嵌入式 Linux入 門第一課，嵌入式 linux 基礎說明以及 Linux 文件結構。

前言

學習嵌入式 Linux，首先我們得知道什么是Linux，什么是嵌入式Linux，有一些基本概念就先得先了解。

基本的說明介紹完，我們第一篇先來了解一下 Linux 的文件結構。

本文就簡單的說明一些必要的基本概念，以及介紹一下 Linux 的文件結構。但是呢，既然是自己寫博文，除非專有名詞會借用權威出處，并不想生搬硬套的說明，我會盡量用白話的方式給予說明。

說明，博主的參考資料會有韋東山，野火，正點原子，菜鳥教程， 及網(wǎng)上各種有關的資料，基他們的資料我都有看，然后根據(jù)自己的學習理解，把覺得好的需要掌握的東西都會記錄下來。

我是矜辰所致，全網(wǎng)同名，盡量用心寫好每一系列文章，不浮夸，不將就，認真對待學知識的我們，矜辰所致，金石為開！

一、嵌入式 Linux 基礎

第一章節(jié)來簡單描述一些 嵌入式 Linux 相關的基礎知識，主要是讓我們知道自己要面對的是什么，將來要做的事情大概是什么。有些基礎比如 Linux 發(fā)展歷史之類的與我們學習開發(fā)并無關系， 感興趣的可自行上網(wǎng)查閱。

廢話不多說，開整 ！

1.1 Linux 簡介

Linux，全稱GNU/Linux，是一套免費使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)，是一個基于POSIX的多用戶、多任務、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。

Linux不僅系統(tǒng)性能穩(wěn)定，而且是開源軟件。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，Linux得到了來自全世界軟件愛好者、組織、公司的支持。它除了在服務器方面保持著強勁的發(fā)展勢頭以外，在個人電腦、嵌入式系統(tǒng)上都有著長足的進步。

簡單一句話，Linux 是一個開源的操作系統(tǒng)！

1.2 Linux 與 windows

對于操作系統(tǒng)而言，我們最熟悉的莫過于 Windows 操作系統(tǒng)，Linux 如果不是相關人員一般都接觸不到。

對于我們熟悉的 Windows，我們知道電腦開機啟動的時候首先會進入一個界面，一般很快就會跳過，在那個界面出現(xiàn)我們可以通過鍵盤進入一個設置界面：就是 BIOS（不搞計算機的可能這個地方都不明白）。 我們進入 BIOS 的時候還與 Windows 系統(tǒng)無關，通過 BIOS 加載放在我們硬盤上面的 Windows 操作系統(tǒng)來啟動 windows，才進入到大家都熟悉的windows界面，接下來就是通過熟悉的圖形化操作界面進行各種操作和程序的運行。

Linux作為一個操作系統(tǒng)，其實本質上這個流程是和 windows 一致的，這里韋東山老師的 Linux 教學資料里面有一張圖可以很好的說明這種情況：

通過與我們熟悉的 Windows 操作系統(tǒng)做比較來說明 Linux 的啟動運行，讓我們更直觀的體會到 Linux 也不過是一個操作系統(tǒng)，也能從大體上知道我們要以后要面對的一些工作：u-boot，驅動程序，內核，APP等。

1.3 Linux 版本選擇

因為 Linux 是一個開源的操作系統(tǒng)，大家都可以進行開發(fā)使用，隨著各大社區(qū)家族不同的側重，如今有很多的版本:

具體版本區(qū)別說明可查看文章：[這么多Linux版本，你究竟該怎么選擇？]

