linux rootfs は Linux のルートファイルシステムを指します。ルートファイルシステムは、カーネルの起動時にマウントされる最初のファイルシステムです。カーネルコードイメージファイルはルートファイルシステムに保存され、システムブートプログラムはルートファイルシステムがマウントされると、いくつかの基本的な初期化スクリプトとサービスが実行のためにメモリにロードされます。

Linux rootfsとは何ですか

#このチュートリアルの動作環境: linux5.9.8 システム、Dell G3 コンピューター。

Linux rootfs とは何ですか?

Linux のルートファイルシステム (rootfs の原理と導入)

1. ファイルとはシステム

ファイルシステムは、ストレージデバイス (通常はディスクですが、NAND フラッシュに基づくソリッドステートドライブも含む) またはパーティション上のファイルを識別するためにオペレーティングシステムによって使用される方法およびデータ構造です。、ストレージデバイス上のファイルを整理する方法。オペレーティングシステムでのファイル情報の管理と保存を担当するソフトウェア組織は、ファイル管理システム、または略してファイルシステムと呼ばれます。ファイルシステムは、ファイルシステムインターフェイス、オブジェクトの操作と管理のためのソフトウェアコレクション、オブジェクトと属性の 3 つの部分で構成されます。システムの観点から見ると、ファイルシステムは、ファイルストレージデバイスのスペースを整理して割り当て、ファイルストレージを担当し、保存されたファイルを保護および取得するシステムです。具体的には、ユーザー用のファイルの作成、ファイルの保存、読み取り、変更、ダンプ、ファイルアクセスの制御、ユーザーがファイルを使用しなくなったときのファイルの取り消しを担当します。

カーネルは Linux の中核ですが、ユーザーがオペレーティングシステムと対話するために使用する主なツールはファイルです。これは、UNIX の伝統に従ってファイル I/O メカニズムを使用してハードウェアデバイスとデータファイルを管理する Linux に特に当てはまります。

2. ルートファイルシステムとは何ですか

ルートファイルシステムは、カーネルの起動時にマウントされる最初のファイルシステムです。、カーネルコードイメージファイルはルートファイルシステムに保存され、システムブートプログラムは、ルートファイルシステムのマウント後に実行できるように、いくつかの基本的な初期化スクリプトとサービスをメモリにロードします。

3. ルートファイルシステムはなぜそれほど重要ですか?

ルートファイルシステムの前に「ルート」が付いている理由は、それが「ルート」であることを示しています。 " 他のファイルシステムをロードする場合。そのようなルートが存在しない場合、他のファイルシステムをロードすることはできません。

ルートファイルシステムには、システムの起動に必要なディレクトリと重要なファイルのほか、他のファイルシステムをマウントできるようにするために必要なファイルが含まれています。例:

init プロセスのアプリケーションはルートファイルシステムで実行する必要があります;
ルートファイルシステムはルートディレクトリ "/" を提供します;
Linux がマウントするときに依存する情報パーティションはルートに保存されますファイルシステム内 /etc/fstab;
ls、cd、その他のコマンドなどのシェルコマンドプログラムはルートファイルシステムで実行する必要があります;
つまり、Linux システムのみカーネル自体は動作できません。動作するには、rootfs (etc ディレクトリ内の設定ファイル、/bin /sbin およびその他のディレクトリ内のシェルコマンド、/lib ディレクトリ内のライブラリファイルなど) の協力が必要です。

Linux が起動すると、最初にマウントする必要があるのはルートファイルシステムです。システムが指定されたデバイスからルートファイルシステムをマウントできない場合、システムはエラーを発生して起動を終了します。成功したら、他のファイルシステムを自動または手動でマウントできます。したがって、異なるファイルシステムがシステム内に同時に存在することができます。 Linux でファイルシステムをストレージデバイスに関連付けるプロセスは、マウントと呼ばれます。 mount コマンドを使用して、ファイルシステムを現在のファイルシステム階層 (ルート) に接続します。マウントを実行するときは、ファイルシステムタイプ、ファイルシステム、マウントポイントを指定します。ルートファイルシステムがルートディレクトリ下の「/」にマウントされると、ルートディレクトリの下にルートファイルシステムのさまざまなディレクトリ、ファイル /bin /sbin /mnt などが存在し、他のパーティションを / にマウントします。 mnt ディレクトリ。 /mnt ディレクトリには、このパーティションのさまざまなディレクトリとファイルがあります。

