TI Davinci DM6446开发攻略——根文件系统的裁剪和移植

一、补充文件系统知识

Linux根文件系统是存放tool软件、lib文件、script（脚本）、配置文件、其他特殊文件、自己开发的应用程序的地方。嵌入式linux的根文件系统rootfs就像windows操作系统的C、D盘这种概念机制，FLASH对应硬盘。但linux是挂载点的概念，根文件系统是一个整体，组织到一个树状的目录结构中。这种文件组织遵守文件系统科学分类标准FHS，一种国际标准。运行、维护系统所必须的各种

在开发、测试阶段，基本上都是使用NFS（网络文件系统），NFS文件系统是在你的开发主机HOST里，不是在你的板子里。制作嵌入式产品根文件系统，就是要把NFS指向的文件系统文件夹里所有的内容，通过其他少数几种的Linux文件系统打包生产一个2进制镜像文件，然后以某种方式烧写到FLASH芯片内。开发阶段，特别是应用程序开发、动态加载的驱动模块开发，使用NFS，可以省去麻烦的根文件系统镜像文件的下载和烧写过程，便可以在自己板子上运行这些开发的程序和模块。

 

Linux支持超过50种文件系统，但是只有少数几种在嵌入式OS中常用，见下图。linux嵌入式产品的根文件系统是需要烧写到Flash芯片里。

 

Cramfs文件系统：（Compressed ROM File System）是个简单，压缩的，只读的文件系统。除了可以用于MTD下只读并且极少更新img的NOR/NAND，IDE的CF，FTL/NFTL的NOR/NAND，可作为RAM disk的IMG存储。由于简单，Cramfs有一些限制，例如最大支持16M（?256M），没有当前（.）和父（..）目录，页大小固定为4096，gid（8位）最大为255，所有的链接文件计数都是1等等。在cramfs文件系统中，每一页(4KB)被单独压缩，可以随机页访问，其压缩比高达2:1,为嵌入式系统节省大量的Flash存储空间，使系统可通过更低容量的FLASH存储相同的文件，从而降低系统成本。Cramfs文件系统以压缩方式存储，在运行时解压缩，所以不支持应用程序以XIP方式运行，所有的应用程序要求被拷到RAM里去运行，但这并不代表比Ramfs需求的RAM空间要大一点，因为Cramfs是采用分页压缩的方式存放档案，在读取档案时，不会一下子就耗用过多的内存空间，只针对目前实际读取的部分分配内存，尚没有读取的部分不分配内存空间，当我们读取的档案不在内存时，Cramfs文件系统自动计算压缩后的资料所存的位置，再即时解压缩到RAM中。另外，它的速度快，效率高，其只读的特点有利于保护文件系统免受破坏，提高了系统的可靠性。由于以上特性，Cramfs在嵌入式系统中应用广泛。但是它的只读属性同时又是它的一大缺陷，使得用户无法对其内容对进扩充。

制作Cramfs根文件系统命令如下：

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

mkcramfs的各个参数解释如下：

 -h：显示帮助信息
-e edition：设置生成的文件系统中的版本号
-i file：将一个文件映像插入这个文件系统之中(只能在Linux2.4.0以后的内核版本中使用)
-n name：设定cramfs文件系统的名字
dirname：指明需要被压缩的整个目录树
outfile：最终输出的文件

cramfsck的命令格式：
cramfsck [-hv] [-x dir] file
cramfsck的各个参数解释如下：
-h：显示帮助信息
-x dir：释放文件到dir所指出的目录中
-v：输出信息更加详细
file：希望测试的目标文件

例子：#mkcramfs rootfs rootfs.cramfs生成rootfs.cramfs文件系统镜像.其中rootfs是你调试的根文件系统的文件夹，rootfs.cramfs是生产镜像文件的名字。

Squashfs文件系统：是压缩的只读的fs，保留了Cramfs很多优点，去掉它的限制。压缩比更高。是一个不错的文件系统。命令为：#mksquashfs [source] [dest]