我們簡單了解下一些主要的發(fā)行版本：

我們做嵌入式 Linux 開發(fā)，肯定需要在 Linux 環(huán)境下進行。博主本系列的文章，會使用 Ubuntu 為開發(fā)系統(tǒng)。

1.4 何為嵌入式Linux？

我們學習嵌入式 Linux， 說直白點就是在微處理器上面跑 Linux 操作系統(tǒng)。

我們以前學習51單片機，STM32，除了裸機程序，我們還能跑一些嵌入式 RTOS，比如FreeRTOS ，RT-Thread 等。

同樣的，如果條件允許，我們也能在 MCU 上跑 Linux。

這里需要說明一定是需要條件允許，比如 STM32 就不能跑Linux。

1.5 STM32為什么不能跑 Linux？

首先我們應該知道 STM32 是 Cortex-M系列，此系列的 MCU 并沒有 MMU（下面會說明什么是MMU） ！

操作系統(tǒng)從某種意義上可以分為2種：

• 需要MMU的： Linux 、Windows、MacOS
• 不需要MMU的：FreeRTOS，RT-Thread（新分支RT-Thread smart已經支持，但是不帶MMU的也一直存在），ucOS。

** STM32 不帶 MMU，所以他無法運行 Linux**！

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

我們本專欄使用的開發(fā)板芯片為為 i.MX6ULL，基于ARM Cortex-A7架構的處理器。

1.6 什么是 MMU？

MMU是 Memory Management Unit 的縮寫。

**針對各種CPU, MMU是個可選的配件. MMU負責的是虛擬地址與物理地址的轉換，提供硬件機制的內存訪問授權。

現(xiàn)在的多用戶多進程操作系統(tǒng), 需要MMU, 才能達到每個用戶進程都擁有自己的獨立的地址空間的目標。**

使用MMU, OS劃分出一段地址區(qū)域, 在這塊地址區(qū)域中, 每個進程看到的內容都不一定一樣。

具體的 MMU 分分析理解， 大家可以自行搜索一下。

二、安裝環(huán)境說明

在上面說明 Linux 版本選擇的時候，從最后的截圖中可以看到，博主自己使用的開發(fā)環(huán)境為虛擬機安裝 的 ubuntu 系統(tǒng)。

2.1 虛擬機軟件

安裝虛擬機需要專門的軟件，博主接觸過的虛擬機軟件其實也就兩款：VirtualBox 和 VMware Workstations。

VirtualBox：

VirtualBox 是德國 Innotek 公司開發(fā)，由 Sun Microsystems 推出的一款使用非常廣泛的免費開源的虛擬機軟件。

VirtualBox 好處在于完全免費開源，在野火的 Linux 教程使用的就是 VirtualBox 安裝 Ubuntu 虛擬機，如下圖：

VMware Workstations：

VMware Workstation（中文名“威睿工作站”）是一款功能強大的桌面虛擬計算機軟件，提供用戶可在單一的桌面上同時運行不同的操作系統(tǒng)，和進行開發(fā)、測試 、部署新的應用程序的最佳解決方案。

功能比較強大，正點原子 和 韋東山老師 的教程用的是這款虛擬機，博主自己其實也一直習慣使用VMware Workstations， 其實用什么無所謂，按照自己的習慣來就好，看哪個順眼就用哪個。

在現(xiàn)在的 Win10 系統(tǒng)中，還可以安裝桌面版本的 Ubuntu，可以直接在商店中找到，如下圖：

但是聽說這種桌面版本不適用于開發(fā)，具體的我自己以前安裝的時候也是各種問題，最后還是失敗放棄了。

建議 VirtualBox 和 VMware Workstations 安裝虛擬機都可以，看自己的習慣和喜好。

2.2 環(huán)境安裝

本來需要說明一下如何安裝的，但是因為自己所有電腦上面都已經安裝過了，而且使用了一段時間里面都有很多資料，所以不想破壞電腦上現(xiàn)在的環(huán)境，到時候換了電腦再來更新一篇手把手安裝說明。

等我賺錢換個電腦 = =！

網(wǎng)上的參考資料也多，這個自己動手安裝是必不可少的，也無法偷懶，必須得自己動手操作，環(huán)境安裝雖然簡單，但是安裝過的人都知道，經常也會有莫名其妙的問題，必須得自己遇坑填坑。

文章更新，環(huán)境安裝請參考的的環(huán)境篇博文（發(fā)燒友的小伙伴先等等，我也會在發(fā)燒友發(fā)表）：

[嵌入式 Linux 入門 環(huán)境篇（二、安裝虛擬機 — 體驗 Ubuntu 22.04）]

