第3章嵌入式Linux操作系统(张思民)

1、第第3章章 嵌入式嵌入式Linux操作系统操作系统 本章要点本章要点 1、Linux基本概念基本概念2、Linux的目录结构的目录结构3、Linux的常用命令的常用命令4、Linux的文本编辑器的文本编辑器5、Linux系统的启动过程系统的启动过程3.1 Linux基本概念基本概念 Linux一般有四个主要部分：一般有四个主要部分： 内核、内核、Shell、文件系统和实用工具。、文件系统和实用工具。 1、Linux内核内核 Linux内核是整个内核是整个Linux系统的灵魂，系统的灵魂，inux系统的能力完全受内核能力的制约。系统的能力完全受内核能力的制约。Linux内核负责整个系统的内存管理

2、，进程调度内核负责整个系统的内存管理，进程调度和文件管理。和文件管理。 Linux内核的功能内核的功能: （1）进程管理）进程管理 （2）内存管理）内存管理 （3）文件管理）文件管理 （4）设备控制）设备控制 （5）网络功能）网络功能 2、Linux Shell Shell是是Linux系统下的命令解释器，也是系统下的命令解释器，也是使用使用Linux系统的主要环境，它提供了用户系统的主要环境，它提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。它接收与内核进行交互操作的一种接口。它接收用户输入的命令并把它送入内核去执行，用户输入的命令并把它送入内核去执行，类似于类似于Microsoft Windows

3、的的Command命令。命令。3、Linux文件系统文件系统 Linux的文件系统只有一个文件树，整的文件系统只有一个文件树，整个文件系统是以一个树根个文件系统是以一个树根“/”为起点的，为起点的，所有的文件和外部设备都以文件的形所有的文件和外部设备都以文件的形式挂结在这个文件树上，包括硬盘、式挂结在这个文件树上，包括硬盘、软盘、光驱、调制解调器等，这和以软盘、光驱、调制解调器等，这和以“驱动器盘符驱动器盘符”为基础的为基础的Microsoft Windows系统有很大区别。系统有很大区别。 图图3.1 Linux文件系统的目录结构文件系统的目录结构3.2嵌入式嵌入式Linux文件系统文件系统

4、 嵌入式嵌入式Linux支持多种文件系统，包括支持多种文件系统，包括ext2、ext3、vfat、ntfs、YAFFS、JFFS、Ramfs和和NFS等，为了对各类等，为了对各类文件系统进行统一管理，嵌入式文件系统进行统一管理，嵌入式Linux引入了虚拟文件系统引入了虚拟文件系统VFS(Virtual File System)，为各类文件系统提供一个，为各类文件系统提供一个统一的操作界面和应用编程接口。统一的操作界面和应用编程接口。图图3.2嵌入式嵌入式Linux下的文件系统结构下的文件系统结构 Linux启动时，第一个必须挂载的是根文件启动时，第一个必须挂载的是根文件系统；若系统不能从指定设

5、备上挂载根文系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。之后件系统，则系统会出错而退出启动。之后可以自动或手动挂载其他的文件系统。因可以自动或手动挂载其他的文件系统。因此，一个系统中可以同时存在不同的文件此，一个系统中可以同时存在不同的文件系统。系统。3.2.1 基于基于FLASH的文件系统的文件系统1、 jffs2 Jffs2的全称是的全称是“日志闪存文件系统第日志闪存文件系统第2版版本本(Journalling Flash FileSystem v2)”，主要用于主要用于NOR型闪存，基于型闪存，基于MTD驱动层，驱动层，特点是：可读写的、支持数据压缩的、基特点是：

6、可读写的、支持数据压缩的、基于哈希表的日志型文件系统，并提供了崩于哈希表的日志型文件系统，并提供了崩溃溃/掉电安全保护，提供掉电安全保护，提供“写平衡写平衡”支持等。支持等。 jffs2不适合用于不适合用于NAND闪存。闪存。 2、yaffs yaffs/yaffs2是专为嵌入式系统使用是专为嵌入式系统使用NAND型闪存而设计的一种日志型文件系统。与型闪存而设计的一种日志型文件系统。与jffs2相比，它减少了一些功能相比，它减少了一些功能(例如不支持例如不支持数据压缩数据压缩)，所以速度更快，挂载时间很短，所以速度更快，挂载时间很短，对内存的占用较小。对内存的占用较小。 yaffs/yaffs