4. ルートファイルシステムをカーネルにマウントする方法

init/main.c->

start_kernel()->vfs_caches_init(totalram_pages)–>

mnt_init()–>

/* sysfs用来记录和展示linux驱动模型，sysfs先于rootfs挂载是为全面展示linux驱动模型做好准备 /
　　　　　/ mnt_init()调用sysfs_init()注册并挂载sysfs文件系统，然后调用kobject_create_and_add()创建fs目录 */
　　　　　sysfs_init();

/* init_rootfs()注册rootfs，然后调用init_mount_tree()挂载rootfs */
　　　　　init_rootfs();

init_mount_tree();

1、sysfs文件系统目前还没有挂载到rootfs的某个挂载点上，后续init程序会把sysfs挂载到rootfs的sys挂载点上；

2、rootfs是基于内存的文件系统，所有操作都在内存中完成；也没有实际的存储设备，所以不需要设备驱动程序的参与。基于以上原因，linux在启动阶段使用rootfs文件系统，当磁盘驱动程序和磁盘文件系统成功加载后，linux系统会将系统根目录从rootfs切换到磁盘文件系统。

start_kernel
　　vfs_caches_init
　　　　mnt_init
　　　　　　init_rootfs注册rootfs文件系统
　　　　　　init_mount_tree 挂载rootfs文件系统
　　　　　　　　vfs_kern_mount
　　　　　　　　　　mount_fs
　　　　　　　　　　　　type->mount其实是rootfs_mount
　　　　　　　　　　　　　　mount_nodev
　　　　　　　　　　　　　　　　fill_super 其实是ramfs_fill_super
　　　　　　　　　　　　　　　　　　inode = ramfs_get_inode(sb, NULL, S_IFDIR | fsi->mount_opts.mode, 0);
　　　　　　　　　　　　　　　　　　sb->s_root = d_make_root(inode);
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　static const struct qstr name = QSTR_INIT("/", 1);[1*]
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　__d_alloc(root_inode->i_sb, &name);
　　　　　　　　　　…
　　　　　　　　　　mnt->mnt.mnt_root = root;[2*]
　　　　　　　　　　mnt->mnt.mnt_sb = root->d_sb;[3*]
　　　　　　　　　　mnt->mnt_mountpoint = mnt->mnt.mnt_root;[4*]
　　　　　　　　　　mnt->mnt_parent = mnt;[5*]
root.mnt = mnt;
　　　　　　　　root.dentry = mnt->mnt_root;
　　　　　　　　mnt->mnt_flags |= MNT_LOCKED;
　　　　　　　　set_fs_pwd(current->fs, &root);
　　　　　　　　set_fs_root(current->fs, &root);
　　…
　　rest_init
　　kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS);

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kernel_init を実行する前に、roofs ファイルシステムが確立されます。

1. ルートディレクトリの名前は「/」に設定されます;
2. vfsmount のルートディレクトリは次の場所に設定されます;
3. ルートディレクトリはvfsmount はスーパーブロックに設定されます;
4. vfsmount のファイルマウントポイントはそれ自体を指すように設定されます;
5. vfsmount の親ファイルシステムの vfsmount はそれ自体に設定されます;

5 、ルートファイルシステムのさまざまな共通ディレクトリの紹介

通常、ルートファイルシステムには少なくとも次のディレクトリが含まれます:

/etc/：存储重要的配置文件。
/bin/：存储常用且开机时必须用到的执行文件。
/sbin/：存储着开机过程中所需的系统执行文件。
/lib/：存储/bin/及/sbin/的执行文件所需的链接库，以及Linux的内核模块。
/dev/：存储设备文件。

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6. 共通ディレクトリ

Linux ファイルシステムには通常、次のディレクトリがあります:

/bin ディレクトリ
このディレクトリには、すべてのユーザーが使用できる基本的なコマンドが保存されています。これらのコマンドは、他のファイルシステムをマウントする前に使用できるため、/bin ディレクトリは、 root ファイルシステムは同じパーティション内にあります。
/bin ディレクトリで一般的に使用されるコマンドには、cat、chgrp、chmod、cp、ls、sh、kill、mount、umount、mkdir、mknod、test などがあります。 Busybox を使用してルートファイルシステムを作成する場合、 bin ディレクトリには、使用可能なコマンドを含むいくつかの実行可能ファイルが表示されます。