三、Linux文件結構

好了介紹了那么多，今天作為第一篇我們需要了解的知識點：

Linux 文件結構，東西不多但是需要了解！

我們使用 Windows 系統(tǒng)，進入系統(tǒng)以后我們可以看到分為 C 盤，D 盤，E盤 等不同的區(qū)間，每個區(qū)間都可以存放文件。

**Linux 系統(tǒng)里面所有的文件和目錄都是掛載在根目錄下面的：“/” 。

對于普通用戶，在Ubuntu下不再關心分區(qū)、盤符，需要關心的是哪個目錄存什么。

你可以簡單理解為在 Linux 系統(tǒng)中就一個盤，這個盤稱之為 “根目錄”，所有的東西都放在這個根目錄下面。**

pwd 命令為顯示當前所處的目錄，上圖中目錄就是一個斜杠 “/”，這個就是根目錄。

3.1 FHS_3.0

因為 Linux 是開源免費的一個內核，所以任何公司和個人都可以使用 Linux 進行使用開發(fā)，但是為了保證文件結構的一致性，Linux 基金會提出了文件系統(tǒng)的層次結構標準 ——《 Filesystem Hierarchy Standard 》。

可以在下面這個網(wǎng)址中下載 PDF 文檔：https://refspecs.linuxfoundation.org/FHS_3.0

這個文檔中詳細介紹了 Linux 的文件系統(tǒng)結構：

在之前很多博文中我都說過，最好的資料其實都是來自官方文檔，所以只要好好看了上面的文檔，對于 Linux 的文件結構就能夠有全面的認識。

但話說回來，英文的文檔確實對有部分伙伴不太友好，所以還是得，資料回看起來也相對多費時間，所以我們還是進行簡要的說明。

3.2 目錄簡要說明

對于初學者還沒有學習命令行，還不了解目錄結構，所以這里說明截圖以圖形界面的形式講解，但是也僅在入門開始的時候使用這種截圖 = =！

我們就以下圖的順序來說明：

/bin

bin 是 Binaries (二進制文件) 的縮寫, 這個目錄存放著最經常使用的命令。任何人都可以使用的命令。

/boot

啟動相關的文件，包括一些連接文件以及鏡像文件。在有些發(fā)行版中還包括grub，grub是一種通用的啟動引導程序（linux 里面的 uboot）。

/cdrom

以前用來掛載CD的鏡像，現(xiàn)在逐漸淘汰了。

/dev

dev 是 Device(設備) 的縮寫, 該目錄下存放的是 Linux 的外部設備，**在 Linux 中訪問設備的方式和訪問文件的方式是相同的。

**

在以后學習 Linux 應用編程的時候，對外設的操作，就是通過dev 中的這些文件操作來進行的。

☆ Linux下一切皆文件 ☆

/etc

etc 是 Etcetera(等等) 的縮寫,這個目錄用來存放所有的系統(tǒng)管理所需要的配置文件和子目錄。

系統(tǒng)和應用程序的配置文件。

/home

用戶的主目錄，在 Linux 中，每個用戶都有一個自己的目錄，一般該目錄名是以用戶的賬號命名的，如下圖：

/lib 、/lib32、/lib64

lib 是 Library(庫) 的縮寫這個目錄里存放著系統(tǒng)最基本的動態(tài)連接共享庫，其作用類似于 Windows 里的 DLL 文件。幾乎所有的應用程序都需要用到這些共享庫。

