Linux內(nèi)核與根文件系統(tǒng)的關(guān)系 開篇題外話：對(duì)于Linux初學(xué)者來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)很糾結(jié)的問(wèn)題，但這也是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題！

一語(yǔ)破天機(jī)： “盡管內(nèi)核是 Linux 的核心，但文件卻是用戶與操作系統(tǒng)交互所采用的主要工具。這對(duì) Linux 來(lái)說(shuō)尤其如此，這是因?yàn)樵?UNIX 傳統(tǒng)中，它使用文件 I/O 機(jī)制管理硬件設(shè)備和數(shù)據(jù)文件。”

一.什么是文件系統(tǒng)

文件系統(tǒng)指文件存在的物理空間，linux系統(tǒng)中每個(gè)分區(qū)都是一個(gè)文件系統(tǒng)，都有自己的目錄層次結(jié)構(gòu)。

Linux文件系統(tǒng)中的文件是數(shù)據(jù)的集合，文件系統(tǒng)不僅包含著文件中的數(shù)據(jù)而且還有文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，所有Linux 用戶和程序看到的文件、目錄、軟連接及文件保護(hù)信息等都存儲(chǔ)在其中。這種機(jī)制有利于用戶和操作系統(tǒng)的交互。

每個(gè)實(shí)際文件系統(tǒng)從操作系統(tǒng)和系統(tǒng)服務(wù)中分離出來(lái)，它們之間通過(guò)一個(gè)接口層：虛擬文件系統(tǒng)或VFS來(lái)通訊。VFS使得Linux可以支持多個(gè)不同的文件系統(tǒng)，每個(gè)表示一個(gè)VFS 的通用接口。由于軟件將Linux 文件系統(tǒng)的所有細(xì)節(jié)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換,所以Linux核心的其它部分及系統(tǒng)中運(yùn)行的程序?qū)⒖吹浇y(tǒng)一的文件系統(tǒng)。Linux 的虛擬文件系統(tǒng)允許用戶同時(shí)能透明地安裝許多不同的文件系統(tǒng)。

在Linux文件系統(tǒng)中，EXT2文件系統(tǒng)、虛擬文件系統(tǒng)、/proc文件系統(tǒng)是三個(gè)具有代表性的文件系統(tǒng)。

二.什么是根文件系統(tǒng)

根文件系統(tǒng)首先是一種文件系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)不僅具有普通文件系統(tǒng)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件的功能，但是相對(duì)于普通的文件系統(tǒng)，它的特殊之處在于，它是內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)所掛載（mount）的第一個(gè)文件系統(tǒng)，內(nèi)核代碼的映像文件保存在根文件系統(tǒng)中，系統(tǒng)引導(dǎo)啟動(dòng)程序會(huì)在根文件系統(tǒng)掛載之后從中把一些初始化腳本（如rcS,inittab）和服務(wù)加載到內(nèi)存中去運(yùn)行。我們要明白文件系統(tǒng)和內(nèi)核是完全獨(dú)立的兩個(gè)部分。在嵌入式中移植的內(nèi)核下載到開發(fā)板上，是沒(méi)有辦法真正的啟動(dòng)Linux操作系統(tǒng)的，會(huì)出現(xiàn)無(wú)法加載文件系統(tǒng)的錯(cuò)誤。

那么根文件系統(tǒng)在系統(tǒng)啟動(dòng)中到底是什么時(shí)候掛載的呢？先將/dev/ram0掛載，而后執(zhí)行/linuxrc.等其執(zhí)行完后。切換根目錄，再掛載具體的根文件系統(tǒng).根文件系統(tǒng)執(zhí)行完之后，也就是到了Start_kernel()函數(shù)的最后，執(zhí)行init的進(jìn)程，也就第一個(gè)用戶進(jìn)程。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行各種初始化的操作。