7、2自带自带NAND芯片的驱动，并且芯片的驱动，并且为嵌入式系统提供了直接访问文件系统的为嵌入式系统提供了直接访问文件系统的API，用户可以不使用，用户可以不使用Linux中的中的MTD与与VFS，直接对文件系统操作。，直接对文件系统操作。 3、Cramfs（Compressed ROM File System ） Cramfs是一种只读的压缩文件系统。它也是一种只读的压缩文件系统。它也基于基于MTD驱动程序。驱动程序。 在在cramfs文件系统中，每一页文件系统中，每一页(4KB)被单被单独压缩，可以随机页访问，其压缩比高达独压缩，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为嵌

8、入式系统节省大量的Flash存储空存储空间，从而降低系统成本。间，从而降低系统成本。 Cramfs文件系统以压缩方式存储，在运行文件系统以压缩方式存储，在运行时解压缩。另外，它的速度快，效率高，时解压缩。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。坏，提高了系统的可靠性。 3.2.2 基于基于RAM的文件系统的文件系统1、Ramdisk Ramdisk是将一部分固定大小的内存当作是将一部分固定大小的内存当作分区来使用。它并非一个实际的文件系统，分区来使用。它并非一个实际的文件系统，而是一种将实际的文件系统装入内存的机

9、而是一种将实际的文件系统装入内存的机制，并且可以作为根文件系统。将一些经制，并且可以作为根文件系统。将一些经常被访问而又不会更改的文件常被访问而又不会更改的文件(如只读的根如只读的根文件系统文件系统)通过通过Ramdisk放在内存中，可以放在内存中，可以明显地提高系统的性能。明显地提高系统的性能。2、Ramfs/tmpfs Ramfs/tmpfs文件系统把所有的文件都放文件系统把所有的文件都放在在RAM中，所以读中，所以读/写操作发生在写操作发生在RAM中，中，可以用可以用ramfs/tmpfs来存储一些临时性或经来存储一些临时性或经常要修改的数据，例如常要修改的数据，例如/tmp和和/var

10、目录，目录，这样既避免了对这样既避免了对Flash存储器的读写损耗，存储器的读写损耗，也提高了数据读写速度。也提高了数据读写速度。 Tmpfs的一个缺点是当系统重新引导时会的一个缺点是当系统重新引导时会丢失所有数据。丢失所有数据。 3.2.3网络文件系统网络文件系统NFS NFS(Network File System)是一项在不同机器、是一项在不同机器、不同操作系统之间通过网络共享文件的技术。通不同操作系统之间通过网络共享文件的技术。通过过NFS可以让计算机通过网络将可以让计算机通过网络将NFS服务器共享服务器共享出来的文件安装到自己的系统中。在嵌入式出来的文件安装到自己的系统中。在嵌入式L

11、inux应用系统的开发调试阶段，利用该技术在应用系统的开发调试阶段，利用该技术在主机上建立基于主机上建立基于NFS的文件系统，挂载到嵌入式的文件系统，挂载到嵌入式设备，可以很方便地修改和调试应用系统的内容。设备，可以很方便地修改和调试应用系统的内容。（详见第（详见第5章的章的“5.3 建立数据共享服务建立数据共享服务”） 3.3Linux常用操作命令常用操作命令3.3.1文件目录相关命令文件目录相关命令 1、ls（1）作用）作用ls的功能为列出目录的内容。该命令类似于的功能为列出目录的内容。该命令类似于DOS下的下的dir命令。命令。（2）命令格式）命令格式ls -选项选项 目录或文件名目录或

12、文件名（3）命令选项）命令选项- a 显示指定目录下所有子目录与文件名，显示指定目录下所有子目录与文件名，包括隐藏文件。包括隐藏文件。- l 以长格式来显示文件的详细信息。以长格式来显示文件的详细信息。2、文件权限的表示、文件权限的表示 用户对文件的读、写和执行权限用户对文件的读、写和执行权限(简称为文件权限简称为文件权限)如下所示：如下所示：r 读权限，读权限， w 写权限，写权限， x 执行权限，对于目录，表示可进入。执行权限，对于目录，表示可进入。 也可用数字表示：也可用数字表示：0表示无权限，表示无权限，1表示可执行，表示可执行，2表示写权限，表示写权限，4表表示读权限。示读权限。 可

13、用数字求和来表示多权限的组合。可用数字求和来表示多权限的组合。例如：对某一文件拥有可读、可写、可执行的权例如：对某一文件拥有可读、可写、可执行的权限，则可表示为限，则可表示为7(1+2+4=7)，对另一文件拥有可，对另一文件拥有可读、可执行的权限，则可表示为读、可执行的权限，则可表示为5(1+4=5)。3、cd （1）作用）作用 改变工作目录，该命令与改变工作目录，该命令与DOS下的下的md命令命令作用是相同的。作用是相同的。 （2）命令格式）命令格式 cd 目录路径目录路径/目录名目录名4、mkdir（1）作用）作用 创建一个目录，该命令类似于创建一个目录，该命令类似于DOS下的下的md命令

