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實(shí)現(xiàn)嵌入式Linux系統(tǒng)的新方法

2017-11-07 | rar | 0.2 MB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

Linux中會遇到由于文件系統(tǒng)損壞,需要人工修復(fù)而導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常啟動的現(xiàn)象。本文采用Linux初始化內(nèi)存盤(INITRD)技術(shù),并把內(nèi)存的一部分作為Linux的根目錄,每次啟動把完整的文件系統(tǒng)解壓到這里,避免了系統(tǒng)從損壞的文件系統(tǒng)啟動。這不僅使系統(tǒng)能正常啟動,而且提高了系統(tǒng)性能。
  引言
  在Linux操作系統(tǒng)中,有一項(xiàng)特殊的功能——初始化內(nèi)存盤INITRD(INITial Ram Disk)技術(shù),而且內(nèi)核支持壓縮的文件系統(tǒng)映像。有了這兩項(xiàng)功能,我們可以讓Linux系統(tǒng)從小的初始化內(nèi)存盤啟動,并把系統(tǒng)內(nèi)存的一部分作為根文件系統(tǒng)掛載,而且不使用交換分區(qū)(如果不運(yùn)行X Windows這是完全可以的),即把Linux系統(tǒng)完全嵌入到內(nèi)存中,而不依賴于任何其他硬盤?,F(xiàn)在PC機(jī)內(nèi)存至少128M,而根文件系統(tǒng)所用的只有30MB,因此不僅不會使整機(jī)性能下降,反而有很大的提高。
  由于系統(tǒng)不工作在硬盤上,所以系統(tǒng)消除了由于機(jī)械驅(qū)動而導(dǎo)致的問題;因?yàn)橄到y(tǒng)運(yùn)行于內(nèi)存中,根文件系統(tǒng)和操作完全在CPU/RAM環(huán)境下,系統(tǒng)性能在速度和可靠性方面非常好;它不會由于非法關(guān)機(jī)而破壞文件系統(tǒng),因?yàn)槲覀兠恳淮螁邮前褖嚎s的文件系統(tǒng)解壓至內(nèi)存盤中作為根文件系統(tǒng)掛載。
  1 硬件要求
  對于這樣一個(gè)系統(tǒng),硬件不需要特別的設(shè)計(jì),只是通過普通的PC機(jī)上的組件實(shí)現(xiàn)。值得一提是系統(tǒng)的內(nèi)存的大小,它至少應(yīng)該有64M。因?yàn)?0M作為Ramdisk使用,剩下30多兆作為系統(tǒng)運(yùn)行,才能保證系統(tǒng)的正常工作,我們現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)內(nèi)存一般為128M,這個(gè)條件都能滿足。唯一特別的是一個(gè)flash盤 ,它相當(dāng)于一個(gè)IDE接口的硬盤,大小為20M,主要用它作為啟動LILO和放置根文件系統(tǒng)壓縮包。
  2 Ramdisk的使用
  Ramdisk就是將內(nèi)存的一部分分配為一個(gè)分區(qū)并作為硬盤來使用。對于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不斷使用的程序,將它們放在Ramdisk中將加快計(jì)算機(jī)的操作,如大數(shù)據(jù)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、無盤工作站等。為了能夠使用Ramdisk,我們在編譯內(nèi)核時(shí)須將block device中的Ramdisk支持選上,它下面還有兩個(gè)選項(xiàng),一個(gè)是設(shè)定Ramdisk的大小,默認(rèn)是4096k;另一個(gè)是initrd的支持。它既可以直接編譯進(jìn)內(nèi)核,也可以編譯成模塊,在需要的時(shí)候加載。我們由于在啟動時(shí)就用它,所以必須將它直接編譯進(jìn)內(nèi)核。
  如果對Ramdisk的支持已經(jīng)編譯進(jìn)內(nèi)核,我們就可以使用它了。首先在/mnt目錄下創(chuàng)建目錄ram,運(yùn)行mkdir /mnt/ram;然后對/dev/ram0創(chuàng)建文件系統(tǒng),運(yùn)行mke2fs /dev/ram;最后掛載上/dev/ram,運(yùn)行mount /dev/ram /mnt/ram,就可以象對普通硬盤一樣對它進(jìn)行操作了。值得注意的是,在創(chuàng)建文件系統(tǒng)的時(shí)候,在屏幕上輸出1024 inodes ,4096 blocks,即ramdisk大小為4M=4096個(gè)塊,但是我們掛載上之后,用命令df –k /dev/ram查看時(shí),顯示出來ramdisk大小只有3963K,這是由于文件系統(tǒng)本身占用了一些空間。
