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【51CTO.com快譯】

本文概述了Linux系統的幾大組件，描述了這些組件之間的關系。文章解釋了術語，并描述看似很基礎的細節。

每個Linux系統都有許多主要組件。其中一個組件(引導加載程序)從技術上講是Linux之外的，常常不被談論。其余組件都是共同打造整個Linux系統的所有軟件元素。這些組件是：

• 引導加載程序
• 內核
• 根文件系統
• 服務
• 應用程序/程序

引導加載程序

計算機通電、執行一些初始設置后，它會加載引導加載程序到內存中并運行該代碼。引導加載程序的主要工作是找到操作系統的二進制程序，將該二進制程序加載到內存中，然后運行操作系統。本文指Linux內核。

引導加載程序此時已完成，內存中的所有代碼和數據通常都被操作系統覆蓋。引導加載程序不會再次運行，直到計算機再次重置或重啟。

嵌入式系統中的引導加載程序不同于典型的筆記本電腦、臺式機或服務器計算機。典型的PC通常先加載進入到所謂的BIOS，然后運行Grub這個引導加載程序。嵌入式Linux系統使用Das-UBoot或U-Boot來進行引導。

內核

一旦引導加載程序將Linux內核加載到內存中并運行，內核將開始運行其啟動代碼。該啟動代碼將初始化硬件、初始化系統關鍵數據結構、初始化調度程序、初始化所有硬件驅動程序、初始化文件系統驅動程序、掛載第一個文件系統，并啟動第一個程序等。

Linux內核的主要工作是啟動應用程序，并為這些應用程序(或Linux中通常所稱的程序)之間提供協調。Linux內核不知道應該運行的所有程序。因此，Linux內核僅啟動一個程序，并讓該程序啟動所需的所有其他程序。這第一個程序名為init程序，有時簡稱“ init”。注意，這第一個程序不需要放在名為“ init”的文件中，但常常放在該文件中。

如果內核找不到init程序，內核的用途不復存在，因而崩潰。

用于嵌入式系統的Linux內核的主要區別在于，它是為了在不同的CPU架構上運行而構建的。否則，內核的運行方式與典型的PC相一致，這是其優點之一。

文件系統

在Linux中，內核將程序分別加載到內存中，內核要求這些程序存儲在組織成文件和目錄的某種介質上。文件和目錄的這種組織稱為文件系統。與許多操作系統一樣，Linux擁有介質上的文件系統(數據實際存儲在存儲介質上)和文件系統驅動程序——代碼知道如何在解釋和更新介質上的文件系統數據。

在Linux中，該介質常常是硬盤。然而，嵌入式系統常常沒有硬盤，因此介質可能是其他硬件設備，比如SD卡、閃存甚至內存。

與Windows不同，Linux文件系統與目錄而不是與驅動器號相關聯。文件系統可以與任何目錄相關聯，甚至可以與路徑中下幾層的目錄相關聯。將文件系統與目錄相關聯的這個過程名為“掛載”。Linux先從一個名為/(斜杠)的空目錄開始。在Linux啟動期間，最頂層的文件系統與該目錄相關聯(即掛載到該目錄)，該文件系統的所有內容都顯示在/下。這個最頂層的文件系統名為根文件系統。

Linux系統要求以某種方式部署根文件系統。因此，該文件系統很特殊，不能只是某種隨機組合的目錄和文件。bin和sbin等更多目錄來自這個地方。

此處的要點是Linux尋找駐留在文件系統中的這第一個程序(即init程序)。需要事先創建根文件系統，然后將其掛載到“/”，之后內核才能啟動init程序。

由于嵌入式系統有不同的硬件限制，因此Linux嵌入式系統常常使用特殊的文件系統格式，而不是臺式機或便攜式計算機上使用的典型的EXT3、EXT4、btrfs或xfs。

服務

內核尋找、加載并運行init程序時，該程序隨后負責啟動系統的其余部分。這時，內核不再處于活動狀態，而是繼續協調這項任務：在所有運行中的程序之間共享硬件。

有許多不同的init程序可用。無論選擇哪個init程序，該程序都會啟動系統發揮用途的所有必需的服務和應用程序。這套服務包括設置網絡、掛載額外文件系統和創建圖形環境等。

在Linux下，服務只是在后臺運行的程序。傳統上，Linux人士將這些服務稱為守護程序，不過如今我很少看到這個術語。

應用程序/程序

init程序還負責啟動常規程序。這些程序確實與用戶交互。嵌入式系統常常只有幾個用戶程序，有時就只有一個。在嵌入式系統中，這組程序使設備能夠執行應該做的事情，例如顯示地圖和航點、收聽麥克風或顯示錄制電視節目的列表，用途無限。

摘要

因此總之，嵌入式計算機啟動時，Linux系統將執行以下步驟：

• 跳入到引導加載程序
• 跳入到內核
• 掛載根文件系統
• 加載并運行init
• 加載并運行后臺服務(或守護程序)
• 加載并運行應用程序

這每一個步驟都調用系統中所需的組件。

原文標題：The Major Components of an Embedded Linux System，作者：John Bonesio

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