14、。命令。 （2）命令格式）命令格式 Mkdir 目录路径目录路径/新目录名新目录名5、cp（1）作用）作用复制文件，可以使用通配符，该命令类似于复制文件，可以使用通配符，该命令类似于DOS下下的的copy命令。命令。（2）命令格式）命令格式 cp 选项选项 源文件路径源文件路径源文件名源文件名 目标路径目标路径目目标文件名标文件名（3）示例）示例在在/tmp目录下，新建一个子目录目录下，新建一个子目录mysub，并将，并将/usr/test目录下的所有文件复制到目录下的所有文件复制到mysub目录下：目录下：# mkdir /tmp/mysub# cp /usr/test/*.* /tmp/m

15、ysub6、rm和和rmdir （1）作用）作用 rm为删除指定文件，可以使用通配符，该命令类为删除指定文件，可以使用通配符，该命令类似于似于DOS下的下的del命令。命令。 rmdir为删除指定的目录，其目录必须为空目录。为删除指定的目录，其目录必须为空目录。 （2）命令格式）命令格式 rm 选项选项 文件名文件名 rmdir 目录路径目录路径/目录名目录名 （3）命令选项）命令选项 rm的命令选项有：的命令选项有： -i 询问是否删除询问是否删除(y表示是，表示是，n表示否表示否)； -f 不询问是否删除；不询问是否删除； -r 递归删除整个目录，同递归删除整个目录，同rmdir。7、ca

16、t(1)作用作用 cat为在屏幕上显示文本文件内容的命令。为在屏幕上显示文本文件内容的命令。(2)命令格式命令格式 cat 文件名文件名8、pwd(1)作用作用 pwd命令用来查看命令用来查看”当前工作目录当前工作目录“的完的完整路径。整路径。(2)命令格式命令格式 pwd3.3.2磁盘及系统操作磁盘及系统操作1、fdisk （1）作用）作用 fdisk命令可以用来给磁盘进行分区，查看命令可以用来给磁盘进行分区，查看磁盘情况等，往往使用参数磁盘情况等，往往使用参数-l 来显示系统来显示系统的分区情况。的分区情况。 （2）命令格式）命令格式 Fdisk 选项选项 （3）命令选项）命令选项 -l

17、显示系统的分区情况显示系统的分区情况2、df （1）作用）作用 检查硬盘所剩（所用）空间。检查硬盘所剩（所用）空间。 （2）命令格式）命令格式 df 选项选项 （3）命令选项）命令选项 -h 以以1024KB=1M的方式显示磁盘的使用情况的方式显示磁盘的使用情况 -H 以以1000KB=1M的方式显示磁盘的使用情况的方式显示磁盘的使用情况3、free命令命令 （1）作用）作用 free命令的功能是查看当前系统内存的使用命令的功能是查看当前系统内存的使用情况，它显示系统中剩余及已用的物理内情况，它显示系统中剩余及已用的物理内存和交换内存，以及共享内存和被核心使存和交换内存，以及共享内存和被核心使

18、用的缓冲区。用的缓冲区。 （2）命令格式）命令格式 free 选项选项 （3）命令选项）命令选项 -b 以字节为单位显示。以字节为单位显示。 -k 以以K字节为单位显示。字节为单位显示。 -m 以以M字节为单位显示。字节为单位显示。4、mount命令命令 （1）作用）作用 挂载某一设备使之成为某个目录名称。挂载某一设备使之成为某个目录名称。 （2）命令格式）命令格式 mount 选项选项 -o 挂载选项挂载选项 （3）命令选项）命令选项 -t该参数配合选项用于指定一个文件系统分区的类该参数配合选项用于指定一个文件系统分区的类型。型。 -o 该参数配合选项用于指定一个或多个挂载选项。该参数配合选

19、项用于指定一个或多个挂载选项。 示例示例 例例1：挂载一个：挂载一个Linux分区，将其挂载到分区，将其挂载到/mnt目录下（目录下（/mnt称为挂载点）：称为挂载点）： # mount -t ext3 /dev/hdb1 /mnt 例例2：挂载硬盘的：挂载硬盘的Windows分区，将其挂分区，将其挂载到载到/mnt/wind目录下：目录下： #mount -t vfat /dev/hda5 /mnt/wind 例例3：挂载：挂载U盘盘 #mount -t vfat /dev/sdb1 /mnt/usb 3.3.3打包压缩相关命令打包压缩相关命令1、gzip（1）作用）作用 对单个文件进行压缩

