Linux內(nèi)核與根文件系統(tǒng)的關(guān)系 開篇題外話：對于Linux初學(xué)者來說，這是一個很糾結(jié)的問題，但這也是一個很關(guān)鍵的問題！

一語破天機： “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 Linux 來說尤其如此，這是因為在 UNIX 傳統(tǒng)中，它使用文件 I/O 機制管理硬件設(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)中每個分區(qū)都是一個文件系統(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、軟連接及文件保護信息等都存儲在其中。這種機制有利于用戶和操作系統(tǒng)的交互。

每個實際文件系統(tǒng)從操作系統(tǒng)和系統(tǒng)服務(wù)中分離出來，它們之間通過一個接口層：虛擬文件系統(tǒng)或VFS來通訊。VFS使得Linux可以支持多個不同的文件系統(tǒng)，每個表示一個VFS 的通用接口。由于軟件將Linux 文件系統(tǒng)的所有細節(jié)進行了轉(zhuǎn)換,所以Linux核心的其它部分及系統(tǒng)中運行的程序?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)的存儲數(shù)據(jù)文件的功能，但是相對于普通的文件系統(tǒng)，它的特殊之處在于，它是內(nèi)核啟動時所掛載（mount）的第一個文件系統(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)啟動程序會在根文件系統(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)存中去運行。我們要明白文件系統(tǒng)和內(nèi)核是完全獨立的兩個部分。在嵌入式中移植的內(nèi)核下載到開發(fā)板上，是沒有辦法真正的啟動Linux操作系統(tǒng)的，會出現(xiàn)無法加載文件系統(tǒng)的錯誤。

那么根文件系統(tǒng)在系統(tǒng)啟動中到底是什么時候掛載的呢？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的進程，也就第一個用戶進程。對系統(tǒng)進行各種初始化的操作。

根文件系統(tǒng)之所以在前面加一個”根“，說明它是加載其它文件系統(tǒng)的”根“，既然是根的話，那么如果沒有這個根，其它的文件系統(tǒng)也就沒有辦法進行加載的。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啟動時所必須的目錄和關(guān)鍵性的文件，例如Linux啟動時都需要有init目錄下的相關(guān)文件，在 Linux掛載分區(qū)時Linux一定會找/etc/fstab這個掛載文件等，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)啟動所必須的文件都可以成為根文件系統(tǒng)。Linux啟動時，第一個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)會出錯而退出啟動。成功之后可以自動或手動掛載其他的文件系統(tǒng)。因此，一個系統(tǒng)中可以同時存在不同的文件系統(tǒng)。在 Linux 中將一個文件系統(tǒng)與一個存儲設(shè)備關(guān)聯(lián)起來的過程稱為掛載（mount）。使用 mount 命令將一個文件系統(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，要提供文件系統(tǒng)類型、文件系統(tǒng)和一個掛裝點。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目錄下就有這個分區(qū)的各個目錄，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)核是一個操作系統(tǒng)的核心,它負責(zé)管理系統(tǒng)的進程，內(nèi)存，設(shè)備驅(qū)動程序，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)核以獨占的方式執(zhí)行最底層任務(wù)，保證系統(tǒng)正常運行。協(xié)調(diào)多個并發(fā)進程，管理進程使用的內(nèi)存，使它們相互之間不產(chǎn)生沖突,滿足進程訪問磁盤的請求等.

操作系統(tǒng)是一個用來和硬件打交道并為用戶程序提供一個有限服務(wù)集的低級支撐軟件。一個計算機系統(tǒng)是一個硬件和軟件的共生體，它們互相依賴，不可分割。計算機的硬件，含有外圍設(shè)備、處理器、內(nèi)存、硬盤和其他的電子設(shè)備組成計算機的發(fā)動機。但是沒有軟件來操作和控制它，自身是不能工作的。完成這個控制工作的軟件就稱為操作系統(tǒng)，在Linux的術(shù)語中被稱為“內(nèi)核”，也可以稱為“核心”。Linux內(nèi)核的主要模塊（或組件）分以下幾個部分：存儲管理、CPU和進程管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備管理和驅(qū)動、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Linux是一個內(nèi)核。“內(nèi)核”指的是一個提供硬件抽象層、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)實現(xiàn)了系統(tǒng)上存儲介質(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，可以說它是kernel的一個大子系統(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，加載文件系統(tǒng)，進入Linux系統(tǒng)。

整個嵌入式系統(tǒng)而言，可以分為三個部分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)計的一種日志型文件系統(tǒng)。在內(nèi)核中以VFS來屏蔽各種文件系統(tǒng)的接口不同，以VFS向kernel提供一個統(tǒng)一的接口。如打開一個文件時統(tǒng)一使用open，寫時采用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。

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