基于USB接口的微型桌面Linux系统设计方案

本文目的是设计一款微型桌面系统，根据其小巧灵活实用的特点，与使用标准的Linux 发行版和使用精简的Linux 系统相比，LFS 更适合。

3.3 SquashFS+LZMA 只读压缩系统

构建一个小型或嵌入式Linux 系统，存储设备（软盘、U 盘等）的空间资源非常有限，因此压缩应尽可能用在各个方面。

SquashFS 是一种在Linux 下使用的只读压缩文件系统，是目前最好的压缩文件系统之一，它的目的是为通用只读文件系统使用。目前，SquashFS 压缩文件系统应用很广，已在Linux Live CD 各发行版、嵌入式系统、以及在服务器及桌面系统中都有着大量的应用。

LZMA（Lempel-Ziv-Markov chain-Algorithm 的缩写），是一个Deflate和LZ77算法改良和优化后的压缩算法，是目前最好的压缩算法之一。

SquashFS 默认的压缩算法是GZIP,本文中采用给SquashFS 打补丁，使其支持LZMA 算法压缩。实验证明，通过LZMA 算法压缩比GZIP 算法压缩率更高，而压缩时间比GZIP 算法稍长。通过对整个系统采用GZIP 和LZMA 算法进行Squashfs 压缩，在压缩时间和存储空间的比较如表1 如示。

表1 两种压缩算法的比较。

目前Linux 内核还不支持LZMA,在编译内核时需要将CONFIG_SQUASHFS*中所有值置为N;再单独将带LZMA 支持的Squshfs 编译成模块，通过动态加载方式运行。

3.4 AUFS 联合文件系统

AUFS（ Another UnionFS 的缩写）， 是一个与UnionFS 类似的可堆叠联合文件系统，它将多个目录整合成单一的目录，是Linux 文件系统联合挂载的实现。

SquashFS 压缩系统是只读的，从而避免了对磁盘不必要的擦写，但同时也造成了修改数据不能保存的问题。

AUFS 的出现正好解决了上述问题，它管理一个基本文件系统（即本文中的系统Squashfs 镜像，保持原只读状态）和一个读写存储文件系统（必须具有读写权限）。通过AUFS,用户可以虚拟地修改基本文件系统上的文件，但修改后的结果却保存在读写存储文件系统中，从而实现了数据的透明修改。

3.5 Initrd 初始化内存盘

Initrd（boot loader Initialized RAM Disk 的缩写），由boot loader 初始化。本系统使用的boot loader 为GNU GRUB 0.97.如果Grub 已配置Initrd,Linux 内核在启动前，会把存储设备中的Initrd 文件加载到内存，作为一个临时根文件系统；内核启动时通过先执行Initrd 中的init 文件，完成设备驱动模块和squashsf、aufs 文件系统模块的加载，并完成真正的根文件系统的挂载，然后执行系统中的/sbin/init 进程。

与普通IDE、SATA 硬盘相比，USB 接口存储设备从驱动模块加载到设备可用，比较慢，需要几秒钟。

因此内核在挂载USB 存储设备时，会出现：USB 设备没有初始化完成，真正根文件系统挂载失败的问题。为了解决此问题，笔者在Initrd 中修改init 可执行文件，当加载USB 驱动后，系统将休眠5 秒，让USB 设备初始化完成后再挂载USB 存储设备中的根文件系统。本系统的init 文件配置如下：

本系统Initrd 中的最小化根文件系统由BusyBox创建，包含bin、dev、etc、lib、mnt、proc、sbin、sys这些必须的目录和相关文件。由于BusyBox 生成的modprobe 命令不能正常执行，所以需要复制宿主系统中的modprobe 命令并替换Initrd 中的sbin 目录中的同名文件，同时通过ldd 查看modprobe 依赖的库文件，并复制到Initrd 中的lib 目录。

最后在宿主机器上通过命令：

find . | cpio –o –H newc | gzip > /boot/initrd.img-2.6.27.27 制作Initrd 镜像文件。

3.6 Grub 启动引导器

GNU GRUB （GNU GRand Unified Bootloader 的缩写），是GNU 项目中一个多操作系统启动引导程序，也是Linux 系统中最常用引导工具之一。为了让系统从USB 设备启动，必须将GRUB 程序安装在USB 存储设备的主引导记录（MBR）中。

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