JFFS2文件系统：可写、保留数据、压缩、掉电保护，提供wear leveling，适合板载NOR、NAND和Doc。JFFS2提供垃圾回收机制，通常可以很好地工作。但是当文件系统接近极限或者要求更新一个非常大的文件，垃圾回收的时间会很长，将会延迟文件系统的操作，这会对没有考虑到这种情况的某些实时要求的软件带来负面的影响。当空间满的时候，尝试更新或者阶段文件内容会被提示文件系统已满并失败，即使看起来不要求添加存储block，这是因为日志结构文件系统，需要在log中增加log。在使用的时候，我们应保证存储空间的充足，上面的应用能够容忍时延（避免快满时候垃圾回收的消耗影响）。 JFFS2用途很广，但是对于现在容量巨大的闪存不适合，新的UBI文件系统出现。JFFS2的不可扩展性是最大的问题，作为JFFS2的升级，JFFS3支持大容量的闪存。JFFS2使用MTD工具：

#mkfs.jffs2 –r ottfs/ –o images/rootfs-jffs2.img –e 128kiB 其中128是指擦写block的大小，如果超过实际闪存的大小，会引起文件系统的崩溃，如果太小，block内有部分存储空间没能利用。

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

 

YAFFS2文件系统：是可写，下电保护的文件系统，广泛引用于Linux和RTOSeS。和JFFS2相比，它减少一些功能，因此速度更快、占用内存资源更少。YAFFS2自带NAND芯片的驱动，是专门为NAND闪存设计的。以前的YAFFS只支持512-BYTE/Page的NAND，而YAFFS2不但兼容512-BYTE/Page，还支持目前流行的2048-BYTE/Page大容量NAND FLASH。YAFFS2文件系统的镜像工具是mkyaffs2img。随便在GOOGLE上输入mkyaffs2img就可以找到满屏幕的制作方法，这里不用介绍。

 

RAMFS文件系统：

讨论RAMFS，就不得不讨论RAM disk，在RAM中，而作为一个block设备，内核可以同时支持多个RAM disk。通常用于保存磁盘文件系统中压缩的img。这在嵌入式操作系统的初始化中使用，kernel可以从存储设备中提取initial RAM disk（initrd）img作为的他的根文件系统。一开始，kernel根据boot的参数是否表面intrid，如果是，他将从特定的存贮介质提取文件系统的img并放入RAM disk，同时mount为根文件系统。initrd的机制是以最简单的方式提供一个带根文件系统的内核在RAM中。对于新的系统，推荐使用Initramfs机制。

Tmpfs文件系统：也是RAM disk的一种，可以使用物理内存，是一个存放在虚拟memory的文件系统，不提供永久保存，适合于存储临时的数据，例如/tmp，用于Linux的page cache和dentry chache。

RAM disk的特点就是速度快，因为在RAM运行的。缺点就是每次重新启动系统时，前面的工作就无法保存。创建RAM Disk使用的命令式mke2fs。

有关嵌入式常用的文件系统详细介绍和制作命令、方法，大家可以在网上搜索得到。

 

二、TI davinci根文件系统target介绍

在mv_pro_5.0.0/montavista/pro/devkit/arm/v5t_le目录下，有个target的文件夹，这个就是TI EVM的根文件系统了。Target里的内容，见下图，本人是单独COPY出来到自己工作目录下，这点在《开发环境篇》有介绍。TI在这个target文件系统包里放置很多开发工具，其实就是一个开发应用程序的环境，你进到usr目录下就明白这点，里边包括交叉编译命令、很多头文件和应用程序的源代码、usr/lib里的lib文件，等等。其实这些东西肯定是不能全部烧到自己的板子里的。单单这个usr里相关的文件大小就达1G！！！因为TI EVM东西多，复杂，所以我们裁减的时候，最好做好备份。当然，有些朋友是自己手动重新制作根文件系统，再借助“Busybox”这个大名鼎鼎的嵌入式linux瑞士军刀，一个精简的文件系统就出来了。本人在S3C2440、2410的板子上玩过，挺不错的，非常精简。本文暂且不讨论这种方法。

 

三、TI davinci根文件系统target的裁减

进入自己工作的target文件夹里，见上图：

bin文件夹：里边主要是一些linux shell命令，所有用户都可以使用的、基本的命令，都是很基本的东西，暂时不用动它，保留。

boot文件夹：是存放编译内核的一些相关文件，比如uImage等，这些东西没必要放到板子上的文件系统里，删除掉。

dev文件夹：存放非常多的设备节点，如果你对这些节点不是很熟悉，分不清哪些是你系统用到的，哪些是不用的，可以保留，整个dev只有16~17k的大小。当然节点太多也不好。

