Linux 文件系统

下面主要讨论基于Flash的文件系统

 

在嵌入式Linux应用中,主要的存储设备为RAM(DRAM, SDRAM)和ROM(常采用FLASH存储器),常用的基于存储设备的文件系统类型包括:jffs2, yaffs, cramfs, romfs, ramdisk, ramfs/tmpfs等。

FLASH重要特性:写操作只能把对应位置1变0,而删除才能0变1,并且是整块(block)的删。(期待进一步分析工作原理)。

闪存主要就是NAND和NOR。FLASH擦写次数有限,NAND闪存还有特殊的硬件接口和读写时序,所以要针对FLASH的硬件特性进行文件系统的设计,传统的ext2等用在Flash会有诸多弊端(具体是?。。)

如图,MTD是一主要设备,为上下提供抽象接口。So:Flash文件系统基于MTD驱动层。使用MTD驱动程序的主要优点在于,它是专门针对各种非易失性存储器(以闪存为主)而设计的,因而它对Flash有更好的支持、管理和基于扇区的擦除、读/写操作接口。

有意思的特性:FLASH芯片既可以一分多(分区),分别用不同的文件系统;也可以多合一(分区),采用一个文件系统。即文件系统是针对于存储器分区而言的,而非存储芯片。

 

JFFS2:Journalling Flash File System v2 ,第二版的JFFS,也可能有JFFS3,blabla....主要是给NOR FLASH。jffsx不适合用于NAND闪存主要是因为NAND闪存的容量一般较大,这样导致jffs为维护日志节点所占用的内存空间迅速增大,另外,jffsx文件系统在挂载时需要扫描整个FLASH的内容,以找出所有的日志节点,建立文件结构,对于大容量的NAND闪存会耗费大量时间

YAFFS/YAFFS2:Yet Another Flash File System。专为NAND设计的日志型文件系统

 yaffs/yaffs2是专为嵌入式系统使用NAND型闪存而设计的一种日志型文件系统。与jffs2相比,它减少了一些功能(例如不支持数据压缩),所以速度更快,挂载时间很短,对内存的占用较小。另外,它还是跨平台的文件系统,除了Linux和eCos,还支持WinCE, pSOS和ThreadX等。

  yaffs/yaffs2自带NAND芯片的驱动,并且为嵌入式系统提供了直接访问文件系统的API,用户可以不使用Linux中的MTD与VFS,直接对文件系统操作。当然,yaffs也可与MTD驱动程序配合使用。

  yaffs与yaffs2的主要区别在于,前者仅支持小页(512 Bytes) NAND闪存,后者则可支持大页(2KB) NAND闪存。同时,yaffs2在内存空间占用、垃圾回收速度、读/写速度等方面均有大幅提升。


 Cramfs:Compressed RAM File System

Linus参与开发,也基于MTD

 

Cramfs文件系统以压缩方式存储,在运行时解压缩,所以不支持应用程序以XIP方式运行,所有的应用程序要求被拷到RAM里去运行,但这并不代表比Ramfs需求的RAM空间要大一点,因为Cramfs是采用分页压缩的方式存放档案,在读取档案时,不会一下子就耗用过多的内存空间,只针对目前实际读取的部分分配内存,尚没有读取的部分不分配内存空间,当我们读取的档案不在内存时,Cramfs文件系统自动计算压缩后的资料所存的位置,再即时解压缩到RAM中。

  另外,它的速度快,效率高,其只读的特点有利于保护文件系统免受破坏,提高了系统的可靠性。

  由于以上特性,Cramfs在嵌入式系统中应用广泛。

  但是它的只读属性同时又是它的一大缺陷,使得用户无法对其内容对进扩充。

  Cramfs映像通常是放在Flash中,但是也能放在别的文件系统里,使用loopback 设备可以把它安装别的文件系统里。

 

Romfs

  传统型的Romfs文件系统是一种简单的、紧凑的、只读的文件系统,不支持动态擦写保存,按顺序存放数据,因而支持应用程序以XIP(eXecute In Place,片内运行)方式运行,在系统运行时,节省RAM空间。uClinux系统通常采用Romfs文件系统。

  其他文件系统:fat/fat32也可用于实际嵌入式系统的扩展存储器(例如PDA, Smartphone, 数码相机等的SD卡),这主要是为了更好的与最流行的Windows桌面操作系统相兼容。ext2也可以作为嵌入式Linux的文件系统,不过将它用于FLASH闪存会有诸多弊端。

 

 

Other(Flash以外):

基于RAM的文件系统

  (1) Ramdisk

  Ramdisk是将一部分固定大小的内存当作分区来使用。它并非一个实际的文件系统,而是一种将实际的文件系统装入内存的机制,并且可以作为根文件系统。将一些经常被访问而又不会更改的文件(如只读的根文件系统)通过Ramdisk放在内存中,可以明显地提高系统的性能。

  在Linux的启动阶段,initrd提供了一套机制,可以将内核映像根文件系统一起载入内存。

  (2)ramfs/tmpfs

  Ramfs是Linus Torvalds开发的一种基于内存的文件系统,工作于虚拟文件系统(VFS)层,不能格式化,可以创建多个,在创建时可以指定其最大能使用的内存大小。(实际上,VFS本质上可看成一种内存文件系统,它统一了文件在内核中的表示方式,并对磁盘文件系统进行缓冲。)

  Ramfs/tmpfs文件系统把所有的文件都放在RAM中,所以读/写操作发生在RAM中,可以用ramfs/tmpfs来存储一些临时性或经常要修改的数据,例如/tmp和/var目录,这样既避免了对Flash存储器的读写损耗,也提高了数据读写速度。

  Ramfs/tmpfs相对于传统的Ramdisk的不同之处主要在于:不能格式化,文件系统大小可随所含文件内容大小变化。

  Tmpfs的一个缺点是当系统重新引导时会丢失所有数据。

 

网络文件系统NFS (Network File System)

  NFS是由Sun开发并发展起来的一项在不同机器、不同操作系统之间通过网络共享文件的技术。在嵌入式Linux系统的开发调试阶段,可以利用该技术在主机上建立基于NFS的根文件系统,挂载到嵌入式设备,可以很方便地修改根文件系统的内容。

  以上讨论的都是基于存储设备的文件系统(memory-based file system),它们都可用作Linux的根文件系统。实际上,Linux还支持逻辑的或伪文件系统(logical or pseudo file system),例如procfs(proc文件系统),用于获取系统信息,以及devfs(设备文件系统)和sysfs,用于维护设备文件

posted on 2017-03-05 10:54  各各他  阅读(173)  评论(0编辑  收藏  举报

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