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詳細(xì)講解嵌入式Linux支持的多種文件系統(tǒng)

電子設(shè)計(jì) ? 來源:互聯(lián)網(wǎng) ? 作者:佚名 ? 2017-12-19 07:24 ? 次閱讀
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Linux支持多種文件系統(tǒng)類型,在嵌入式開發(fā)中上常用有:ROMFS、JFFS2、NFS、CRAMFS、YAFFS、UBIFS等。

JFFS文件系統(tǒng)

JFFS文件系統(tǒng)最早是由瑞典Axis Communications公司基于Linux2.0的內(nèi)核為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的文件系統(tǒng)。JFFS2是RedHat公司基于JFFS開發(fā)的閃存文件系統(tǒng),最初是針對RedHat公司的嵌入式產(chǎn)品eCos開發(fā)的嵌入式文件系統(tǒng),所以JFFS2也可以用在Linux, uCLinux中。

Jffs2: 日志閃存文件系統(tǒng)版本2 (Journalling Flash FileSystem v2)

主要用于NOR型閃存,基于MTD驅(qū)動(dòng)層,特點(diǎn)是:可讀寫的、支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮的、基于哈希表的日志型文件系統(tǒng),并提供了崩潰/掉電安全保護(hù),提供“寫平衡”支持等。缺點(diǎn)主要是當(dāng)文件系統(tǒng)已滿或接近滿時(shí),因?yàn)槔占年P(guān)系而使jffs2的運(yùn)行速度大大放慢。

目前jffs3正在開發(fā)中。關(guān)于jffs系列文件系統(tǒng)的使用詳細(xì)文檔,可參考MTD補(bǔ)丁包中mtd-jffs-HOWTO.txt。

jffsx不適合用于NAND閃存主要是因?yàn)镹AND閃存的容量一般較大,這樣導(dǎo)致jffs為維護(hù)日志節(jié)點(diǎn)所占用的內(nèi)存空間迅速增大,另外,jffsx文件系統(tǒng)在掛載時(shí)需要掃描整個(gè)FLASH的內(nèi)容,以找出所有的日志節(jié)點(diǎn),建立文件結(jié)構(gòu),對于大容量的NAND閃存會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間。

yaffs:Yet Another Flash File System

yaffs/yaffs2是專為嵌入式系統(tǒng)使用NAND型閃存而設(shè)計(jì)的一種日志型文件系統(tǒng)。與jffs2相比,它減少了一些功能(例如不支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮),所以速度更快,掛載時(shí)間很短,對內(nèi)存的占用較小。另外,它還是跨平臺(tái)的文件系統(tǒng),除了Linux和eCos,還支持WinCE, pSOS和ThreadX等。

yaffs/yaffs2自帶NAND芯片的驅(qū)動(dòng),并且為嵌入式系統(tǒng)提供了直接訪問文件系統(tǒng)的API,用戶可以不使用Linux中的MTD與VFS,直接對文件系統(tǒng)操作。當(dāng)然,yaffs也可與MTD驅(qū)動(dòng)程序配合使用。

yaffs與yaffs2的主要區(qū)別在于,前者僅支持小頁(512 Bytes) NAND閃存,后者則可支持大頁(2KB) NAND閃存。同時(shí),yaffs2在內(nèi)存空間占用、垃圾回收速度、讀/寫速度等方面均有大幅提升。

Cramfs:Compressed ROM File System

Cramfs是Linux的創(chuàng)始人 Linus Torvalds參與開發(fā)的一種只讀的壓縮文件系統(tǒng)。它也基于MTD驅(qū)動(dòng)程序。

在cramfs文件系統(tǒng)中,每一頁(4KB)被單獨(dú)壓縮,可以隨機(jī)頁訪問,其壓縮比高達(dá)2:1,為嵌入式系統(tǒng)節(jié)省大量的Flash存儲(chǔ)空間,使系統(tǒng)可通過更低容量的FLASH存儲(chǔ)相同的文件,從而降低系統(tǒng)成本。

Cramfs文件系統(tǒng)以壓縮方式存儲(chǔ),在運(yùn)行時(shí)解壓縮,所以不支持應(yīng)用程序以XIP方式運(yùn)行,所有的應(yīng)用程序要求被拷到RAM里去運(yùn)行,但這并不代表比Ramfs需求的RAM空間要大一點(diǎn),因?yàn)镃ramfs是采用分頁壓縮的方式存放檔案,在讀取檔案時(shí),不會(huì)一下子就耗用過多的內(nèi)存空間,只針對目前實(shí)際讀取的部分分配內(nèi)存,尚沒有讀取的部分不分配內(nèi)存空間,當(dāng)我們讀取的檔案不在內(nèi)存時(shí),Cramfs文件系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算壓縮后的資料所存的位置,再即時(shí)解壓縮到RAM中。