 etc文件夹：存放很多启动的脚本文件、系统配置文件，这是下面移植要讨论的重点。整个文件夹有6~7M，像samba、apt这种在普通嵌入式产品不常用的东西可以删除掉。如果产品不是带LCD图像界面的产品，X11（X Window 系统版本 11，简称 X11，是一个对网络透明的客户／服务器架构的图形显示系统。它支持应用程序在你的屏幕上绘制象素，线条，文字，图象等等。 X11 还包括一些其它的辅助的函数库，使得它可以容易地绘制用户界面，例如：按钮，文本输入区等等）这个可以删除掉，单这个文件夹就有2.85M。

 home文件夹：空的文件夹，系统运行会用到，普通用户的主目录，一定要保留。

 lib文件夹：很多工具和应用程序使用的库文件，不是高高手，最好不要删掉里边的文件。

 media文件夹：空的文件夹，保留。

 mnt文件夹：空文件夹，以后使用U盘和SD卡时，会挂到该目录，所以保留。

 opt文件夹：空文件夹，自己开发的一些应用程序可以放到这里，比如TI evm的一些应用程序就放在/opt/dvsdk/dm6446/，存放encode,decode,encodedecode的应用程序，等等。

 proc文件夹：空的文件夹，系统运行会用到，proc文件系统的挂载点，保留。

 root文件夹：空的文件夹，系统运行会用到，root用户的主目录，一定要保留。

 sbin文件夹：存放很多工具和基本的系统命令，它们用于启动系统、修复系统，在嵌入式产品里，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，要根据你自己的产品，不用到的都删掉，裁减sbin建议再单独备份一下sbin，通过NFS，一边删除，一边测试，保证删除掉后你的产品还很好地工作。这是一种笨办法，毕竟要全部理解里边的每个命令和工具的作用也需要很多时间。建议这个文件夹最好不要动太多手脚。

 srv文件夹：空的文件夹，保留。

 sys文件夹：空的文件夹，系统运行会用到，比如sysfs，保留。

 tmp文件夹：空的文件夹，系统运行会用到，存放临时文件，保留。

 usr文件夹：上面提到，这个文件有很多在产品出厂不用到的东西，armv5tl-montavista-linux-gnueabi文件夹直接删除掉；bin文件夹里的arm_v5t_le-XXXXX和armv5tl-montavista-linux-gnueabi-XXX也去掉吧；include、local、share、src、X11R6文件夹全部去掉；Usr/lib/tcng/test干掉；然后根据自己产品的，像perl5、python2.4、X11等等，不用到就搞定它们。笨办法就是使用NFS和板子共同测试，这样下来usr就小多了。

var文件夹：存放可变的数据，var/cache/cracklib里的文件很大，不知在TI EVM有什么用，本人不用；var\lib\rpm里的文件本人也不用；var/www/html/manual是在开发html的时候用到，本人不用。这几个都是var里耗空间的文件夹。另外，在使用NFS调试的时候，var/log下的文件会保存每次内核启动的打印信息，测试多了，debug，kern.log，messages等文件也加大，所以制作时要注意这些文件的裁减。

    按照上面的动作下来，一个可以用的根文件系统也出来了，但还不是简洁高效的，有些东西还得根据自己的板子要支持的功能选择性保留和裁减。有些工具、命令、应用程序开始没用到，但是后来升级产品会用到，所以，裁减要有针对性和规划性。特别是有些产品使用小于等于64M NAND的嵌入式产品，要做的工作就更多，这里仅供学习和参考。

 

四、TI davinci根文件系统target的移植

1、系统的分区：

在linux-2.6.18移植的博客文章介绍了FLASH的分区，这里就不用重复了，一般分区是： Bootloader（UBL+U-BOOT）+参数 为mtdblock0，kernel为mtdblock1，根文件系统rootfs为mtdblock2。也有这样分的：Bootloader（UBL+U-BOOT） 为mtdblock0，参数为mtdblock1，kernel为mtdblock2，根文件系统为mtdblock3。Bootloader要从FLASH 加载根文件系统，比如jffs2的根文件系统，u-boot的bootargs应该是：mem=118M console=ttyS0,115200n8 rootfstype=jffs2 root=/dev/mtdblock2 noinitrd rw ip=off或者是其他类型的文件系统。同时，u-boot对根文件系统的烧写要支持，因为jffs2，cramfs，yaffs2等每种文件系统的烧写格式都不一样，烧写的地址一定要和内核的FLASH分区地址一一对应。（补充：在DVSDK2.0中，U-BOOT的参数mem=118M，不再是120M，因为TI DVSDK2.0 CODEC ENGINE要求分配给cmem的大小是10M）。

