低固存嵌入式系統的uClinux小型化方法

　　系統調用約有177個(gè)，包括關(guān)于進(jìn)程的調用函數、文件的調用函數，以及其它相關(guān)的調用，其中文件系統的調用占了71個(gè)。由于沒(méi)有根系統，系統調用中涉及到從根文件系統上或掛接在它某個(gè)文件節點(diǎn)上的其它文件系統上，裝載、執行可執行文件的系統調用都是沒(méi)必要的，所以必須做相應的更改。典型的是系統調用execve()，其執行流程主干線(xiàn)如圖2所示。

　　exeeve()

　　↓

　　do_exeeve()

　　↓

　　open_execve()

　　↓

　　prepare_binpma()

　　↓

　　search_binary_hanlder()

　　圖2 execve()執行流程

　　do_execve()是execve()的核心，它調用open_exec()尋找可執行文件并打開(kāi)，函數open_exec()返回一個(gè)file結構指針，代表著(zhù)讀入可執行文件的上下文，將其保存在數據結構bprm中。然后調用prepare_binprm()完成對bprm的進(jìn)一步工作，包括從可執行文件頭讀取相關(guān)信息，以及拷貝運行環(huán)境參數等到bprm 中。內核中有一個(gè)叫formats的隊列，隊列中的每個(gè)成員只認識并且處理一種特定格式的可執行文件的運行。search_binary_handler()就是在formats的隊列中，尋找跟bprm中信息相符的一個(gè)成員，并由此成員來(lái)完成可執行文件的裝載并初始化運行。由于不存在從文件系統加載可執行文件，所以bpma數據結構，及涉及prepare_binprm()，search_binary_hanlder()等相關(guān)操作都是可以刪除的。

　　再者，由于沒(méi)有可供mount的文件節點(diǎn)，所以有關(guān)掛接的系統調用也必須做出調整。比如：mount()是用于文件系統掛接的系統調用，完全可以刪去;內核函數mount_root()在初始化時(shí)用于安裝根文件系統，也是可以刪去的;vfsmount()是內核數據結構，用于描述掛載節點(diǎn)的信息，包括掛載點(diǎn)的根目錄，被掛載系統的級塊指針等信息。vfsmount()完全是跟掛載有關(guān)的，可以將它刪除，同時(shí)內核中有好多涉及操作此數據結構的函數也必須做出更改。比如alloc_vfsmnt()和free_vfsmnt()是分配和釋放vfsmount結構，完全可以刪去，但有些內核函數只有一部分涉及到對vfsrmnt結構的操作，所以不能全部刪除，必須對相應部分做出修改。

　　1.2.2 對內核啟動(dòng)初始化的影響

　　由于init()進(jìn)程不能從根文件系統加載，所以凡是涉及根文件系統初始化函數的都必須刪除，以支持內核與應用程序一體化。初始化進(jìn)程init代碼如下：

　　static int init(void *unused)

　　{……

　　if(open(/dev/console,O_RDWR,0) 0)

　　……

　　if(execute_command)

　　execve(execute_command,argv_init,envp_init);

　　execve(/sbin/init,argv_init;envp_init);

　　……

　　panic(No init found.Try passing init= option to kernel);

　　}

　　init()完成系統的初始化，包括外部設備的初始化，釋放init()前初始化后代碼占用的內存，以及控制臺的初始化，最后從根文件系統加載整個(gè)系統的第一個(gè)進(jìn)程init，它是所有進(jìn)程的“鼻祖”。由于根文件的刪除，所以可以刪除控制臺以及調用init進(jìn)程。

　　1.2.3 對ReFS和外部設備的影響

　　ReFS可以像mount_root()那樣直接把ReFS當成根文件系統來(lái)裝，但它并不像根文件系統那樣有bash，gretty等應用程序，也不具備掛載其它系統的能力，所以不是真正的根文件系統。內核中有幾個(gè)根文件系統和外設相關(guān)的重要內核級全局變量：file_system_type，btkdevs[MAX_BLKDEV]，chrdevs[MAX_CHRDEV]，super_block。

　　file_system_type是一個(gè)描述系統中所有支持的文件系統的數據結構。VFS在內存中維護這樣一個(gè)數據結構的列表，全局指針變量為file_systems。新文件系統必須通過(guò)register_filesystem()來(lái)注冊以讓系統識別，即是在鏈表file_systems結尾插人一個(gè)file_systm_type數據結構。blkdevs[MAX_BLKDEV]和chrdevs[MAX_CHRDEV]分別為塊設備和字符設備的注冊數組，包含主設備號和次設備號，以及有關(guān)設備操作的跳轉指針。塊設備和字符設備分別通過(guò)register_blkdev()和register_chrdev()向系統注冊設備。super_block是超級塊數據結構，存放著(zhù)整個(gè)文件系統的信息和超級塊操作的函數。在通用內核中根文件系統的安裝的順序是：從file_systems處取得根文件系統的read_super()，read_super()指向具體的驅動(dòng)程序讀操作，通過(guò)讀取得超級塊，然后在內存中創(chuàng )建inode，file，dentry等數據結構，用于文件的讀寫(xiě)操作。

　　在這里，同樣可以用與根文件系統相同的裝載方法來(lái)初始化ReFS，但是比前者簡(jiǎn)單多，因為后者不涉及安裝掛載點(diǎn)及與此相關(guān)的操作。對于外設，內核一般是通過(guò)根文件系統搜索到設備文件，再來(lái)訪(fǎng)問(wèn)外設，當中要涉及到搜索路徑和掛接點(diǎn)到外設翻譯的問(wèn)題，而在這里外設是獨立的，不依賴(lài)于根系統，所以實(shí)現起來(lái)更簡(jiǎn)單，可以直接依據內核數據結構blkdevs[]和chrdevs[]提供的操作函數表指針，來(lái)操作具體的驅動(dòng)程序操作外設。