3. Linux文件系统层次标准

在嵌入式Linux根文件系统构建中，目录结构不是随意摆放文件的“杂物间”，而是遵循一套被广泛接受的约定——FHS（Filesystem Hierarchy Standard，文件系统层次标准）。FHS定义了Linux系统中目录的层级、命名和用途，使应用程序、库、配置和运行时数据能够被系统与开发者以可预期的方式定位。对于嵌入式系统而言，理解FHS不仅是“知道目录长什么样”，更是判断哪些目录必须存在、哪些可以裁剪、哪些需要根据存储介质和启动方式调整的基础。

一、FHS的核心思想与顶层目录

FHS的核心思想可以概括为三点：按用途分类、按可变性区分、按共享性划分。它把文件系统划分为若干顶层目录，每个目录承担明确职责。例如，/bin、/sbin、/lib存放系统启动和基本运行所需的关键程序与库；/etc存放主机专属配置；/usr存放用户态程序与只读数据；/var存放运行中会变化的数据；/dev、/proc、/sys则是设备节点和内核暴露的虚拟文件系统。

FHS还区分了“根文件系统”与“可独立挂载的文件系统”。在桌面发行版中，/usr、/var、/home常被单独分区；在嵌入式系统中，由于Flash容量有限，这些目录往往被合并到同一个只读或可读写分区中，甚至通过符号链接重新组织。

二、各目录用途与嵌入式裁剪原则

在嵌入式根文件系统中，裁剪不是简单删除目录，而是围绕“启动必需、运行必需、调试可选”三个层次做取舍。下面这张表列出了常见目录的用途、是否可裁剪以及典型处理方式。

三、方法流程：从FHS到可启动根文件系统

构建一个符合FHS精神、又适合嵌入式约束的根文件系统，通常遵循以下流程：

1. 确定启动链需求：内核启动后需要执行哪个init程序？它依赖哪些库和配置文件？
2. 建立最小目录骨架：创建 /bin、/sbin、/lib、/etc、/dev、/proc、/sys、/tmp、/var、/usr等目录。
3. 填充必需文件：复制BusyBox或Coreutils、C库、内核模块、启动脚本和关键配置。
4. 建立符号链接与合并策略：根据空间和只读需求，决定是否将 /bin、/sbin、/lib链接到 /usr下。
5. 设置挂载点与权限：为 /proc、/sys、/tmp、/var准备挂载脚本，确保运行时目录可写。
6. 验证与裁剪：通过启动日志和 ldd、strace检查缺失依赖，逐步删除未使用文件。

例如，在启动脚本中常见如下挂载操作：

mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
mount -t devtmpfs none /dev
mount -t tmpfs none /tmp
mount -t tmpfs none /var

这些虚拟文件系统不占用Flash空间，却为系统提供了标准目录语义。若缺少 /proc 或 /sys，许多程序将无法获取系统信息，甚至启动失败。

四、案例与误区复盘

某工业网关项目使用 64MB NAND Flash，最初直接复制桌面发行版的 /etc 和 /usr，导致镜像超过 120MB，且启动时因 /var/log 频繁写入而加速坏块产生。调整方案是：将 /usr 设为只读，/var 和 /tmp 挂载为 tmpfs，/etc 仅保留网络、串口和启动脚本，最终镜像压缩到 28MB，启动时间缩短约 40%。