在介紹根文件系統掛載之前先介紹一些基礎知識
initramfs
當linux內核啟動後，會找到並執行第一個用戶程序，一般是init。這個程序存在於文件系統當中，文件系統存在於設備上，但不知道init存在哪個設備上，於是有了內核命令列選項root=，用來指定root文件系統存在於哪個設備上。
然後由於後來的設備類型越來越來多，比如可能在scsi,sata,flash這些設備，還有的存在於網絡設備上，不可能把這些設備的驅動編譯進內核，這樣內核就會越來越來大。為了解決這些問題，出現了基於ram的文件系統，initramfs,這個文件系統可以包含多個目錄和程序init,然後通過這個程序，內核再用這個程序去掛載真正的要文件系統。如果沒有這個程序，內核可以來尋找和掛載一個根分區，接著執行一些/sbin/init的變種。
ramfs
ramf是一個小型的基於內存的文件系統，由於linux中頁的數據被緩存在內存中，然後標識為可用，為防止別用，ramfs就是基於這種機制產生的。只是放在ramfs中的目錄和頁的緩存，不在寫回。
rootfs
rootfs是一種特定的ramfs的實例，它一直存在於系統中，不能卸載。大部分其他的文件系統安裝於rootfs之上。
initramfs和rootfs之間的關系
當內核啟動的時候，會先注冊和掛載一個虛擬的根文件系統，也就是rootfs，然後會把做好的initramfs(這個可以自己制作)中的文件解壓到rootfs中。然後系統會掛載真的根文件系統，rootfs隱藏之後。
我的開發板上的u-boot傳送的參數為noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0,115200 mem=64M。
noinitrd的含義
(僅當內核配置了選項 CONFIG_BLK_DEV_RAM和CONFIG_BLK_DEV_INITRD)現在的內核都可以支持initrd了，引導進程首先裝載內核和一個初始化的ramdisk，然後內核將initrd轉換成普通的ramdisk，也就是讀寫模式的根文件系統設備。然後linuxrc執行，然後裝載真正的根文件系統，之後ramdisk被卸載，最後執行啟動序列，比如/sbin/init。
選項noinitrd告訴內核不執行上面的步驟，即使內核編譯了initrd，而是把initrd的數據寫到 /dev/initrd，只是這是一個一次性的設備。
01void __init vfs_caches_init(unsigned long mempages)
02{
03 unsigned long reserve;
04
05 /* Base hash sizes on available memory, with a reserve equal to
06 150% of current kernel size */
07
08 reserve = min((mempages - nr_free_pages()) * 3/2, mempages - 1);
09 mempages -= reserve;
10
11 names_cachep = kmem_cache_create("names_cache", PATH_MAX, 0,
12 SLAB_HWCACHE_ALIGN|SLAB_PANIC, NULL);
13
14 dcache_init();
15 inode_init();
16 files_init(mempages);
17 mnt_init();
18 bdev_cache_init();
19 chrdev_init();
20}
第14行為頁目錄緩存的初始化
第15行索引結點緩存的初始化
第16行文件的初始化
第17行虛擬文件系統掛載的初始化
第18行塊設備緩存初始化。
第19行字符設備初始化
01void __init mnt_init(void)
02{
03 unsigned u;
04 int err;
05
06 init_rwsem(&namespace_sem);
07
08 mnt_cache = kmem_cache_create("mnt_cache", sizeof(struct vfsmount),
09 0, SLAB_HWCACHE_ALIGN | SLAB_PANIC, NULL);
10
11 mount_hashtable = (struct list_head *)__get_free_page(GFP_ATOMIC);
12
13 if (!mount_hashtable)
14 panic("Failed to allocate mount hash table\n");
15
16 printk("Mount-cache hash table entries: %lu\n", HASH_SIZE);
17
18 for (u = 0; u < HASH_SIZE; u++)
19 INIT_LIST_HEAD(&mount_hashtable[u]);
20
21 err = sysfs_init();
22 if (err)
23 printk(KERN_WARNING "%s: sysfs_init error: %d\n",
24 __func__, err);
25 fs_kobj = kobject_create_and_add("fs", NULL);
26 if (!fs_kobj)
27 printk(KERN_WARNING "%s: kobj create error\n", __func__);
28 init_rootfs();
29 init_mount_tree();
30}
第6行命明空間信號量的初始化
第8行分配空間
第11行掛載點哈希表分配空間
第18行初始化所有的掛載點哈希表。
第25行生成名為fs的kobject對象。
第28行初始化rootfs文件系統
第29行初始化mount樹
第一部分 rootfs文件系統的注冊
01int __init init_rootfs(void)
02{
03 int err;
04
05 err = bdi_init(&ramfs_backing_dev_info);
06 if (err)
07 return err;
08
09 err = register_filesystem(&rootfs_fs_type);
10 if (err)
11 bdi_destroy(&ramfs_backing_dev_info);
12
13 return err;
14}
第5行初始化
第9行注冊rootfs文件系統
1static struct file_system_type rootfs_fs_type = {
2 .name = "rootfs",
3 .get_sb = rootfs_get_sb,