另外,它的速度快,效率高,其只讀的特點(diǎn)有利于保護(hù)文件系統(tǒng)免受破壞,提高了系統(tǒng)的可靠性。

由于以上特性,Cramfs在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。

但是它的只讀屬性同時(shí)又是它的一大缺陷,使得用戶無法對其內(nèi)容對進(jìn)擴(kuò)充。

Cramfs映像通常是放在Flash中,但是也能放在別的文件系統(tǒng)里,使用loopback 設(shè)備可以把它安裝別的文件系統(tǒng)里。

Romfs

傳統(tǒng)型的Romfs文件系統(tǒng)是一種簡單的、緊湊的、只讀的文件系統(tǒng),不支持動(dòng)態(tài)擦寫保存,按順序存放數(shù)據(jù),因而支持應(yīng)用程序以XIP(eXecute In Place,片內(nèi)運(yùn)行)方式運(yùn)行,在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),節(jié)省RAM空間。uClinux系統(tǒng)通常采用Romfs文件系統(tǒng)。

其他文件系統(tǒng):fat/fat32也可用于實(shí)際嵌入式系統(tǒng)的擴(kuò)展存儲(chǔ)器(例如PDA, Smartphone, 數(shù)碼相機(jī)等的SD卡),這主要是為了更好的與最流行的Windows桌面操作系統(tǒng)相兼容。ext2也可以作為嵌入式Linux的文件系統(tǒng),不過將它用于FLASH閃存會(huì)有諸多弊端。

2. 基于RAM的文件系統(tǒng)

(1) Ramdisk

Ramdisk是將一部分固定大小的內(nèi)存當(dāng)作分區(qū)來使用。它并非一個(gè)實(shí)際的文件系統(tǒng),而是一種將實(shí)際的文件系統(tǒng)裝入內(nèi)存的機(jī)制,并且可以作為根文件系統(tǒng)。將一些經(jīng)常被訪問而又不會(huì)更改的文件(如只讀的根文件系統(tǒng))通過Ramdisk放在內(nèi)存中,可以明顯地提高系統(tǒng)的性能。

在Linux的啟動(dòng)階段,initrd提供了一套機(jī)制,可以將內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)一起載入內(nèi)存。

(2)ramfs/tmpfs

Ramfs是Linus Torvalds開發(fā)的一種基于內(nèi)存的文件系統(tǒng),工作于虛擬文件系統(tǒng)(VFS)層,不能格式化,可以創(chuàng)建多個(gè),在創(chuàng)建時(shí)可以指定其最大能使用的內(nèi)存大小。(實(shí)際上,VFS本質(zhì)上可看成一種內(nèi)存文件系統(tǒng),它統(tǒng)一了文件在內(nèi)核中的表示方式,并對磁盤文件系統(tǒng)進(jìn)行緩沖。)

Ramfs/tmpfs文件系統(tǒng)把所有的文件都放在RAM中,所以讀/寫操作發(fā)生在RAM中,可以用ramfs/tmpfs來存儲(chǔ)一些臨時(shí)性或經(jīng)常要修改的數(shù)據(jù),例如/tmp和/var目錄,這樣既避免了對Flash存儲(chǔ)器的讀寫損耗,也提高了數(shù)據(jù)讀寫速度。

Ramfs/tmpfs相對于傳統(tǒng)的Ramdisk的不同之處主要在于:不能格式化,文件系統(tǒng)大小可隨所含文件內(nèi)容大小變化。

Tmpfs的一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)重新引導(dǎo)時(shí)會(huì)丟失所有數(shù)據(jù)。

3. 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS (Network File System)

NFS是由Sun開發(fā)并發(fā)展起來的一項(xiàng)在不同機(jī)器、不同操作系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)共享文件的技術(shù)。在嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試階段,可以利用該技術(shù)在主機(jī)上建立基于NFS的根文件系統(tǒng),掛載到嵌入式設(shè)備,可以很方便地修改根文件系統(tǒng)的內(nèi)容。

以上討論的都是基于存儲(chǔ)設(shè)備的文件系統(tǒng)(memory-based file system),它們都可用作Linux的根文件系統(tǒng)。實(shí)際上,Linux還支持邏輯的或偽文件系統(tǒng)(logical or pseudo file system),例如procfs(proc文件系統(tǒng)),用于獲取系統(tǒng)信息,以及devfs(設(shè)備文件系統(tǒng))和sysfs,用于維護(hù)設(shè)備文件。

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