嵌入式 Linux 入门（一Linux 基本介绍及文件结构）

Posted 2022-09-19 CodeAllen嵌入式编程

前言
学习嵌入式 Linux，首先我们得知道什么是Linux，什么是嵌入式Linux，有一些基本概念就先得先了解。

基本的说明介绍完，我们第一篇先来了解一下 Linux 的文件结构。

本文就简单的说明一些必要的基本概念，以及介绍一下 Linux 的文件结构。但是呢，既然是自己写博文，除非专有名词会借用权威出处，并不想生搬硬套的说明，我会尽量用白话的方式给予说明。

说明，博主的参考资料会有韦东山，野火，正点原子，菜鸟教程，一口 Linux， 及网上各种有关的资料，基他们的资料我都有看，然后根据自己的学习理解，把觉得好的需要掌握的东西都会记录下来。

一、嵌入式 Linux 基础
第一章节来简单描述一些 嵌入式 Linux 相关的基础知识，主要是让我们知道自己要面对的是什么，将来要做的事情大概是什么。有些基础比如 Linux 发展历史之类的与我们学习开发并无关系， 感兴趣的可自行上网查阅。

废话不多说，开整 ！

1.1 Linux 简介
Linux，全称GNU/Linux，是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。

Linux不仅系统性能稳定，而且是开源软件。伴随着互联网的发展，Linux得到了来自全世界软件爱好者、组织、公司的支持。它除了在服务器方面保持着强劲的发展势头以外，在个人电脑、嵌入式系统上都有着长足的进步。

简单一句话，Linux 是一个开源的操作系统！

1.2 Linux 与 windows
对于操作系统而言，我们最熟悉的莫过于 Windows 操作系统，Linux 如果不是相关人员一般都接触不到。

对于我们熟悉的 Windows，我们知道电脑开机启动的时候首先会进入一个界面，一般很快就会跳过，在那个界面出现我们可以通过键盘进入一个设置界面：就是 Bios（不搞计算机的可能这个地方都不明白）。 我们进入 BIOS 的时候还与 Windows 系统无关，通过 BIOS 加载放在我们硬盘上面的 Windows 操作系统来启动 windows，才进入到大家都熟悉的windows界面，接下来就是通过熟悉的图形化操作界面进行各种操作和程序的运行。

Linux作为一个操作系统，其实本质上这个流程是和 windows 一致的，这里韦东山老师的 Linux 教学资料里面有一张图可以很好的说明这种情况：

 

通过与我们熟悉的 Windows 操作系统做比较来说明 Linux 的启动运行，让我们更直观的体会到 Linux 也不过是一个操作系统，也能从大体上知道我们要以后要面对的一些工作：u-boot，驱动程序，内核，APP等。

1.3 Linux 版本选择
因为 Linux 是一个开源的操作系统，大家都可以进行开发使用，随着各大社区家族不同的侧重，如今有很多的版本:

具体版本区别说明可查看下面文章：这么多Linux版本，你究竟该怎么选择？

我们简单了解下一些主要的发行版本：

我们做嵌入式 Linux 开发，肯定需要在 Linux 环境下进行。博主本系列的文章，会使用 Ubuntu 为开发系统。

 

1.4 何为嵌入式Linux？
我们学习嵌入式 Linux， 说直白点就是在微处理器上面跑 Linux 操作系统。

我们以前学习51单片机，STM32，除了裸机程序，我们还能跑一些嵌入式 RTOS，比如FreeRTOS ，RT-Thread 等。

同样的，如果条件允许，我们也能在 MCU 上跑 Linux。

这里需要说明一定是需要条件允许，比如 STM32 就不能跑Linux。

1.5 STM32为什么不能跑 Linux？
首先我们应该知道 STM32 是 Cortex-M系列，此系列的 MCU 并没有 MMU（下面会说明什么是MMU） ！

操作系统从某种意义上可以分为2种：

需要MMU的： Linux 、Windows、MacOS
不需要MMU的：FreeRTOS，RT-Thread（新分支RT-Thread smart已经支持，但是不带MMU的也一直存在），ucOS。
STM32 不带 MMU，所以他无法运行 Linux！

在 Cortex 家族中，有更高端的 Cortex-A 系列的芯片大部分是带MMU的。比如Cortex-A7，Cortex-A8等。

我们本专栏使用的开发板芯片为为 i.MX6ULL，基于ARM Cortex-A7架构的处理器。

1.6 什么是 MMU？
MMU是 Memory Management Unit 的缩写。

针对各种CPU, MMU是个可选的配件. MMU负责的是虚拟地址与物理地址的转换，提供硬件机制的内存访问授权。
现在的多用户多进程操作系统, 需要MMU, 才能达到每个用户进程都拥有自己的独立的地址空间的目标。

