參考資料：

1. linux系統(tǒng)移植篇（一）—— linux系統(tǒng)組成
2. 【野火Linux移植篇】1-uboot初識與編譯/燒錄步驟

---

本篇為Linux系統(tǒng)移植系列的第一篇文章，介紹了一個完整可運行的Linux系統(tǒng)由哪些部分組成，每個部分的作用是什么。

一、linux系統(tǒng)組成

一個完整的linux系統(tǒng)，通常包含了bootloader、kernel、設備樹以及根文件系統(tǒng)。

1. bootloader是在操作系統(tǒng)運行之前運行的一段小程序，主要負責把操作系統(tǒng)映像文件拷貝到RAM中去，然后跳轉到它的入口處去執(zhí)行。

2. Linux 內(nèi)核是操作系統(tǒng)的主要組件，也是計算機硬件與其進程之間的核心接口。它負責兩者之間的通信，還要盡可能高效地管理資源。

3. 設備樹是一種描述硬件的數(shù)據(jù)結構，它把這些硬件設備的信息， 而這個文件，就是Device Tree（設備樹），設備樹包括設備樹源碼（Device Tree Source，DTS）文件、 設備樹編譯工具（Device Tree Compiler，DTC）與二進制格式設備樹（Device Tree Blob，DTB）， DTS包含的頭文件格式為DTSI,其關系如下圖所示：
   
   Uboot和Linux不能直接識別DTS文件， 而DTB可以被內(nèi)核與BootLoader識別解析，通常在制作NAND Flash、SD Card啟動鏡像時， 通常會為DTB文件留下一部分存儲區(qū)域以存儲DTB，在BootLoader啟動內(nèi)核時，會先讀取DTB到內(nèi)存，再提供給內(nèi)核使用。

4. 根文件系統(tǒng)（rootfs）是linux在初始化時加載的第一個文件系統(tǒng)， 根文件系統(tǒng)包括根目錄和真實文件系統(tǒng)，它包含系統(tǒng)引導和使其他文件系統(tǒng)得以掛載（mount）所必要的文件。

5. Uboot的全稱 Universal Boot Loader。主要作用是用來啟動操作系統(tǒng)內(nèi)核，它分為兩個階段，即boot + loader， boot階段啟動系統(tǒng)，初始化硬件設備，建立內(nèi)存空間映射圖，將系統(tǒng)的軟硬件帶到一個合適的狀態(tài)， loader階段將操作系統(tǒng)內(nèi)核文件加載至內(nèi)存，之后跳轉到內(nèi)核所在地址運行。

二、Uboot

U-Boot 是一個主要用于嵌入式系統(tǒng)的引導加載程序，可以支持多種不同的計算機系統(tǒng)結構，包括PPC、ARM、AVR32、MIPS、x86、68k、Nios與MicroBlaze。這也是一套在GNU通用公共許可證之下發(fā)布的自由軟件。 Uboot的全稱 Universal Boot Loader，是遵循GPL條款的開源項目， U-Boot的主要作用是用來啟動操作系統(tǒng)內(nèi)核，它分為兩個階段，即boot + loader， boot階段啟動系統(tǒng)，初始化硬件設備，建立內(nèi)存空間映射圖，將系統(tǒng)的軟硬件帶到一個合適的狀態(tài)， loader階段將操作系統(tǒng)內(nèi)核文件加載至內(nèi)存，之后跳轉到內(nèi)核所在地址運行。

另外，某些BootLoader可能含有一些高級特性，如校驗操作系統(tǒng)鏡像，從多個操作系統(tǒng)鏡像中選擇引導合適的操作系統(tǒng)， 或者添加網(wǎng)絡功能，讓系統(tǒng)自主從網(wǎng)上尋找合適的鏡像并且進行引導等等。

三、Linux內(nèi)核

Linux是一種開源電腦操作系統(tǒng)內(nèi)核。它是一個用C語言寫成，符合POSIX標準的類Unix操作系統(tǒng)。 Linux內(nèi)核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，含有外圍設備、處理器、內(nèi)存、硬盤和其他的電子設備組成計算機的發(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：進程管理子系統(tǒng)、內(nèi)存管理子系統(tǒng)、文件子系統(tǒng)、網(wǎng)絡子系統(tǒng)、設備子系統(tǒng)等。

四、設備樹

設備樹是一種描述硬件的數(shù)據(jù)結構，它把這些硬件設備的信息， 而這個文件，就是Device Tree（設備樹），設備樹包括設備樹源碼（Device Tree Source，DTS）文件、 設備樹編譯工具（Device Tree Compiler，DTC）與二進制格式設備樹（Device Tree Blob，DTB）， DTS包含的頭文件格式為DTSI。

node1 {a-string-property = "A string";a-string-list-property = "first string", "second string";a-byte-data-property = [0x01 0x23 0x34 0x56];child-node1 {first-child-property;second-child-property = <1>;a-string-property = "Hello, world";};
};

在Uboot啟動內(nèi)核時，會先讀取DTB到內(nèi)存，然后再啟動內(nèi)核，內(nèi)核可以從設備樹中獲取硬件信息。

五、根文件系統(tǒng)
根文件系統(tǒng)（rootfs）是linux在初始化時加載的第一個文件系統(tǒng)， 根文件系統(tǒng)包括根目錄和真實文件系統(tǒng)，它包含系統(tǒng)引導和使其他文件系統(tǒng)得以掛載（mount）所必要的文件。 根文件系統(tǒng)包函Linux啟動時所必須的目錄和關鍵性的文件，例如Linux啟動時必要的初始化文件， 它在init目錄下，此外根文件系統(tǒng)中還包括了許多的應用程序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)。

在Linux內(nèi)核啟動的初始階段，首先內(nèi)核會初始化一個基于內(nèi)存的文件系 統(tǒng)，如initramfs，initrd等，然后以只讀的方式去加載根文件系統(tǒng)（load rootfs）， 讀取并且運行/sbin/init初始化文件，根據(jù)/etc/inittab配置文件完成系統(tǒng)的初始化工作 （提示：/sbin/init是一個二進制可執(zhí)行文件，為系統(tǒng)的初始化程序，而/etc/inittab是它的配置文件）， 在初始化的過程中，還會以讀寫的方式重新掛載根文件系統(tǒng)，在系統(tǒng)啟動后， 根文件系統(tǒng)就可用于存儲數(shù)據(jù)了，存在根文件系統(tǒng)是Linux啟動時的必要條件。

我們常見的根文件系統(tǒng)制作工具有 buildroot、Ubuntu、Debian、yocto、busybox，這些工具的優(yōu)缺點列出如下