，裁減sbin建議再單獨備份一下sbin，通過NFS，一邊刪除，一邊測試，保證刪除掉後你的產品還很好地工作。這是一種笨辦法，畢竟要全部理解裏邊的每個命令和工具的作用也需要很多時間。建議這個文件夾最好不要動太多手腳。

 srv文件夾：空的文件夾，保留。

 sys文件夾：空的文件夾，係統運行會用到，比如sysfs，保留。

 tmp文件夾：空的文件夾，係統運行會用到，存放臨時文件，保留。

 usr文件夾：上麵提到，這個文件有很多在產品出廠不用到的東西，armv5tl-montavista-linux-gnueabi文件夾直接刪除掉；bin文件夾裏的arm_v5t_le-XXXXX和armv5tl-montavista-linux-gnueabi-XXX也去掉吧；include、local、share、src、X11R6文件夾全部去掉；Usr/lib/tcng/test幹掉；然後根據自己產品的，像perl5、python2.4、X11等等，不用到就搞定它們。笨辦法就是使用NFS和板子共同測試，這樣下來usr就小多了。

var文件夾：存放可變的數據，var/cache/cracklib裏的文件很大，不知在TI EVM有什麼用，本人不用；var\lib\rpm裏的文件本人也不用；var/www/html/manual是在開發html的時候用到，本人不用。這幾個都是var裏耗空間的文件夾。另外，在使用NFS調試的時候，var/log下的文件會保存每次內核啟動的打印信息，測試多了，debug，kern.log，messages等文件也加大，所以製作時要注意這些文件的裁減。

    按照上麵的動作下來，一個可以用的根文件係統也出來了，但還不是簡潔高效的，有些東西還得根據自己的板子要支持的功能選擇性保留和裁減。有些工具、命令、應用程序開始沒用到，但是後來升級產品會用到，所以，裁減要有針對性和規劃性。特別是有些產品使用小於等於64M NAND的嵌入式產品，要做的工作就更多，這裏僅供學習和參考。

 

四、TI davinci根文件係統target的移植

1、係統的分區：

在linux-2.6.18移植的博客文章介紹了FLASH的分區，這裏就不用重複了，一般分區是： Bootloader（UBL+U-BOOT）+參數 為mtdblock0，kernel為mtdblock1，根文件係統rootfs為mtdblock2。也有這樣分的：Bootloader（UBL+U-BOOT） 為mtdblock0，參數為mtdblock1，kernel為mtdblock2，根文件係統為mtdblock3。Bootloader要從FLASH 加載根文件係統，比如jffs2的根文件係統，u-boot的bootargs應該是：mem=118M console=ttyS0,115200n8 rootfstype=jffs2 root=/dev/mtdblock2 noinitrd rw ip=off或者是其他類型的文件係統。同時，u-boot對根文件係統的燒寫要支持，因為jffs2，cramfs，yaffs2等每種文件係統的燒寫格式都不一樣，燒寫的地址一定要和內核的FLASH分區地址一一對應。（補充：在DVSDK2.0中，U-BOOT的參數mem=118M，不再是120M，因為TI DVSDK2.0 CODEC ENGINE要求分配給cmem的大小是10M）。

2、內核選擇支持對應的文件係統

   通過make menuconfig的配置界麵，你的板子要支持什麼樣的文件係統，是cramfs，Squashfs，jffs2還yaffs2，則要對對MTD等相關選項進行選擇，見linux-2.6.18移植的博客。

   3、對根文件係統權限操作

Target下每個目錄的權限不是全部一樣的，根據自己的文件係統的類型，比如yaffs2，tmp、var等目錄可以使用chmod –R 777 tmp , chmod –R 777 var命令設置，文件夾域的設置使用chown的命令。為什麼要這樣強調呢？也許很多人調試DAVINCI 板子會碰到：Starting OpenBSD Secure Shell server: sshd/var/empty/sshd must be owned by root and not group or world-writable. failed (255: ).這個就是根文件係統權限和域得設置有問題。

4、etc目錄下的移植

   A、拷貝你的LINUX開發主機etc目錄下的passwd、group、shadow文件到etc目錄下。這樣目標板就使用和你LINUX主機一樣的登錄賬號和密碼了。如果passwd、group、shadow被破壞了，如何都進不去板子的shell命令行，而且你的產品沒有嚴重網絡安全要求，這裏還有一個絕招：把target/etc 下的securetty文件改個名字，不用securetty就可以了，這樣輸入賬號直接回車就可以了。

 

   B、etc目錄下新建一個目錄sysconfig，並新建文件HOSTNAME，內容為“你公司名字或你喜歡的名字”。同時在etc/init.d/下RcS文件最後麵加入：/bin/hostname –F /etc/sysconfig/HOSTNAME，在profile最後麵加入：

USER="`id -un`" （注意 ` 是鍵盤1旁邊的 ` ）

PS1='[\u@\h \W]# '  （注意 ‘ 是鍵盤 ; 旁邊的 ‘ 在linux文件下顯示不一樣）

HOSTNAME=`/bin/hostname` （注意 ` 是鍵盤1旁邊的 ` ）

這樣在板子上進入shell的命令行時，會顯示“[root@你定義的名字~]#”的格式。

 

   C、etc/fstab文件修改：目前這個本人直接使用TI的，但是自己的產品有時會定義

sysfs              /sys         sysfs       noauto                          0 0

tmpfs             /dev/shm tmpfs      noauto                                 0 0

目前沒有驗證，如果哪個網友對這方麵熟悉，可以在博客上討論。

 

   D、流程介紹

      根文件係統掛接到VFS（linux虛擬文件係統，一種軟件接口機製，原理這裏不描述）成功後，會根據腳本和配置一步一步運行。我們可以通過以下流程去熟悉：

先看inittab

      次看init.d/rcS

然後etc/rc.d/rcS.d，rcS.x等文件，開機是啟動/etc/rc.d/rcS.d/下的腳本，然後是/etc/rc.d/rc3.d/下的腳本。隻需把用戶的程序編譯稱shell腳本，放在rc3.d下麵就可以了。

      S開頭的腳本基本上是係統運行初始化要做的工作，K開頭就是關機要做的工作。

     客戶如果要在開機運行自己的某些應用程序，也可以修改etc/init.d/rcS，在

for i in /etc/rc.d/rcS.d/S??*

do

done

在這後麵加自己的運行命令就可以了。

 

   E、製作根文件係統映像文件

      就是使用mkcramfs、mkyaffs2image這些命令對整個修改的target文件進行鏡像打包了，格式上麵已經介紹了。

 

以上是本人的經驗之談，肯定有描述不足的地方，希望網友能在博客裏指出來，大家一起學習。到目前為止，有關DM6446開發攻略的主架構的文章，基本上接近尾聲，最後1篇，有關自己開發的GPIO驅動移植的文章，近期也會出來。以後要寫也是某個環節的補充。其實寫這些文章，就是希望有這方麵的開發高手過來點評一下，指出不足和錯誤的地方。畢竟本人在這方麵還有很多東西要學習。