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)，经常使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：写操做只能把对应位置1变0，而删除才能0变1，而且是整块（block）的删。（期待进一步分析工做原理）。

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，因此要针对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驱动程序的主要优势在于，它是专门针对各类非易失性存储器(以闪存为主)而设计的，于是它对Flash有更好的支持、管理和基于扇区的擦除、读/写操做接口。

有意思的特性：FLASH芯片既能够一分多（分区），分别用不一样的文件系统；也能够多合一（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闪存主要是由于NAND闪存的容量通常较大，这样致使jffs为维护日志节点所占用的内存空间迅速增大，另外，jffsx文件系统在挂载时须要扫描整个FLASH的内容，以找出全部的日志节点，创建文件结构，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，它减小了一些功能(例如不支持数据压缩)，因此速度更快，挂载时间很短，对内存的占用较小。另外，它仍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，而且为嵌入式系统提供了直接访问文件系统的API，用户能够不使用Linux中的MTD与VFS，直接对文件系统操做。固然，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高。

 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，因此不支持应用程序以XIP方式运行，全部的应用程序要求被拷到RAM里去运行，但这并不表明比Ramfs需求的RAM空间要大一点，由于Cramfs是采用分页压缩的方式存放档案，在读取档案时，不会一会儿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，当咱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，其只读的特色有利于保护文件系统免受破坏，提升了系统的可靠性。

　　因为以上特性，Cramfs在嵌入式系统中应用普遍。

　　可是它的只读属性同时又是它的一大缺陷，使得用户没法对其内容对进扩充。

　　Cramfs映像一般是放在Flash中，可是也能放在别的文件系统里，使用loopback 设备能够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，于是支持应用程序以XIP(eXecute In Place，片内运行)方式运行，在系统运行时，节省RAM空间。uClinux系统一般采用Romfs文件系统。

　　其余文件系统：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桌面操做系统相兼容。ext2也能够做为嵌入式Linux的文件系统，不过将它用于FLASH闪存会有诸多弊端。

 

 

Other(Flash之外):

基于RAM的文件系统

　　(1) Ramdisk

　　Ramdisk是将一部分固定大小的内存看成分区来使用。它并不是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，而且能够做为根文件系统。将一些常常被访问而又不会更改的文件(如只读的根文件系统)经过Ramdisk放在内存中，能够明显地提升系统的性能。

　　在Linux的启动阶段，initrd提供了一套机制，能够将内核映像和根文件系统一块儿载入内存。

　　(2)ramfs/tmpfs

　　Ramfs是Linus Torvalds开发的一种基于内存的文件系统，工做于虚拟文件系统(VFS)层，不能格式化，能够建立多个，在建立时能够指定其最大能使用的内存大小。(实际上，VFS本质上可当作一种内存文件系统，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文件系统把全部的文件都放在RAM中，因此读/写操做发生在RAM中，能够用ramfs/tmpfs来存储一些临时性或常常要修改的数据，例如/tmp和/var目录，这样既避免了对Flash存储器的读写损耗，也提升了数据读写速度。

　　Ramfs/tmpfs相对于传统的Ramdisk的不一样之处主要在于：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从新引导时会丢失全部数据。

 

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一样机器、不一样操做系统之间经过网络共享文件的技术。在嵌入式Linux系统的开发调试阶段，能够利用该技术在主机上创建基于NFS的根文件系统，挂载到嵌入式设备，能够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)，它们均可用做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