百篇博客系列篇.本篇为:
v66.xx 鸿蒙内核源码分析(根文件系统) | 先挂到/上的文件系统 | 51 .c .h .o
文件系统相关篇为:
- v62.xx 鸿蒙内核源码分析(文件概念篇) | 为什么说一切皆是文件 | 51 .c .h .o
- v63.xx 鸿蒙内核源码分析(文件系统篇) | 用图书管理说文件系统 | 51 .c .h .o
- v64.xx 鸿蒙内核源码分析(索引节点篇) | 谁是文件系统最重要的概念 | 51 .c .h .o
- v65.xx 鸿蒙内核源码分析(挂载目录篇) | 为何文件系统需要挂载 | 51 .c .h .o
FHS | 文件系统层次结构标准
在 挂载目录篇 中提到内核为了兼容文件系统的差异性,引出了目录树的概念,目录树是由各个文件系统像搭积木一样拼接起来的,任何文件系统只需要挂载到一个目录上就能对接进来,内核抽象出统一的挂载接口,各文件系统自己实现这些接口就行. 既然目录如此重要, 就需要规范管理, 类Unix都遵循 FHS 规范,鸿蒙同样遵循.
文件系统层次结构标准（英语：Filesystem Hierarchy Standard，FHS）定义了Linux操作系统中的主要目录及目录内容。FHS由Linux基金会维护。 当前版本为3.0版，于2015年发布。基本目录如下:
/ : Root directory /bin : Essential user command binaries (for use by all users) /dev : Devices and special files /etc : Host-specific system configuration /proc : Kernel and process information virtual filesystem /sbin : Essential system binaries /sys : Kernel and system information virtual filesystem /usr/include : Header files included by C programs /usr/src : Source code /var/spool/cron : cron and at jobs
什么是根文件系统
什么是根文件系统? 看网上有很多的文章,但基本全是一大抄,说是内核启动时所mount的第一个文件系统,这话固然是没错, 但想重新定义下这个概念,所谓 根文件系统 就是先挂到根目录/上的文件系统. 核心是根目录 /. /目录并不必先属于哪个文件系统,否则就是先有蛋还是先有鸡的问题,所以别被蒙圈了,它跟其他文件系统没有任何区别,只是它先来,把坑/给占了,后续来的只能挂到它下面的目录上,最终形成整体目录树.
理解了上面,就容易明白以下几个问题:
- 一个系统可以存在多个不同的文件系统,谁做根文件系统只决于内核在启动阶段想让谁做.
- 文件系统可存在于诸多介质上,例如:硬盘(mmc),闪存(flash),内存(RAM).每种介质上有其最合适配套的文件系统,mmc一般是(fat,ext),flash包括(jffs2),内存(proc,sys,tmpfs,ramfs)
- 文件系统可简单,可复杂,只要能实现内核定义的三类接口就可以称之为文件系统,哪三类接口:
- 挂载接口:
MountOps ops - 操作
inode节点接口:VnodeOps *vop - 操作
file接口:file_operations_vfs *fop,这个接口底层实际操作的是inode所指向的数据块.
- 挂载接口:
- 不管怎样,内核启动后必须得有一个文件系统用于挂载到
/下. 鸿蒙根文件系统目录结构如下:. ├── app ├── bin │ ├── init │ ├── shell │ └── tftp ├── data │ └── system │ └── param ├── etc ├── lib │ ├── libc++.so │ └── libc.so ├── system │ ├── external │ └── internal └── usr ├── bin └── lib
这些数据是怎么来的呢 ? 比如:libc.so这种C库函数,启动后就马上需要使用的, 这需要先外部制作好,烧录到flash的指定位置. 同时注意鸿蒙制作的根文件系统并没有 /dev目录,这个在 设备文件篇 中详细说明.
