2026年正点原子开发板移植方案------从0开始的Rootfs之路（4）Rootfs 目录结构创建：Linux 文件系统的"骨架"
前面的话
在上一章中，我们成功编译并安装了 BusyBox。如果你现在去看 rootfs/nfs/ 目录，会发现里面已经有了 bin/、sbin/、usr/ 这些目录，以及一大堆指向 BusyBox 的软链接。看起来挺热闹的，对吧？
但是，别高兴得太早。如果你现在就把这个目录扔给开发板去启动，你会得到一个令人失望的结果------系统可能连启动都启动不了，或者启动后什么都做不了。为什么？因为一个真正可用的 Linux 系统，光有命令是不够的，还需要一个完整的目录结构"骨架"来支撑。
这就好比盖房子：你有了砖头和水泥（BusyBox 提供的命令），但还得有地基、承重墙、水电管道这些基础设施，房子才能真正住人。今天这篇文章，我们就来一步步搭建这个"骨架"。
Linux 标准目录结构：FHS 是什么
在开始动手之前，我们需要先了解一下 Linux 目录结构的标准------FHS（Filesystem Hierarchy Standard，文件系统层次结构标准）。这个标准定义了 Linux 系统中各个目录应该放什么内容，目的是让不同的 Linux 发行版有一个统一的目录结构，这样软件在各个发行版之间移植起来就方便多了。
FHS 定义的目录有很多，但对于嵌入式 Rootfs 来说，我们只需要关注其中最核心的一部分：
| 目录 | 作用 | 必需性 |
|---|---|---|
/bin |
基本用户命令 | 必需 |
/sbin |
系统管理命令 | 必需 |
/etc |
配置文件 | 必需 |
/lib |
共享库文件 | 必需 |
/dev |
设备文件 | 必需 |
/proc |
虚拟文件系统（进程信息） | 必需 |
/sys |
虚拟文件系统（内核信息） | 必需 |
/tmp |
临时文件 | 推荐 |
/var |
可变数据 | 可选 |
/home |
用户主目录 | 可选 |
/root |
root 用户主目录 | 可选 |
/usr |
次要层级（更多命令和库） | 可选 |
/mnt |
临时挂载点 | 可选 |
逐个目录详解：每个目录是干什么的
/bin：基本命令目录
这个目录存放的是所有用户（包括普通用户和 root 用户）都能使用的基本命令。BusyBox 安装后，这里会有一个 busybox 可执行文件，以及一大堆指向它的符号链接，比如 ls、cat、cp、mv 等等。
踩坑经验 ：/bin 必须独立存在，不能和 /usr/bin 合并。为什么？因为系统启动的早期阶段，/usr 可能还没有挂载（比如 usr 是单独分区的时候），如果基本命令放在 /usr/bin 里，系统就没法启动了。对于嵌入式系统，通常 /usr 不会单独分区，但保持这个结构是个好习惯。
/sbin：系统管理命令目录
sbin 是 "system binary" 的缩写，存放的是系统管理命令，比如 ifconfig、route、reboot、halt 等。这些命令通常只有 root 用户才需要使用。
在 BusyBox 的安装结果中，/sbin 和 /bin 里其实都是指向同一个 busybox 的软链接。BusyBox 不区分用户命令和系统命令，但为了保持目录结构的标准性，我们还是把它们分开存放。
/etc：配置文件目录
这是整个 Rootfs 中最重要的目录之一，存放系统的所有配置文件。没有配置文件，很多程序就没法正常工作。
对于最小化的 Rootfs，/etc 目录下至少需要这些文件：
/etc/
├── inittab # init 进程配置（BusyBox init 专用）
├── fstab # 文件系统挂载表
├── init.d/ # 启动脚本目录
│ └── rcS # 系统初始化脚本
├── profile # Shell 环境变量配置
├── passwd # 用户数据库
├── group # 用户组数据库
├── shadow # 用户密码（可选）
└── networks # 网络名称数据库（可选）其中 inittab、fstab 和 rcS 是系统启动必需的，我们后面会详细讲解。
/lib：共享库目录
这个目录存放的是程序运行时需要的动态链接库文件。如果你编译的程序是动态链接的，就需要把依赖的库文件复制到这个目录里。
如何判断一个程序需要哪些库？用 arm-none-linux-gnueabihf-readelf 命令：
bash
arm-none-linux-gnueabihf-readelf -d rootfs/nfs/bin/busybox | grep NEEDEDBusyBox 如果编译成静态链接（CONFIG_STATIC=y），就不需要任何库文件。但如果你要添加其他程序，大概率需要库文件支持。
/dev：设备文件目录
这个目录存放的是设备文件，是 Linux 和 Unix 系统的一个特色------"一切皆文件"。在 Linux 中，硬件设备也被抽象成文件，程序可以通过读写这些文件来操作硬件。
/dev 目录下有一些关键的设备文件是系统启动必需的，我们稍后会详细讲解如何创建它们。
/proc：进程信息虚拟文件系统
/proc 是一个虚拟文件系统，它不是存储在硬盘上的真实文件，而是内核在内存中动态生成的。通过读取 /proc 下的文件，可以查看系统的各种信息，比如 CPU 信息、内存信息、进程列表等。
这个目录不需要手动创建任何文件，只需要挂载 proc 文件系统即可：
bash
mount -t proc proc /proc/sys：内核对象虚拟文件系统
/sys 也是一个虚拟文件系统，用于导出内核对象（kobjects）的层次结构。它是 Linux 2.6 内核引入的，主要用于设备管理和电源管理。
同样，这个目录不需要手动创建文件，只需要挂载：
bash
mount -t sysfs sysfs /sys/tmp：临时文件目录
这个目录存放临时文件。由于嵌入式系统通常使用 Flash 存储，频繁写入会缩短 Flash 寿命，所以建议把 /tmp 挂载成 tmpfs（内存文件系统）：
bash