使用MMU, OS划分出一段地址区域, 在这块地址区域中, 每个进程看到的内容都不一定一样。

具体的 MMU 分分析理解，可以查看下面推荐博文：

MMU的理解

硬件篇之MMU

二、安装环境说明
在上面说明 Linux 版本选择的时候，从最后的截图中可以看到，博主自己使用的开发环境为虚拟机安装 的 ubuntu 系统。

2.1 虚拟机软件
安装虚拟机需要专门的软件，博主接触过的虚拟机软件其实也就两款：VirtualBox 和 VMware Workstations。

VirtualBox：

VirtualBox 是德国 Innotek 公司开发，由 Sun Microsystems 推出的一款使用非常广泛的免费开源的虚拟机软件。

VirtualBox 好处在于完全免费开源，在野火的 Linux 教程使用的就是 VirtualBox 安装 Ubuntu 虚拟机，如下图：

 

VMware Workstations：

VMware Workstation（中文名“威睿工作站”）是一款功能强大的桌面虚拟计算机软件，提供用户可在单一的桌面上同时运行不同的操作系统，和进行开发、测试 、部署新的应用程序的最佳解决方案。

功能比较强大，正点原子 和 韦东山老师 的教程用的是这款虚拟机，博主自己其实也一直习惯使用VMware Workstations， 其实用什么无所谓，按照自己的习惯来就好，看哪个顺眼就用哪个。

 

在现在的 Win10 系统中，还可以安装桌面版本的 Ubuntu，可以直接在商店中找到，如下图：

 

但是听说这种桌面版本不适用于开发，具体的我自己以前安装的时候也是各种问题，最后还是失败放弃了。

建议 VirtualBox 和 VMware Workstations 安装虚拟机都可以，看自己的习惯和喜好。

2.2 环境安装
本来需要说明一下如何安装的，但是因为自己所有电脑上面都已经安装过了，而且使用了一段时间里面都有很多资料，所以不想破坏电脑上现在的环境，到时候换了电脑再来更新一篇手把手安装说明。

等我赚钱换个电脑 = =！

网上的参考资料也多，这个自己动手安装是必不可少的，也无法偷懒，必须得自己动手操作，环境安装虽然简单，但是安装过的人都知道，经常也会有莫名其妙的问题，必须得自己遇坑填坑。

三、Linux文件结构
好了介绍了那么多，今天作为第一篇我们需要了解的知识点：

Linux 文件结构，东西不多但是需要了解！

我们使用 Windows 系统，进入系统以后我们可以看到分为 C 盘，D 盘，E盘 等不同的区间，每个区间都可以存放文件。

Linux 系统里面所有的文件和目录都是挂载在根目录下面的：“/” 。
对于普通用户，在Ubuntu下不再关心分区、盘符，需要关心的是哪个目录存什么。
你可以简单理解为在 Linux 系统中就一个盘，这个盘称之为 “根目录”，所有的东西都放在这个根目录下面。

 

 

pwd 命令为显示当前所处的目录，上图中目录就是一个斜杠 “/”，这个就是根目录。

3.1 FHS_3.0
因为 Linux 是开源免费的一个内核，所以任何公司和个人都可以使用 Linux 进行使用开发，但是为了保证文件结构的一致性，Linux 基金会提出了文件系统的层次结构标准 ——《 Filesystem Hierarchy Standard 》。

可以在下面这个网址中下载 PDF 文档：https://refspecs.linuxfoundation.org/FHS_3.0

 

这个文档中详细介绍了 Linux 的文件系统结构：

 

在之前很多博文中我都说过，最好的资料其实都是来自官方文档，所以只要好好看了上面的文档，对于 Linux 的文件结构就能够有全面的认识。

但话说回来，英文的文档确实对有部分伙伴不太友好，所以还是得，资料回看起来也相对多费时间，所以我们还是进行简要的说明。

3.2 目录简要说明
对于初学者还没有学习命令行，还不了解目录结构，所以这里说明截图以图形界面的形式讲解，但是也仅在入门开始的时候使用这种截图 = =！

我们就以下图的顺序来说明：

 

/bin

bin 是 Binaries (二进制文件) 的缩写, 这个目录存放着最经常使用的命令。任何人都可以使用的命令。

 

/boot

启动相关的文件，包括一些连接文件以及镜像文件。在有些发行版中还包括grub，grub是一种通用的启动引导程序（linux 里面的 uboot）。

 