根文件系统制作过程
以liteos_a内核为例,其提供了制作根文件系统的方法:
turing@ubuntu:/home/openharmony/code-v1.1.1-LTS/kernel/liteos_a$ make help ------------------------------------------------------- 1.====make help: get help infomation of make 2.====make: make a debug version based the .config 3.====make debug: make a debug version based the .config 4.====make release: make a release version for all platform 5.====make release PLATFORM=xxx: make a release version only for platform xxx 6.====make rootfsdir: make a original rootfs dir 7.====make rootfs FSTYPE=***: make a original rootfs img 8.====make test: make the testsuits_app and put it into the rootfs dir 9.====make test_apps FSTYPE=***: make a rootfs img with the testsuits_app in it xxx should be one of (hi3516cv300 hi3516ev200 hi3556av100/cortex-a53_aarch32 hi3559av100/cortex-a53_aarch64) *** should be one of (jffs2)
其中第七项 make rootfs, FSTYPE支持 jffs2,vfat文件格式系统
本篇跟踪敲下 make rootfs FSTYPE=jffs2后发生了什么
#执行 make rootfs FSTYPE=jffs2 一切从这里开始 $(ROOTFS): $(ROOTFSDIR) #依赖于 ROOTFSDIR $(HIDE)$(LITEOSTOPDIR)/tools/scripts/make_rootfs/rootfsimg.sh $(ROOTFS_DIR) $(FSTYPE) #制作镜像文件 $(HIDE)cd $(ROOTFS_DIR)/.. && zip -r $(ROOTFS_ZIP) $(ROOTFS) #打rootfs.zip包
解读
编译整个内核的目标文件
$(LITEOS_TARGET): $(__LIBS) sysroot $(HIDE)touch $(LOSCFG_ENTRY_SRC) #逐个编译子目录中的 makefile $(HIDE)for dir in $(LITEOS_SUBDIRS); \ do $(MAKE) -C $$dir all || exit 1; \ done # 生成 liteos.map $(LD) $(LITEOS_LDFLAGS) $(LITEOS_TABLES_LDFLAGS) $(LITEOS_DYNLDFLAGS) -Map=$(OUT)/$@.map -o $(OUT)/$@ --start-group $(LITEOS_LIBDEP) --end-group # $(SIZE) -t --common $(OUT)/lib/*.a >$(OUT)/$@.objsize $(OBJCOPY) -O binary $(OUT)/$@ $(LITEOS_TARGET_DIR)/$@.bin #生成 liteos.bin 文件 $(OBJDUMP) -t $(OUT)/$@ |sort >$(OUT)/$@.sym.sorted #生成 liteos.sym.sorted 文件 $(OBJDUMP) -d $(OUT)/$@ >$(OUT)/$@.asm # 生成 liteos.asm文件
使用
$(APPS)编译 kernel/liteos_a/apps 目录下的各个APP如(init,shell,tftp),这些APP也称为内置到内核的APP,# 编译多个应用程序 $(APPS): $(LITEOS_TARGET) sysroot #依赖于 LITEOS_TARGET , sysroot $(HIDE)$(MAKE) -C apps all #执行apps目录下Makefile 的all目标, -C代表进入apps目录,
使用 tools/scripts/make_rootfs/rootfsdir.sh 创建根系统下的各个目录(
/bin,/app,/lib).#创建根文件系统的各个目录 mkdir -p ${ROOTFS_DIR}/bin ${ROOTFS_DIR}/lib ${ROOTFS_DIR}/usr/bin ${ROOTFS_DIR}/usr/lib ${ROOTFS_DIR}/etc \ ${ROOTFS_DIR}/app ${ROOTFS_DIR}/data ${ROOTFS_DIR}/proc ${ROOTFS_DIR}/dev ${ROOTFS_DIR}/data/system ${ROOTFS_DIR}/data/system/param \ ${ROOTFS_DIR}/system ${ROOTFS_DIR}/system/internal ${ROOTFS_DIR}/system/external ${OUT_DIR}/bin ${OUT_DIR}/libs if [ -d "${BIN_DIR}" ] && [ "$(ls -A "${BIN_DIR}")" != "" ]; then cp -f ${BIN_DIR}/* ${ROOTFS_DIR}/bin if [ -e ${BIN_DIR}/shell ] && [ "${BIN_DIR}/shell" != "${OUT_DIR}/bin/shell" ]; then cp -f ${BIN_DIR}/shell ${OUT_DIR}/bin/shell #拷贝 shell 到根文件系统的 /bin下 fi if [ -e ${BIN_DIR}/tftp ] && [ "${BIN_DIR}/tftp" != "${OUT_DIR}/bin/tftp" ]; then cp -f ${BIN_DIR}/tftp ${OUT_DIR}/bin/tftp #拷贝 tftp 到根文件系统的 /bin下 fi fi cp -f ${LIB_DIR}/* ${ROOTFS_DIR}/lib #将c/c++ .so 库拷贝到根文件系统的 /lib cp -f ${LIB_DIR}/* ${OUT_DIR}/libs使用