mount -t tmpfs tmpfs /tmp这样 /tmp 里的文件实际上存储在内存中，重启后会丢失，但不会损耗 Flash。
/usr：次要层级
/usr 目录结构是 FHS 中比较复杂的一部分。它的设计理念是：/ 下面的内容是系统启动必需的，而 /usr 下面的内容是系统启动后用户空间程序需要的。
对于嵌入式 Rootfs，/usr 通常包含：
/usr/
├── bin/ # 非必需的用户命令
├── sbin/ # 非必需的系统命令
└── lib/ # 非必需的共享库BusyBox 安装后会在 /usr 下面创建一些目录，但大多数情况下是空的。
设备文件创建：mknod 命令详解
设备文件的创建使用 mknod 命令，基本语法是：
bash
mknod [选项] 设备文件名 {b|c|p} 主设备号 次设备号b：块设备（block device），比如硬盘、Flashc：字符设备（character device），比如串口、键盘p：FIFO 管道- 主设备号：标识设备驱动程序
- 次设备号：标识同一个驱动程序下的不同设备
踩坑经验 ：在支持 devtmpfs 的内核（2.6.32 以后）中，内核会自动创建大部分基础设备文件。但对于嵌入式系统，尤其是最小化配置的内核，手动创建一些关键设备文件是个好习惯。
/dev 目录下的关键设备
下面这些设备文件是系统启动和运行时最常用的：
控制台设备：/dev/console
bash
mknod -m 600 console c 5 1这是系统控制台设备，内核日志和启动信息会输出到这里。如果缺少这个设备，系统启动时可能会看到 "Warning: unable to open an initial console" 的错误。
null 设备：/dev/null
bash
mknod -m 666 null c 1 3这是一个"黑洞"设备，写入的数据会被丢弃。经常用来丢弃不需要的输出，或者作为需要输出但不关心结果的程序的输出目标。
zero 设备：/dev/zero
bash
mknod -m 666 zero c 1 5这个设备会源源不断地输出零字节。经常用来清空文件或者初始化数据。
随机数设备：/dev/random 和 /dev/urandom
bash
mknod -m 444 random c 1 8
mknod -m 444 urandom c 1 9这两个设备提供随机数。/dev/random 是真随机数（从硬件熵池获取），熵耗尽会阻塞；/dev/urandom 是伪随机数，不会阻塞。对于嵌入式系统，通常使用 /dev/urandom。
内存设备：/dev/mem
bash
mknod -m 640 mem c 1 1这个设备提供对物理内存的访问。某些调试工具（如 devmem）需要它。
tty 设备：/dev/tty*
bash
mknod -m 666 tty c 5 0
mknod -m 620 tty0 c 4 0
mknod -m 620 tty1 c 4 1
# ... 更多虚拟终端tty 是控制台终端设备的统称，tty0、tty1 等是虚拟终端设备。
loop 设备：/dev/loop*
bash
mknod -m 640 loop0 b 7 0
mknod -m 640 loop1 b 7 1
# ... 更多 loop 设备loop 设备用来把普通文件模拟成块设备，比如挂载 ISO 镜像文件。
零内存设备：/dev/zero
bash
mknod -m 666 full c 1 7这是一个永远"满"的设备，写入永远不会失败，读取永远得到满的数据。可以用来测试磁盘满的情况。
配置文件模板
/etc/inittab：init 进程配置
inittab 是 BusyBox init 进程的配置文件，定义了系统启动时的各种行为。格式是：
<id>:<runlevels>:<action>:<process>一个最小化的配置示例：
bash
# /etc/inittab - init process configuration
# 系统初始化
::sysinit:/etc/init.d/rcS
# 启动 getty（askfirst = 启动前提示用户按回车）
console::askfirst:-/bin/sh
# 重启处理
::restart:/sbin/init
# Ctrl+Alt+Del 处理
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
# 关机时的操作
::shutdown:/bin/umount -a -r
::shutdown:/sbin/swapoff -a各字段解释：
<id>：设备名（比如console），现代 init 通常忽略这个字段<runlevels>：运行级别（BusyBox init 不支持，留空）<action>：触发条件：sysinit：系统启动时最先执行的脚本wait：执行后等待进程结束once：执行一次，不等待respawn：进程结束后自动重启askfirst：类似respawn，但启动前提示用户按回车shutdown：关机时执行restart：重启 init 时执行ctrlaltdel：按下 Ctrl+Alt+Del 时执行
<process>：要执行的程序或脚本
踩坑经验 ：askfirst 这个选项很实用，它可以防止启动时的日志输出把登录提示淹没。用户需要按一下回车才会看到 shell 提示符。
/etc/fstab：文件系统挂载表
fstab 定义了系统启动时需要挂载的文件系统：
bash
#<file system> <mount point> <type> <options> <dump> <pass>
proc /proc proc defaults 0 0
tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
devpts /dev/pts devpts defaults 0 0各字段解释：
<file system>：要挂载的文件系统或设备<mount point>：挂载点目录<type>：文件系统类型（proc、sysfs、tmpfs、devpts等）<options>：挂载选项，多个选项用逗号分隔<dump>：dump 备份工具的设置（0 表示不备份）<pass>：fsck 检查顺序（0 表示不检查）