20、或对压缩文件进行解压缩，对单个文件进行压缩或对压缩文件进行解压缩，压缩文件名后缀为压缩文件名后缀为 .gz。（2）命令格式）命令格式 gzip 压缩或解压缩文件名压缩或解压缩文件名（3）命令选项）命令选项 -d 对压缩文件进行解压缩。对压缩文件进行解压缩。 -r 递归方式查找指定目录并压缩其中所有文件或递归方式查找指定目录并压缩其中所有文件或解压缩。解压缩。 -v 对每个压缩文件显示文件名和压缩比。对每个压缩文件显示文件名和压缩比。 -num 用数值用数值num指定压缩比，指定压缩比，num取值取值19，其中其中1代表压缩比最低，代表压缩比最低，9代表压缩比最高，默认代表压缩比最高，默认值为值

21、为6。2、tar（1）作用）作用 对文件进行打包或解包，打包文件名后对文件进行打包或解包，打包文件名后缀为缀为 .tar。利用。利用tar命令，可以把一大堆的命令，可以把一大堆的文件和目录全部打包成一个文件。文件和目录全部打包成一个文件。 注意注意：打包与压缩是两个不同的概念，：打包与压缩是两个不同的概念，打包只是把多个文件组成一个总的文件，打包只是把多个文件组成一个总的文件，不一定被压缩。不一定被压缩。（2）命令格式）命令格式 tar 选项选项 目标文件名目标文件名 源文件列表源文件列表（3）命令选项）命令选项-A或或-catenate 新增文件到已存在的备份文件。新增文件到已存在的备份文件

22、。-c或或-create 建立新的备份文件。建立新的备份文件。-f或或-file= 指定备份文件。指定备份文件。-r或或-append 新增文件到已存在的备份文件的结尾部分。新增文件到已存在的备份文件的结尾部分。-t或或-list 列出备份文件的内容。列出备份文件的内容。-u或或-update 仅置换较备份文件内的文件更新的文件。仅置换较备份文件内的文件更新的文件。-v或或-verbose 显示指令执行过程。显示指令执行过程。-w或或-interactive 遭遇问题时先询问用户。遭遇问题时先询问用户。-x或或-extract或或-get 从备份文件中还原文件。从备份文件中还原文件。-z或或-

23、gzip或或-ungzip 通过通过gzip指令处理备份文件。指令处理备份文件。3.3.4网络相关命令网络相关命令1、ifconfig （1）作用）作用 用于查看和配置网络接口的地址和参数，用于查看和配置网络接口的地址和参数，包括包括IP地址、网络掩码、广播地址，它的地址、网络掩码、广播地址，它的使用权限是超级用户。使用权限是超级用户。 （2）命令格式）命令格式 查看网卡配置信息：查看网卡配置信息：ifconfig 设置网卡：设置网卡：ifconfig eth0 主机主机IP地址地址 eth0代表第一块网卡，代表第一块网卡，eth1代表第二块网卡，代表第二块网卡，若主机上仅安装了一块网卡，则为

24、若主机上仅安装了一块网卡，则为eth0。2、ping （1）作用）作用 ping命令用于检测网络连接情况，从而判命令用于检测网络连接情况，从而判断主机联网是否连接正常。断主机联网是否连接正常。 （2）命令格式）命令格式 ping IP地址地址3.4 Linux的文本编辑器的文本编辑器3.4.1 Vi文本编辑器文本编辑器 1、 Vi 的模式的模式命令行模式、命令行模式、插入模式、插入模式、底行模式。底行模式。 2、 Vi 的基本流程的基本流程 3.4.2 gedit文本编辑器文本编辑器 gedit的启动的启动 （1）从菜单启动时，选择桌面顶部的）从菜单启动时，选择桌面顶部的“应应用程序用程序”|

25、“附件附件”|“文本编辑器文本编辑器”命令命令 （2）从终端启动，只需要输入以下代码：）从终端启动，只需要输入以下代码： $gedit 3.5Linux启动过程启动过程3.5.1Linux 系统的引导过程系统的引导过程 （1）启动内核。）启动内核。 （2）执行程序）执行程序init。 3.5.2ARM Linux 操作系统操作系统 ARM Linux可以划分为三大部分：可以划分为三大部分： 启动引导（启动引导（Bootloader）, 操作系统内核（操作系统内核（Linux Kernel）, 文件系统（文件系统（File System）。）。 启动引导程序启动引导程序Bootloader非常像非常像PC机中的机中的BIOS程序，主要负责初始化系统的最基本程序，主要负责初始化系统的最基本设备，通常主要包括设备，