4 .kill_sb = kill_litter_super,
5};
第二部分掛載rootfs文件和創建根目錄
01static void __init init_mount_tree(void)
02{
03 struct vfsmount *mnt;
04 struct mnt_namespace *ns;
05 struct path root;
06
07 mnt = do_kern_mount("rootfs", 0, "rootfs", NULL);
08 if (IS_ERR(mnt))
09 panic("Can't create rootfs");
10 ns = kmalloc(sizeof(*ns), GFP_KERNEL);
11 if (!ns)
12 panic("Can't allocate initial namespace");
13 atomic_set(&ns->count, 1);
14 INIT_LIST_HEAD(&ns->list);
15 init_waitqueue_head(&ns->poll);
16 ns->event = 0;
17 list_add(&mnt->mnt_list, &ns->list);
18 ns->root = mnt;
19 mnt->mnt_ns = ns;
20
21 init_task.nsproxy->mnt_ns = ns;
22 get_mnt_ns(ns);
23
24 root.mnt = ns->root;
25 root.dentry = ns->root->mnt_root;
26 set_fs_pwd(current->fs, &root);
27 set_fs_root(current->fs, &root);
28}
這個函數的主要作用是是生成/目錄的。
第3行定義一個掛載點
第4行定義一個命名空間
第5行定義一個根路徑
第7行掛載rootfs文件系統，返回掛載點
第10行為命名空間分配空間
第13行設定命名空間的引用數為1
第14行初始化命名空間鏈表
第15行初始化等待對列
第18行命名空間的根結點指向掛載點
第19行掛載點指向命名空間
第21行第一個進程的命名空間第向剛才初始化的。
第24行路徑的掛載點為命名空間的根結點
第25行路徑的目錄為命名空間所指向的掛載點的根目錄
第26行設置/目錄為當前的目錄
第27行設置/目錄為根目錄
01struct vfsmount * do_kern_mount(const char *fstype, int flags, const char *name, void *data)
02{
03 struct file_system_type *type = get_fs_type(fstype);
04 struct vfsmount *mnt;
05
06 if (!type)
07 return ERR_PTR(-ENODEV);
08 mnt = vfs_kern_mount(type, flags, name, data);
09
10 if (!IS_ERR(mnt) && (type->fs_flags & FS_HAS_SUBTYPE) &&
11 !mnt->mnt_sb->s_subtype)
12 mnt = fs_set_subtype(mnt, fstype);
13 put_filesystem(type);
14 return mnt;
15}
do_kern_mount的參數介紹
fstype 要安裝的文件系統的類型名
flag 安裝的標志
name 存放文件系統的塊設備的路徑名
data 指向傳遞給文件系統中read_super方法的附加指針
第3行得到文件系統的類型，這裡是rootfs,當然也會有其它的文件系統，比如proc,pipefs等
第8行返回掛載點
第13行增加對文件系統的引用
01struct vfsmount *
02vfs_kern_mount(struct file_system_type *type, int flags, const char *name, void *data)
03{
04 struct vfsmount *mnt;
05 char *secdata = NULL;
06 int error;
07
08 if (!type)
09 return ERR_PTR(-ENODEV);
10
11 error = -ENOMEM;
12 mnt = alloc_vfsmnt(name);
13 if (!mnt)
14 goto out;
15
16 if (data && !(type->fs_flags & FS_BINARY_MOUNTDATA)) {
17 secdata = alloc_secdata();
18 if (!secdata)
19 goto out_mnt;
20
21 error = security_sb_copy_data(data, secdata);
22 if (error)
23 goto out_free_secdata;
24 }
25
26 error = type->get_sb(type, flags, name, data, mnt);
27 if (error < 0)
28 goto out_free_secdata;
29 BUG_ON(!mnt->mnt_sb);
30
31 error = security_sb_kern_mount(mnt->mnt_sb, flags, secdata);
32 if (error)
33 goto out_sb;
34
35 mnt->mnt_mountpoint = mnt->mnt_root;
36 mnt->mnt_parent = mnt;
37 up_write(&mnt->mnt_sb->s_umount);
38 free_secdata(secdata);
39 return mnt;
40out_sb:
41 dput(mnt->mnt_root);
42 deactivate_locked_super(mnt->mnt_sb);
43out_free_secdata:
44 free_secdata(secdata);
45out_mnt:
46 free_vfsmnt(mnt);
47out:
48 return ERR_PTR(error);
49}
第4行定義掛載點
第12行分配一個新的已安裝文件系統的描述符，存放在局部變量mnt中
第26行調用文件系統get_sb回調函數，這裡是rootfs_get_sb，來初始化一個新的超級塊，同時會創建/目錄.後面會單獨介紹
第35行掛載點根目錄指向與文件系統根目錄對應的目錄項對象的地址
第36行掛載點父目錄指向自己
第39行返回局部變量mnt