/etc/init.d/rcS：系统初始化脚本
这是系统启动时执行的第一个脚本，负责基本的初始化工作：
bash
#!/bin/sh
#
# System initialization script
#
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:$PATH
LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/lib:/usr/lib
export LD_LIBRARY_PATH
# 挂载 fstab 中定义的所有文件系统
mount -a
# 创建并挂载 devpts（伪终端支持）
mkdir -p /dev/pts
mount -t devpts devpts /dev/pts
# 使用 mdev 创建设备节点
mdev -s
# 配置网络接口（可选）
ifconfig lo 127.0.0.1 up
# 打印欢迎信息
echo ""
echo "Welcome to i.MX6ULL Embedded Linux!"
echo ""脚本解释：
- 设置
PATH和LD_LIBRARY_PATH环境变量 - 执行
mount -a挂载fstab中定义的所有文件系统 - 创建并挂载
/dev/pts，这是伪终端文件系统，SSH 等程序需要 - 执行
mdev -s，mdev是 BusyBox 的设备管理工具，-s选项表示扫描/sys目录并创建相应的设备文件 - 启动本地回环网络接口
- 打印欢迎信息
踩坑经验：别忘了给这个脚本添加可执行权限：
bash
chmod +x rootfs/nfs/etc/init.d/rcS/etc/profile：Shell 环境配置
这个文件在用户登录时被执行，用于设置 Shell 环境：
bash
# /etc/profile - System-wide environment settings
# 设置路径
export PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
# 设置库路径
export LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib
# 设置提示符
export PS1='\u@\h:\w\$ '
# 设置语言环境
export LANG=C
# 定义一些有用的别名
alias ll='ls -l'
alias la='ls -A'
alias ..='cd ..'
# 用户登录时显示系统信息
echo ""
echo "System uptime:"
uptime
echo ""/etc/passwd：用户数据库
即使是最小化的嵌入式系统，也建议有一个基本的 passwd 文件：
bash
root:x:0:0:root:/root:/bin/sh
nobody:x:65534:65534:nobody:/var/empty:/bin/false格式 ：用户名:密码:UID:GID:用户信息:主目录:Shell
- 密码字段存放
x表示密码在/etc/shadow文件中（如果不用 shadow，可以存放加密后的密码） - 对于最小化系统，可以直接把密码字段留空或设置为
*，这样就不需要密码了
/etc/group：用户组数据库
bash
root:x:0:
nogroup:x:65534:完整的目录创建脚本
下面是一个完整的脚本，可以自动创建所有必需的目录和文件：
bash
#!/bin/bash
#
# create_rootfs_structure.sh
# 创建最小化 Rootfs 目录结构
#
set -e
ROOTFS_DIR="rootfs/nfs"
echo "Creating Rootfs directory structure..."
# 创建基础目录结构
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/bin"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/sbin"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/etc/init.d"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/lib"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/usr/bin"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/usr/sbin"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/usr/lib"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/dev"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/proc"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/sys"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/tmp"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/mnt"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/var"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/root"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/home"
mkdir -p "${ROOTFS_DIR}/dev/pts"
echo "Creating device files..."