/cdrom

以前用来挂载CD的镜像，现在逐渐淘汰了。

/dev

dev 是 Device(设备) 的缩写, 该目录下存放的是 Linux 的外部设备，在 Linux 中访问设备的方式和访问文件的方式是相同的。

在以后学习 Linux 应用编程的时候，对外设的操作，就是通过dev 中的这些文件操作来进行的。

☆ Linux下一切皆文件 ☆

/etc

etc 是 Etcetera(等等) 的缩写,这个目录用来存放所有的系统管理所需要的配置文件和子目录。

系统和应用程序的配置文件。

 

/home

用户的主目录，在 Linux 中，每个用户都有一个自己的目录，一般该目录名是以用户的账号命名的，如下图：

 

/lib 、/lib32、/lib64

lib 是 Library(库) 的缩写这个目录里存放着系统最基本的动态连接共享库，其作用类似于 Windows 里的 DLL 文件。几乎所有的应用程序都需要用到这些共享库。

/lib32 和 /lib64 属于备用格式基本共享库（可选），提供对32位和 64 位不同程序的库。

 

/media

挂载一些多媒体设备，linux 系统会自动识别一些设备，例如U盘、光驱等等，当识别后，Linux 会把识别的设备挂载到这个目录下。

 

/mnt

系统提供该目录是为了让用户临时挂载别的文件系统的，我们可以将光驱挂载在 /mnt/ 上，然后进入该目录就可以查看光驱里的内容了。

这个目录的用途与 /media 类似，在有了/media之后，这个目录就只用来暂时挂载。

/opt

opt 是 optional (可选) 的缩写，可以做软件测试 或者 安装额外软件的目录。

 

/proc

proc 是 Processes(进程) 的缩写，存放的都是程序相关的信息。

/proc 是一种伪文件系统（也即虚拟文件系统），存储的是当前内核运行状态的一系列特殊文件，这个目录是一个虚拟的目录，它是系统内存的映射，我们可以通过直接访问这个目录来获取系统信息。

 

/root

系统管理员主目录，也称作超级权限者的用户主目录。

存放系统管理员相关的东西，需要输入密码才能进去的：

 

/run

是一个临时文件系统，存储系统启动以来的信息。当系统重启时，这个目录下的文件应该被删掉或清除。

/sbin

与 bin 类似，只不过这里的 bin 是给系统管理员使用的。

s 就是 Super User 的意思，是 Superuser Binaries (超级用户的二进制文件) 的缩写，这里存放的是系统管理员使用的系统管理程序，普通用户无法执行。

/snap

ubuntu 下面的软件管理工具，是和 apt 软件管理工具类似的。对于 ubuntu 的 snap 工具，有兴趣的可上网搜搜，但是我们在 Linux 下面，还是使用常用的 apt 工具即可。

/srv

该目录存放一些网络服务相关的信息，一些网路服务启动之后，这些服务所需要取用的资料目录。

/sys

存放了一些硬件操作的接口，这个目录使得我们可以使用控制终端控制外设变得简单。

 

/tmp

tmp 是 temporary(临时) 的缩写这个目录是用来存放一些临时文件的。

这个目录是任何人都能够存取的，重要数据不可放置在此目录下，FHS建议在开机时，将/tmp下的资料删除。

/usr

存放了我们整个系统大部分的软件，是我们整个文件系统中最大的一个目录。

usr 是 unix shared resources(共享资源) 的缩写，这是一个非常重要的目录，用户的很多应用程序和文件都放在这个目录下，类似于 windows 下的 program files 目录。

 

/var

var 是 variable(变量) 的缩写，这个目录中存放这一些易变的文件，一些不断扩充着的东西，我们习惯将那些经常被修改的目录放在这个目录下。包括各种日志文件。

 

在 Linux 系统中，有几个目录是比较重要的，平时需要注意不要误删除或者随意更改内部文件：

/etc： 上边也提到了，这个是系统中的配置文件，如果你更改了该目录下的某个文件可能会导致系统不能启动。
/bin, /sbin, /usr/bin, /usr/sbin: 这是系统预设的执行文件的放置目录。
/var： 这是一个非常重要的目录，系统上跑了很多程序，那么每个程序都会有相应的日志产生，而这些日志就被记录到这个目录下。
结语
本文主要说明了嵌入式 Linux 的一些基础问题，同时了解了一下 Linux 的文件结构。

做 Linux 开发，要记住一句话：☆ Linux一切皆文件☆

在我们入门的几篇基本上都是对 Linux 系统的基本了解，还用不到开发板，但是这是做嵌入式 Linux 开发的前提，所以我们也需要认真对待。