/lib32 和 /lib64 屬于備用格式基本共享庫（可選），提供對32位和 64 位不同程序的庫。

/media

掛載一些多媒體設備，linux 系統(tǒng)會自動識別一些設備，例如U盤、光驅等等，當識別后，Linux 會把識別的設備掛載到這個目錄下。

/mnt

系統(tǒng)提供該目錄是為了讓用戶臨時掛載別的文件系統(tǒng)的，我們可以將光驅掛載在 /mnt/ 上，然后進入該目錄就可以查看光驅里的內容了。

這個目錄的用途與 /media 類似，在有了/media之后，這個目錄就只用來暫時掛載。

/opt

opt 是 optional (可選) 的縮寫，可以做軟件測試 或者 安裝額外軟件的目錄。

/proc

proc 是 Processes(進程) 的縮寫，存放的都是程序相關的信息。

/proc 是一種偽文件系統(tǒng)（也即虛擬文件系統(tǒng)），存儲的是當前內核運行狀態(tài)的一系列特殊文件，這個目錄是一個虛擬的目錄，它是系統(tǒng)內存的映射，我們可以通過直接訪問這個目錄來獲取系統(tǒng)信息。

/root

系統(tǒng)管理員主目錄，也稱作超級權限者的用戶主目錄。

存放系統(tǒng)管理員相關的東西，需要輸入密碼才能進去的：

/run

是一個臨時文件系統(tǒng)，存儲系統(tǒng)啟動以來的信息。當系統(tǒng)重啟時，這個目錄下的文件應該被刪掉或清除。

/sbin

與 bin 類似，只不過這里的 bin 是給系統(tǒng)管理員使用的。

s 就是 Super User 的意思，是 Superuser Binaries (超級用戶的二進制文件) 的縮寫，這里存放的是系統(tǒng)管理員使用的系統(tǒng)管理程序，普通用戶無法執(zhí)行。

/snap

ubuntu 下面的軟件管理工具，是和 apt 軟件管理工具類似的。對于 ubuntu 的 snap 工具，有興趣的可上網(wǎng)搜搜，但是我們在 Linux 下面，還是使用常用的 apt 工具即可。

/srv

該目錄存放一些網(wǎng)絡服務相關的信息，一些網(wǎng)路服務啟動之后，這些服務所需要取用的資料目錄。

/sys

存放了一些硬件操作的接口，這個目錄使得我們可以使用控制終端控制外設變得簡單。

/tmp

tmp 是 temporary(臨時) 的縮寫這個目錄是用來存放一些臨時文件的。

這個目錄是任何人都能夠存取的，重要數(shù)據(jù)不可放置在此目錄下，F(xiàn)HS建議在開機時，將/tmp下的資料刪除。

/usr

存放了我們整個系統(tǒng)大部分的軟件，是我們整個文件系統(tǒng)中最大的一個目錄。

usr 是 unix shared resources(共享資源) 的縮寫，這是一個非常重要的目錄，用戶的很多應用程序和文件都放在這個目錄下，類似于 windows 下的 program files 目錄。

/var

var 是 variable(變量) 的縮寫，這個目錄中存放這一些易變的文件，一些不斷擴充著的東西，我們習慣將那些經常被修改的目錄放在這個目錄下。包括各種日志文件。

在 Linux 系統(tǒng)中，有幾個目錄是比較重要的，平時需要注意不要誤刪除或者隨意更改內部文件：

• /etc： 上邊也提到了，這個是系統(tǒng)中的配置文件，如果你更改了該目錄下的某個文件可能會導致系統(tǒng)不能啟動。
• /bin, /sbin, /usr/bin, /usr/sbin: 這是系統(tǒng)預設的執(zhí)行文件的放置目錄。
• /var： 這是一個非常重要的目錄，系統(tǒng)上跑了很多程序，那么每個程序都會有相應的日志產生，而這些日志就被記錄到這個目錄下。

結語

本文主要說明了嵌入式 Linux 的一些基礎問題，同時了解了一下 Linux 的文件結構。

做 Linux 開發(fā)，要記住一句話：☆ Linux一切皆文件☆

在我們入門的幾篇基本上都是對 Linux 系統(tǒng)的基本了解，還用不到開發(fā)板，但是這是做嵌入式 Linux 開發(fā)的前提，所以我們也需要認真對待。

接下來的基礎文章我們還需要說明，Linux的文件類型、屬性，基本操作等。本文就到這里，謝謝！

審核編輯：湯梓紅