prepare创建musl目录,并将 c/c++ 库拷贝到该目录下prepare: #准备工作,创建 musl 目录,用于拷贝 c/c++ .so库 $(HIDE)mkdir -p $(OUT)/musl ifeq ($(LOSCFG_COMPILER_CLANG_LLVM), y) #使用clang-9 ,鸿蒙默认用这个编译 $(HIDE)cp -f $$($(CC) --target=$(LLVM_TARGET) --sysroot=$(SYSROOT_PATH) $(LITEOS_CFLAGS) -print-file-name=libc.so) $(OUT)/musl #将C库复制到musl目录下 $(HIDE)cp -f $$($(GPP) --target=$(LLVM_TARGET) --sysroot=$(SYSROOT_PATH) $(LITEOS_CXXFLAGS) -print-file-name=libc++.so) $(OUT)/musl #将C++库复制到musl目录下 else $(HIDE)cp -f $(LITEOS_COMPILER_PATH)/target/usr/lib/libc.so $(OUT)/musl $(HIDE)cp -f $(LITEOS_COMPILER_PATH)/arm-linux-musleabi/lib/libstdc++.so.6 $(OUT)/musl $(HIDE)cp -f $(LITEOS_COMPILER_PATH)/arm-linux-musleabi/lib/libgcc_s.so.1 $(OUT)/musl $(STRIP) $(OUT)/musl/* endif
tools/scripts/make_rootfs/rootfsimg.sh 生成镜像文件 rootfs_jffs2.img , 调用
mkfs.jffs2来制作jffs2文件格式的镜像.ROOTFS_IMG=${ROOTFS_DIR}"_"${FSTYPE}".img" JFFS2_TOOL=mkfs.jffs2 #linux 下 制作 jffs2镜像文件的工具 WIN_JFFS2_TOOL=mkfs.jffs2.exe #windows 下 制作 jffs2镜像文件的工具 chmod -R 755 ${ROOTFS_DIR} if [ -f "${ROOTFS_DIR}/bin/init" ]; then chmod 700 ${ROOTFS_DIR}/bin/init 2> /dev/null fi if [ -f "${ROOTFS_DIR}/bin/shell" ]; then chmod 700 ${ROOTFS_DIR}/bin/shell 2> /dev/null fi if [ "${FSTYPE}" = "jffs2" ]; then if [ "${system}" != "Linux" ] ; then tool_check ${WIN_JFFS2_TOOL} ${WIN_JFFS2_TOOL} -q -o ${ROOTFS_IMG} -d ${ROOTFS_DIR} --pagesize=4096 else tool_check ${JFFS2_TOOL} ${JFFS2_TOOL} -q -o ${ROOTFS_IMG} -d ${ROOTFS_DIR} --pagesize=4096 fi elif [ "${FSTYPE}" = "yaffs2" ]; then # to do fi最后用 zip 命令将
rootfs打包成rootfs.zip,至此完成了鸿蒙根系统的制作过程. 将增加了一个out目录,内容如下:turing@ubuntu:/home/openharmony/code-v1.1.1-LTS/kernel/liteos_a/out/hi3518ev300$ ls bin lib liteos liteos.asm liteos.bin liteos.map liteos.sym.sorted musl obj rootfs rootfs_jffs2.img rootfs.zip
rootfs便为制作的鸿蒙根文件系统rootfs_jffs2.img为镜像文件,可以烧到flash中.
启动过程
这里列出启动根文件系统的相关代码
STATIC UINT32 OsSystemInitTaskCreate(VOID)
{
UINT32 taskID;
TSK_INIT_PARAM_S sysTask;
(VOID)memset_s(&sysTask, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S), 0, sizeof(TSK_INIT_PARAM_S));
sysTask.pfnTaskEntry = (TSK_ENTRY_FUNC)SystemInit;
sysTask.uwStackSize = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_STACK_SIZE;
sysTask.pcName = "SystemInit";
sysTask.usTaskPrio = LOSCFG_BASE_CORE_TSK_DEFAULT_PRIO;
sysTask.uwResved = LOS_TASK_STATUS_DETACHED;
#if (LOSCFG_KERNEL_SMP == YES)
sysTask.usCpuAffiMask = CPUID_TO_AFFI_MASK(ArchCurrCpuid());
#endif
return LOS_TaskCreate(&taskID, &sysTask);
} 解读
- 首先内核开了一个叫
SystemInit任务来处理系统初始化代码,任务入口函数为SystemInit SystemInit层层调用到MountPartitions,挂载分区.SystemInit(void) ... OsMountRootfs() AddPartitions //注册分区驱动程序 MountPartitions() #define ROOT_DEV_NAME "/dev/spinorblk0" #define ROOT_DIR_NAME "/" ret = mount(ROOT_DEV_NAME, ROOT_DIR_NAME, fsType, mountFlags, NULL);//
在 设备文件篇 中将详细说明/dev/spinorblk0的来源,简单的说就根文件系统烧录在nor flash介质设备的第一个分区上,分区的名称就叫/dev/spinorblk0,现将它挂到/上,结果是nor flash的第一个分区成了根文件系统.
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