Linux 文件系統

下面主要討論基於Flash的文件系統：

 

在嵌入式Linux應用中，主要的存儲設備爲RAM(DRAM, SDRAM)和ROM(常採用FLASH存儲器)，經常使用的基於存儲設備的文件系統類型包括：jffs2, yaffs, cramfs, romfs, ramdisk, ramfs/tmpfs等。

FLASH重要特性：寫操做只能把對應位置1變0，而刪除才能0變1，而且是整塊（block）的刪。（期待進一步分析工做原理）。

閃存主要就是NAND和NOR。FLASH擦寫次數有限，NAND閃存還有特殊的硬件接口和讀寫時序，因此要針對FLASH的硬件特性進行文件系統的設計，傳統的ext2等用在Flash會有諸多弊端（具體是？。。）

如圖，MTD是一主要設備，爲上下提供抽象接口。So：Flash文件系統基於MTD驅動層。使用MTD驅動程序的主要優勢在於，它是專門針對各類非易失性存儲器(以閃存爲主)而設計的，於是它對Flash有更好的支持、管理和基於扇區的擦除、讀/寫操做接口。

有意思的特性：FLASH芯片既能夠一分多（分區），分別用不一樣的文件系統；也能夠多合一（分區），採用一個文件系統。即文件系統是針對於存儲器分區而言的，而非存儲芯片。

 

JFFS2：Journalling Flash File System v2 ,第二版的JFFS，也可能有JFFS3，blabla....主要是給NOR FLASH。jffsx不適合用於NAND閃存主要是由於NAND閃存的容量通常較大，這樣致使jffs爲維護日誌節點所佔用的內存空間迅速增大，另外，jffsx文件系統在掛載時須要掃描整個FLASH的內容，以找出全部的日誌節點，創建文件結構，對於大容量的NAND閃存會耗費大量時間。

YAFFS/YAFFS2：Yet Another Flash File System。專爲NAND設計的日誌型文件系統

　yaffs/yaffs2是專爲嵌入式系統使用NAND型閃存而設計的一種日誌型文件系統。與jffs2相比，它減小了一些功能(例如不支持數據壓縮)，因此速度更快，掛載時間很短，對內存的佔用較小。另外，它仍是跨平臺的文件系統，除了Linux和eCos，還支持WinCE, pSOS和ThreadX等。

　　yaffs/yaffs2自帶NAND芯片的驅動，而且爲嵌入式系統提供了直接訪問文件系統的API，用戶能夠不使用Linux中的MTD與VFS，直接對文件系統操做。固然，yaffs也可與MTD驅動程序配合使用。

　　yaffs與yaffs2的主要區別在於，前者僅支持小頁(512 Bytes) NAND閃存，後者則可支持大頁(2KB) NAND閃存。同時，yaffs2在內存空間佔用、垃圾回收速度、讀/寫速度等方面均有大幅提高。

 Cramfs：Compressed RAM File System

Linus參與開發，也基於MTD。

 

Cramfs文件系統以壓縮方式存儲，在運行時解壓縮，因此不支持應用程序以XIP方式運行，全部的應用程序要求被拷到RAM裏去運行，但這並不表明比Ramfs需求的RAM空間要大一點，由於Cramfs是採用分頁壓縮的方式存放檔案，在讀取檔案時，不會一會兒就耗用過多的內存空間，只針對目前實際讀取的部分分配內存，尚沒有讀取的部分不分配內存空間，當咱們讀取的檔案不在內存時，Cramfs文件系統自動計算壓縮後的資料所存的位置，再即時解壓縮到RAM中。

　　另外，它的速度快，效率高，其只讀的特色有利於保護文件系統免受破壞，提升了系統的可靠性。

　　因爲以上特性，Cramfs在嵌入式系統中應用普遍。

　　可是它的只讀屬性同時又是它的一大缺陷，使得用戶沒法對其內容對進擴充。

　　Cramfs映像一般是放在Flash中，可是也能放在別的文件系統裏，使用loopback 設備能夠把它安裝別的文件系統裏。

 

Romfs

　　傳統型的Romfs文件系統是一種簡單的、緊湊的、只讀的文件系統，不支持動態擦寫保存，按順序存放數據，於是支持應用程序以XIP(eXecute In Place，片內運行)方式運行，在系統運行時，節省RAM空間。uClinux系統一般採用Romfs文件系統。

　　其餘文件系統：fat/fat32也可用於實際嵌入式系統的擴展存儲器(例如PDA, Smartphone, 數碼相機等的SD卡)，這主要是爲了更好的與最流行的Windows桌面操做系統相兼容。ext2也能夠做爲嵌入式Linux的文件系統，不過將它用於FLASH閃存會有諸多弊端。

 

 

Other(Flash之外):

基於RAM的文件系統

　　(1) Ramdisk

　　Ramdisk是將一部分固定大小的內存看成分區來使用。它並不是一個實際的文件系統，而是一種將實際的文件系統裝入內存的機制，而且能夠做爲根文件系統。將一些常常被訪問而又不會更改的文件(如只讀的根文件系統)經過Ramdisk放在內存中，能夠明顯地提升系統的性能。

　　在Linux的啓動階段，initrd提供了一套機制，能夠將內核映像和根文件系統一塊兒載入內存。

　　(2)ramfs/tmpfs

　　Ramfs是Linus Torvalds開發的一種基於內存的文件系統，工做於虛擬文件系統(VFS)層，不能格式化，能夠建立多個，在建立時能夠指定其最大能使用的內存大小。(實際上，VFS本質上可當作一種內存文件系統，它統一了文件在內核中的表示方式，並對磁盤文件系統進行緩衝。)

　　Ramfs/tmpfs文件系統把全部的文件都放在RAM中，因此讀/寫操做發生在RAM中，能夠用ramfs/tmpfs來存儲一些臨時性或常常要修改的數據，例如/tmp和/var目錄，這樣既避免了對Flash存儲器的讀寫損耗，也提升了數據讀寫速度。

　　Ramfs/tmpfs相對於傳統的Ramdisk的不一樣之處主要在於：不能格式化，文件系統大小可隨所含文件內容大小變化。

　　Tmpfs的一個缺點是當系統從新引導時會丟失全部數據。

 

網絡文件系統NFS (Network File System)

　　NFS是由Sun開發並發展起來的一項在不一樣機器、不一樣操做系統之間經過網絡共享文件的技術。在嵌入式Linux系統的開發調試階段，能夠利用該技術在主機上創建基於NFS的根文件系統，掛載到嵌入式設備，能夠很方便地修改根文件系統的內容。

　　以上討論的都是基於存儲設備的文件系統(memory-based file system)，它們均可用做Linux的根文件系統。實際上，Linux還支持邏輯的或僞文件系統(logical or pseudo file system)，例如procfs(proc文件系統)，用於獲取系統信息，以及devfs(設備文件系統)和sysfs，用於維護設備文件