/sbin ディレクトリ
このディレクトリには、システムコマンド (管理者のみが使用できるコマンド) が格納されます。システムコマンドは、/usr/sbin、/usr/local にも格納できます。 / sbin ディレクトリの下の /sbin ディレクトリには、基本的なシステムコマンドが保存されています。これらは、システムの起動やシステムの修復などに使用されます。/bin ディレクトリと同様に、/sbin は他のファイルシステムをマウントする前に使用できます。 sbin ディレクトリはルートファイルシステムと同じパーティションにある必要があります。
/sbin ディレクトリで一般的に使用されるコマンドには、shutdown、reboot、fdisk、fsck などが含まれます。ローカルユーザーによってインストールされたシステムコマンドは、/usr/local/sbin ディレクトリに配置されます。

/dev ディレクトリ
このディレクトリにはデバイスファイルが保存されます。デバイスファイルは Linux 独自のファイルタイプです。Linux システムでは、さまざまなデバイスがファイルの形式でアクセスされます。つまり、デバイスファイルを読み書きすることで特定のハードウェアを操作します。たとえば、シリアルポート 0 は「dev/ttySAC0」ファイルを通じて操作でき、MTD デバイスの 2 番目のパーティションには「/dev/mtdblock1」を通じてアクセスできます。

/etc ディレクトリ
さまざまな構成ファイルがこのディレクトリに保存されます。PC 上の Linux システムの場合、/etc ディレクトリには多くのファイルとディレクトリがあります。これらのディレクトリファイルはオプションです。、それらは、システム上にあるアプリケーションと、構成ファイルが必要かどうかによって異なります。組み込みシステムでは、これらを大幅に削減できます。

/lib ディレクトリ
このディレクトリには共有ライブラリとロード可能ファイル (ドライバ) が格納され、共有ライブラリはシステムの起動に使用されます。 /bin /sbin ディレクトリ内のプログラムなど、ルートファイルシステム内の実行可能プログラムを実行します。

/home directory
ユーザーディレクトリ、これはオプションです。通常のユーザーごとに、/home ディレクトリにユーザー名にちなんだ名前のサブディレクトリがあります。ユーザー関連の設定を保存します。ファイル。

/root directory
root ユーザーのディレクトリ、同様に、一般ユーザーのディレクトリは /home の下のサブディレクトリです。

/usr ディレクトリ
# /usr ディレクトリの内容は別のパーティションに保存され、システムの起動後にルートファイルシステムの /usr ディレクトリにマウントされます。。これは、共有の読み取り専用プログラムとデータを保存します。これは、/usr ディレクトリの内容が複数のホスト間で共有できることを示しており、これらは主に FHS 標準に準拠しています。 /usr 内のファイルは読み取り専用で、他のホストに関連しており、変数ファイルは /var などの他のディレクトリに保存する必要があります。 /usr ディレクトリは組み込みシステムでは削減できます。

/var ディレクトリ
/usr ディレクトリとは対照的に、/var ディレクトリには、スプールディレクトリ (メール、ニュース)、ログファイル、一時ファイルなどの可変データが保存されます。。

/proc ディレクトリ
これは空のディレクトリで、proc ファイルシステムのマウントポイントとしてよく使用されます。proc ファイルシステムは仮想ファイルシステムです。実際のファイルシステムはありません。ディレクトリとファイルは、システムの実行ステータスを表すためにカーネルによって一時的に生成され、ファイル制御システムを操作することもできます。

/mnt directory
は、ファイルシステムを一時的にマウントするために使用されるマウントポイントです。通常は空のディレクトリです。/ などの空のサブディレクトリをその中に作成することもできます。 mnt/cdram /mnt/hda1。 CD やハードドライブを一時的にマウントするために使用されます。

/tmp ディレクトリ
は、一時ファイル (通常は空のディレクトリ) を保存するために使用されます。一時ファイルを生成する必要がある一部のプログラムは /tmp ディレクトリを使用するため、/tmp ディレクトリは存在し、アクセス可能です。

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