2、内核选择支持对应的文件系统

   通过make menuconfig的配置界面，你的板子要支持什么样的文件系统，是cramfs，Squashfs，jffs2还yaffs2，则要对对MTD等相关选项进行选择，见linux-2.6.18移植的博客。

   3、对根文件系统权限操作

Target下每个目录的权限不是全部一样的，根据自己的文件系统的类型，比如yaffs2，tmp、var等目录可以使用chmod –R 777 tmp , chmod –R 777 var命令设置，文件夹域的设置使用chown的命令。为什么要这样强调呢？也许很多人调试DAVINCI 板子会碰到：Starting OpenBSD Secure Shell server: sshd/var/empty/sshd must be owned by root and not group or world-writable. failed (255: ).这个就是根文件系统权限和域得设置有问题。

4、etc目录下的移植

   A、拷贝你的LINUX开发主机etc目录下的passwd、group、shadow文件到etc目录下。这样目标板就使用和你LINUX主机一样的登录账号和密码了。如果passwd、group、shadow被破坏了，如何都进不去板子的shell命令行，而且你的产品没有严重网络安全要求，这里还有一个绝招：把target/etc 下的securetty文件改个名字，不用securetty就可以了，这样输入账号直接回车就可以了。

 

   B、etc目录下新建一个目录sysconfig，并新建文件HOSTNAME，内容为“你公司名字或你喜欢的名字”。同时在etc/init.d/下RcS文件最后面加入：/bin/hostname –F /etc/sysconfig/HOSTNAME，在profile最后面加入：

USER="`id -un`" （注意 ` 是键盘1旁边的 ` ）

LOGNAME=$USER

PS1='[\u@\h \W]# '  （注意 ‘ 是键盘 ; 旁边的 ‘ 在linux文件下显示不一样）

PATH=$PATH

HOSTNAME=`/bin/hostname` （注意 ` 是键盘1旁边的 ` ）

export USER LOGNAME PS1 PATH

这样在板子上进入shell的命令行时，会显示“[root@你定义的名字~]#”的格式。

 

   C、etc/fstab文件修改：目前这个本人直接使用TI的，但是自己的产品有时会定义

sysfs              /sys         sysfs       noauto                          0 0

tmpfs             /dev/shm tmpfs      noauto                                 0 0

目前没有验证，如果哪个网友对这方面熟悉，可以在博客上讨论。

 

   D、流程介绍

      根文件系统挂接到VFS（linux虚拟文件系统，一种软件接口机制，原理这里不描述）成功后，会根据脚本和配置一步一步运行。我们可以通过以下流程去熟悉：

先看inittab

      次看init.d/rcS

然后etc/rc.d/rcS.d，rcS.x等文件，开机是启动/etc/rc.d/rcS.d/下的脚本，然后是/etc/rc.d/rc3.d/下的脚本。只需把用户的程序编译称shell脚本，放在rc3.d下面就可以了。

      S开头的脚本基本上是系统运行初始化要做的工作，K开头就是关机要做的工作。

     客户如果要在开机运行自己的某些应用程序，也可以修改etc/init.d/rcS，在

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

do

           # Ignore dangling symlinks for now.

           [ ! -f "$i" ] && continue

           case "$i" in

                 *.sh)

                      # Source shell script for speed.

                      (

                          trap - INT QUIT TSTP

                          set start

                          . $i

                      )

                      ;;

               *)

                     # No sh extension, so fork subprocess.

                     $i start

                     ;;

            esac

done

在这后面加自己的运行命令就可以了。

 

   E、制作根文件系统映像文件

      就是使用mkcramfs、mkyaffs2image这些命令对整个修改的target文件进行镜像打包了，格式上面已经介绍了。

 

五、点评

以上是本人的经验之谈，肯定有描述不足的地方，希望网友能在博客里指出来，大家一起学习。到目前为止，有关DM6446开发攻略的主架构的文章，基本上接近尾声，最后1篇，有关自己开发的GPIO驱动移植的文章，近期也会出来。以后要写也是某个环节的补充。其实写这些文章，就是希望有这方面的开发高手过来点评一下，指出不足和错误的地方。毕竟本人在这方面还有很多东西要学习。