根文件系統(tǒng)之所以在前面加一個(gè)”根“，說(shuō)明它是加載其它文件系統(tǒng)的”根“，既然是根的話，那么如果沒(méi)有這個(gè)根，其它的文件系統(tǒng)也就沒(méi)有辦法進(jìn)行加載的。它包含系統(tǒng)引導(dǎo)和使其他文件系統(tǒng)得以掛載（mount）所必要的文件。根文件系統(tǒng)包括Linux啟動(dòng)時(shí)所必須的目錄和關(guān)鍵性的文件，例如Linux啟動(dòng)時(shí)都需要有init目錄下的相關(guān)文件，在 Linux掛載分區(qū)時(shí)Linux一定會(huì)找/etc/fstab這個(gè)掛載文件等，根文件系統(tǒng)中還包括了許多的應(yīng)用程序bin目錄等，任何包括這些Linux 系統(tǒng)啟動(dòng)所必須的文件都可以成為根文件系統(tǒng)。Linux啟動(dòng)時(shí)，第一個(gè)必須掛載的是根文件系統(tǒng)；若系統(tǒng)不能從指定設(shè)備上掛載根文件系統(tǒng)，則系統(tǒng)會(huì)出錯(cuò)而退出啟動(dòng)。成功之后可以自動(dòng)或手動(dòng)掛載其他的文件系統(tǒng)。因此，一個(gè)系統(tǒng)中可以同時(shí)存在不同的文件系統(tǒng)。在 Linux 中將一個(gè)文件系統(tǒng)與一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備關(guān)聯(lián)起來(lái)的過(guò)程稱為掛載（mount）。使用 mount 命令將一個(gè)文件系統(tǒng)附著到當(dāng)前文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)中（根）。在執(zhí)行掛裝時(shí)，要提供文件系統(tǒng)類型、文件系統(tǒng)和一個(gè)掛裝點(diǎn)。根文件系統(tǒng)被掛載到根目錄下“/”上后，在根目錄下就有根文件系統(tǒng)的各個(gè)目錄，文件：/bin /sbin /mnt等，再將其他分區(qū)掛接到/mnt目錄上，/mnt目錄下就有這個(gè)分區(qū)的各個(gè)目錄，文件。

三.什么是內(nèi)核

Linux內(nèi)核就像人的心臟，靈魂，指揮中心。內(nèi)核是一個(gè)操作系統(tǒng)的核心,它負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)的進(jìn)程，內(nèi)存，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，文件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，決定著系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。內(nèi)核以獨(dú)占的方式執(zhí)行最底層任務(wù)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。協(xié)調(diào)多個(gè)并發(fā)進(jìn)程，管理進(jìn)程使用的內(nèi)存，使它們相互之間不產(chǎn)生沖突,滿足進(jìn)程訪問(wèn)磁盤的請(qǐng)求等.

操作系統(tǒng)是一個(gè)用來(lái)和硬件打交道并為用戶程序提供一個(gè)有限服務(wù)集的低級(jí)支撐軟件。一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)硬件和軟件的共生體，它們互相依賴，不可分割。計(jì)算機(jī)的硬件，含有外圍設(shè)備、處理器、內(nèi)存、硬盤和其他的電子設(shè)備組成計(jì)算機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)。但是沒(méi)有軟件來(lái)操作和控制它，自身是不能工作的。完成這個(gè)控制工作的軟件就稱為操作系統(tǒng)，在Linux的術(shù)語(yǔ)中被稱為“內(nèi)核”，也可以稱為“核心”。Linux內(nèi)核的主要模塊（或組件）分以下幾個(gè)部分：存儲(chǔ)管理、CPU和進(jìn)程管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備管理和驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)通信，以及系統(tǒng)的初始化（引導(dǎo)）、系統(tǒng)調(diào)用等。

四.內(nèi)核與文件系統(tǒng)的關(guān)系

技術(shù)上說(shuō)Linux是一個(gè)內(nèi)核。“內(nèi)核”指的是一個(gè)提供硬件抽象層、磁盤及文件系統(tǒng)控制、多任務(wù)等功能的系統(tǒng)軟件。一個(gè)內(nèi)核不是一套完整的操作系統(tǒng)。一套基于Linux內(nèi)核的完整操作系統(tǒng)叫作Linux操作系統(tǒng)，或是GNU/Linux。

文件系統(tǒng)是kernel的一部分。文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)上存儲(chǔ)介質(zhì)和其他資源的交互。kernel tree中的fs目錄都是關(guān)于文件系統(tǒng)的，可以說(shuō)它是kernel的一個(gè)大子系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)在flash中分配了存放內(nèi)核、根文件系統(tǒng)的區(qū)域。bootloader加載了內(nèi)核，內(nèi)核啟動(dòng)，加載文件系統(tǒng)，進(jìn)入Linux系統(tǒng)。

整個(gè)嵌入式系統(tǒng)而言，可以分為三個(gè)部分1.uboot 2.kernel 3.文件系統(tǒng)。其中kernel中以VFS去支持各種文件系統(tǒng)，如yaffs，ext3，cramfs等等。yaffs/yaffs2是專為嵌入式系統(tǒng)使用NAND型閃存而設(shè)計(jì)的一種日志型文件系統(tǒng)。在內(nèi)核中以VFS來(lái)屏蔽各種文件系統(tǒng)的接口不同，以VFS向kernel提供一個(gè)統(tǒng)一的接口。如打開一個(gè)文件時(shí)統(tǒng)一使用open，寫時(shí)采用write，而不用去考慮是那種文件系統(tǒng)，也不用去考慮文件系統(tǒng)是如何將數(shù)據(jù)寫入物理介質(zhì)的。其中 kernel中的配置，只是讓VFS支持這種接口。