《Linux启动过程分析》内核挂载根文件系统.docx

《Linux启动过程分析》内核挂载根文件系统http://blog.csdn.NET/tankaarticle/details明：本文基于Linux2.6.29内核分析；其他内核版本仅供参考。Android2.3及Linux2.6.29内核模拟器版本编译与调试? 前边通过源码情景分析，看过了总线、设备、驱动及其发现机制，Linux2.6内核udev设备节点创建相关；对于文件系统，一直望而生畏，但内核学习、这部分又不可能绕的过去。目前对VFS中使用的hash表还未做研究，它在dentry和vfsmount下查找节点起关键作用；后边在做分析。下边将根文件系统挂载过程做简单分析：一、rootfs的诞生引子：Linux一切皆文件的提出：在Linux中，普通文件、目录、字符设备、块设备、套接字等都以文件被对待；他们具体的类型及其操作不同，但需要向上层提供统一的操作接口。虚拟文件系统VFS就是Linux内核中的一个软件层，向上给用户空间程序提供文件系统操作接口；向下允许不同的文件系统共存。所以，所有实际文件系统都必须实现VFS的结构封装。矛盾的提出：Linux系统中任何文件系统的挂载必须满足两个条件：挂载点和文件系统。直接挂载nfs或flash文件系统有如下两个问题必须解决：1.谁来提供挂载点？我们可以想象自己创建一个超级块(包含目录项和i节点)，这时挂载点不是就有了吗；很可惜，linux引入VFS(一切皆文件,所有类型文件系统必须提供一个VFS的软件层、以向上层提供统一接口)后该问题不能这么解决，因为挂载点必须关联到文件系统、也就是说挂载点必须属于某个文件系统。2.怎样访问到nfs或flash上的文件系统？我们可以说直接访问设备驱动读取其上边的文件系统（设备上的文件系统是挂载在自己的根目录），不就可以了吗；别忘了还是Linux的VFS，设备访问也不例外。因为访问设备还是需要通过文件系统来访问它的挂载点，不能直接访问(要满足Linux的VFS架构，一切皆文件)。所以，一句话：rootfs之所以存在，是因为需要在VFS机制下给系统提供最原始的挂载点。如此矛盾，需要我们引入一种特殊文件系统：1.它是系统自己创建并加载的第一个文件系统；该文件系统的挂载点就是它自己的根目录项。2.该文件系统不能存在于nfs或flash上，因为如此将会陷入之前的矛盾。rootfs的诞生：上述问题需要我们创建具有如下三个特点的特殊文件系统：1.它是系统自己创建并加载的第一个文件系统；2.该文件系统的挂载点就是它自己的根目录项对象；3.该文件系统仅仅存在于内存中。? 由以上分析可以看出，rootfs是Linux的VFS(一切皆文件，所有类型文件系统必须提供一个VFS的软件层、以向上层提供统一接口)存在的基石；二者关系密切。如果没有VFS机制，rootfs也就没有存在的必要；同样，如果没有rootfs、VFS机制也就不能实现。? 这就是两者之间的真正关系，之前看网上什么说法都有：有的只说关系密切，没有指明具体关系；有的干脆误人子弟，说VFS就是rootfs。? 其实，VFS是一种机制、是Linux下每一种文件系统（包括刚才说的rootfs，还有常见的ext3、yaffs等）都必须按照这个机制去实现的一种规范；而rootfs仅仅是符合VFS规范的而且又具有如上3个特点的一个文件系统。? VFS是Linux文件系统实现必须遵循的一种机制，rootfs是一种具体实现的文件系统、Linux下所有文件系统的实现都必须符合VFS的机制(符合VFS的接口)；这就是二者的真正关系。以下分析基于Android模拟器Linux2.6.29内核：二、相关数据结构Linux内核中current指针作为全局变量，使用非常广泛；例如：进程上下文中获取当前进程ID、任务调度，以及open等文件系统调用中路径搜索等；首先介绍下current结构体：各个平台、各个内核版本中current的实现可能不同；但原理是一样的。该指针一般定义在具体平台的current.h头文件中，类型为struct task_struct：[cpp]?view plain?copy??#define?current?(get_current())??static?inline?struct?task_struct?*get_current(void)??include/linux/sched.h[cpp]?view plain?copy??struct?task_struct?{????????struct?thread_info?*thread_info;????struct?list_head?tasks;????pid_t?pid;????pid_t?tgid;????uid_t?u