  我們能根據(jù)需要改變r(jià)amdisk地大小。如我們要把默認(rèn)的4M增大到10M,當(dāng)ramdisk是直接編譯進(jìn)內(nèi)核的情況下,可在LILO配置文件lilo.conf中加入一行:append=“ramdis_size=10000”,運(yùn)行LILO后,重啟計(jì)算機(jī)后,ramdisk大小變?yōu)?0M,或者在啟動是作為啟動行參數(shù)ramdis_size=10000;當(dāng)ramdisk是作為可加載模塊編譯時(shí),需要在模塊加載配置文件/etc/modules.conf中加入一行:options rd rd_size=10000,或者在加載rd模塊是在后面加上說明,即insmod rd rd_size=10000。
  3 實(shí)現(xiàn)過程
  3.1創(chuàng)建壓縮的文件系統(tǒng)
  我們的實(shí)現(xiàn)過程是依賴于存在的Linux系統(tǒng)。首先啟動一般的Linux系統(tǒng),在這個(gè)系統(tǒng)中根據(jù)自己的需要,創(chuàng)建一個(gè)適合功能的文件系統(tǒng)。例如我們要實(shí)現(xiàn)Apache網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,那么只要把完成系統(tǒng)啟動和基本維護(hù)需要的一些命令、腳本、配置文件和庫函數(shù)留下,再加上實(shí)現(xiàn)Apache服務(wù)器所需要的。具體過程為:
  在Linux下建立目錄/minlinux,我們在此目錄下創(chuàng)建的文件系統(tǒng)。系統(tǒng)的所有靜態(tài)鏈接庫,幫助手冊(man pages),信息頁(info pages),頭文件,內(nèi)核源碼對于系統(tǒng)運(yùn)行是完全無用的,所以不需要它們。在目錄bin下放系統(tǒng)維護(hù)的一些基本工具,如ls、mv、grep、chown、chmod、chgrp、ln、rm等;在sbin下是系統(tǒng)啟動過程通常需要的命令,如bash、e2fsck、mke2fs、fdisk、insmod、rmmod、depmod、modprobe、lsmod、shutdown、reboot、login、init、getty、mount、umount、等;usr/bin下放置Apache應(yīng)用程序http和其他一些特殊工具。然后根據(jù)這些可執(zhí)行文件需要的動態(tài)鏈接庫來確定lib目錄下的內(nèi)容。當(dāng)然目錄etc下的配置文件,dev下的設(shè)備文件需要的都必須要有,它們都是和可執(zhí)行文件對應(yīng)的,因?yàn)樵S多可執(zhí)行文件執(zhí)行時(shí),一般是打開設(shè)備,根據(jù)配置文件來運(yùn)行。有一個(gè)特殊的目錄proc應(yīng)該設(shè)置,在內(nèi)核編譯選項(xiàng)文件系統(tǒng)選擇中,我們選擇對文件系統(tǒng)proc的支持,那么在系統(tǒng)運(yùn)行之后它下面有許多內(nèi)容,這些內(nèi)容是實(shí)時(shí)、不斷跟蹤系統(tǒng)內(nèi)核和正在運(yùn)行的進(jìn)程的狀態(tài)而產(chǎn)生的,但不占用任何磁盤空間,而是駐留在內(nèi)存中。在某些情況下,可以通過它來系統(tǒng)設(shè)置,許多工具從這里獲取信息,如dmesg、ps、top等。文件系統(tǒng)制作完成,大小應(yīng)該在20MB左右。
  接下來把文件系統(tǒng)拷貝至ramdisk為生成ramdisk映像文件做準(zhǔn)備。我們把系統(tǒng)的ramdisk 改變到30M,重啟計(jì)算機(jī)后,執(zhí)行下列操作:
  dd if=/dev/zero of=/dev/ram bs=1k count=30000 把ramdisk調(diào)整到零,以便后面有更高的壓縮率;
  mke2fs –m0 /dev/ram 30000 在ramdisk上建立30M的ext2文件系統(tǒng);
  mount /dev/ram /mnt/ram 將已格式化的ramdisk掛載至目錄/mnt/ram;
  cp –av /minlinux/* /mnt/ram 將文件結(jié)構(gòu)拷貝至ramdisk。
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