Ubuntu构建只读文件系统
本文介绍Ubuntu构建只读文件系统。
嵌入式系统使用过程中,有时会涉及到非法关机(比如直接关机,或意外断电),这可能造成文件系统损坏,为了提高系统的可靠性,通常将根文件系统设置为只读,将其他需要读写的数据放置在另外开辟的一个磁盘分区,本文针对嵌入式系统常用的Ubuntu操作系统构建只读文件系统。
1.基本原理
1)OverlayFS简介
OverlayFS(Overlay File System)是一种联合文件系统,它通过叠加多个目录形成一个单一的文件系统试图,其结构如下图。

其中,
a)lowerdir:下层目录,此目录为只读的。
b)upperdir:上层目录,此目录为可读写的。
c)merged:合并目录,此目录为合并上层目录和下层目录叠加形成的统一视图。
2)Overlayroot操作原理
Overlayroot是软件安装包,它使用了上述OverlayFS,它将根文件系统当作OverlayFS的下层目录,换句话说,下层目录是根文件系统的只读挂载,但是系统在运行过程中,有些文件又想要读写,就将他们挂载在上层目录,比如tmpfs,sysfs(驱动操作)及另外划分出来的磁盘分区。
系统允许用户在根文件系统(也就是下层目录)上做写操作,用户也看的见这些更改,但这些更改是临时的,不会实际写入磁盘,重启后更改全部丢失,不会影响到根文件系统。而挂载到上层目录,对他们进行更改操作,这些更改可能会在重新启动后持续存在,如对另外划分出来的磁盘分区进行写操作,重启后更改仍然存在,而对tmpfs进行写操作,重启后会丢失。
2.操作方法
1)安装Overlayroot
输入如下命令:
sudo apt-get install overlayroot
2)配置Overlayroot
作为对比,配置前,我们可以查看下系统挂载情况,输入如下命令:
mount
结果如下:

可以看出“/dev/sda1”为可读写的。
编辑“/etc/overlayroot.conf",输入如下命令:
sudo gedit /etc/overlayroot.conf
可以看出,默认配置为:
overlayroot="";
修改为:
overlayroot="tmpfs:swap=0,recurse=0"
重启后,查看挂载情况:

可以看出“/dev/sda1”已经变为只读了。
3)修改超时时间
重启时,系统会进入GRUB界面,如下图。

默认等待时间为30s,若需要修改时间,可修改“/boot/grub/grub.cfg”将“timeout”修改为想要的值(需要暂时禁用Overlayroot)。如下图。

4)挂载读写分区
若系统需要保存数据,如日志或数据库等,可重新划分一个磁盘分区,将此分区挂载为可读写的,并修改“/etc/fstab”进行自动挂载,在此不再赘述。
5)禁止Overlayroot
若需要修改根文件系统相关文件,需要禁止Overlayroot,可在GRUB界面,按“e”键,修改传递内核参数,添加“overlayroot=disable”,如下图。

注意以上操作只是临时禁止Overlayroot,重启后失效。
若想永久禁止Overlayroot,按上述操作进入系统后,重新编辑“/etc/overlayroot.conf",修改为默认配置:
overlayroot="";
总结,本文介绍了Ubuntu构建只读文件系统。
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