# 创建关键设备文件
mknod -m 600 "${ROOTFS_DIR}/dev/console" c 5 1
mknod -m 666 "${ROOTFS_DIR}/dev/null" c 1 3
mknod -m 666 "${ROOTFS_DIR}/dev/zero" c 1 5
mknod -m 444 "${ROOTFS_DIR}/dev/random" c 1 8
mknod -m 444 "${ROOTFS_DEV}/dev/urandom" c 1 9
mknod -m 640 "${ROOTFS_DIR}/dev/mem" c 1 1
mknod -m 666 "${ROOTFS_DIR}/dev/tty" c 5 0
mknod -m 620 "${ROOTFS_DIR}/dev/tty0" c 4 0
mknod -m 666 "${ROOTFS_DIR}/dev/full" c 1 7
echo "Creating configuration files..."
# 创建 inittab
cat > "${ROOTFS_DIR}/etc/inittab" << 'EOF'
# /etc/inittab - init process configuration
# System initialization
::sysinit:/etc/init.d/rcS
# Console getty (askfirst = prompt before starting shell)
console::askfirst:-/bin/sh
# Restart handling
::restart:/sbin/init
# Ctrl+Alt+Del handling
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
# Shutdown actions
::shutdown:/bin/umount -a -r
::shutdown:/sbin/swapoff -a
EOF
# 创建 fstab
cat > "${ROOTFS_DIR}/etc/fstab" << 'EOF'
#<file system> <mount point> <type> <options> <dump> <pass>
proc /proc proc defaults 0 0
tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
devpts /dev/pts devpts defaults 0 0
EOF
# 创建 rcS
cat > "${ROOTFS_DIR}/etc/init.d/rcS" << 'EOF'
#!/bin/sh
#
# System initialization script
#
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:$PATH
LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/lib:/usr/lib
export LD_LIBRARY_PATH
# Mount all filesystems specified in fstab
mount -a
# Create and mount devpts for pseudo-terminal support
mkdir -p /dev/pts
mount -t devpts devpts /dev/pts
# Populate /dev with device nodes
mdev -s
# Configure loopback interface
ifconfig lo 127.0.0.1 up
# Print welcome message
echo ""
echo "Welcome to i.MX6ULL Embedded Linux!"
echo ""
EOF
chmod +x "${ROOTFS_DIR}/etc/init.d/rcS"
# 创建 profile
cat > "${ROOTFS_DIR}/etc/profile" << 'EOF'
# /etc/profile - System-wide environment settings
export PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
export LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib
export PS1='\u@\h:\w\$ '
export LANG=C
# Useful aliases
alias ll='ls -l'
alias la='ls -A'
alias ..='cd ..'
EOF
# 创建 passwd
cat > "${ROOTFS_DIR}/etc/passwd" << 'EOF'
root:x:0:0:root:/root:/bin/sh
nobody:x:65534:65534:nobody:/var/empty:/bin/false
EOF
# 创建 group
cat > "${ROOTFS_DIR}/etc/group" << 'EOF'
root:x:0:
nogroup:x:65534:
EOF
echo "Rootfs directory structure created successfully!"
echo ""
echo "Directory structure:"
ls -lR "${ROOTFS_DIR}"把这个脚本保存为 create_rootfs_structure.sh，然后运行：
bash
chmod +x create_rootfs_structure.sh
./create_rootfs_structure.sh验证目录结构
创建完成后，可以验证一下目录结构是否正确：
bash
# 查看目录结构
tree -L 2 rootfs/nfs/
# 如果没有 tree 命令，用 find 也可以
find rootfs/nfs/ -type d | sort
# 查看设备文件
ls -l rootfs/nfs/dev/
# 查看配置文件
cat rootfs/nfs/etc/inittab
cat rootfs/nfs/etc/fstab下一步：NFS 网络启动踩坑
现在我们已经创建了一个完整的 Rootfs 目录结构。但是，这个 Rootfs 还在我们的开发机上，怎么让开发板使用它呢？
最简单的方法是使用 NFS（网络文件系统），让开发板通过网络挂载这个目录作为根文件系统。这样我们就不需要每次修改后都把 Rootfs 烧录到开发板的存储设备上，开发效率大大提高。
但是，NFS 网络启动的配置过程也是各种坑------U-Boot 的 bootargs 怎么写、NFS 服务端怎么配置、Windows 防火墙怎么设置、各种挂载失败的错误怎么排查......
下一章，我们将详细讲解 NFS 网络启动的完整配置过程，以及我踩过的各种坑和对应的解决方案。准备好了吗？我们继续！