linux文件系统制作

各种文件系统的简介

在普通的PC上，外部存储介质一般都使用IDE硬盘等传统的外存设备。而在嵌入式系统中，各种特殊的应用目的对存储设备提出了各种各样的要求。现在，Flash存储器由于其安全性高、存储密度大、体积小、价格相对便宜，是嵌入式系统中最受欢迎的一类存储器^{[54] [55] [56]}。

由于Linux中传统的ext2和ext3文件系统，是根据IDE硬盘这样的外部存储设备设计的，就不适合Flash存储器，所以出现了很多了针对Flash存储器的文件系统。

在AT91RM9200嵌入式平台上使用了三种不同的文件系统，分别是CRAMFS文件系统、JFFS2文件系统以及RAMDISK文件系统。其中的RAMDISK文件系统作为根文件系统，供操作系统内核在系统启动时自动加载，其余的两种文件系统各据不同的用途。下面将简单的介绍三种文件系统的构建。

文件系统

1）CRAMFS文件系统介绍

CRAMFS是在Linux2.4版本以后出现的是一种新的文件系统，其特点是把只读文件系统进行压缩式，从而可以在FLASH上存储更多的应用程序。缺点是，当用户需要使用该文件系统中的数据时，必须先对数据进行解压缩，然后才能使用，这样会从一定程度上影响系统运行的速度。用户可以将常用的大量数据文件、程序和库文件等不需要进行写操作的资源做成一CRAMFS文件系统，写入Dataflash中，在Linux启动过程中进行挂载。CRAMFS中的解压以及解压后的内存中数据存放位置都是由CRAMFS文件系统本身来维护的，用户不需了解具体的实现过程，因此这种方式增强了透明度，既方便了开发人员，又节约了存储空间^{[59] [60] [62]}。

2）CRAMFS文件系统的特性

Ø         采用实时解压方式，但是解压的时候有延迟

Ø         CRAMFS中不支持写操作

Ø         文件最大不能超过16MB

Ø         支持硬连接(hard link)

Ø         CRAMFS的目录中，没有“.”和“..”这两个子目录

3） 在Linux中CRAMFS文件系统的实现

CRAMFS文件系统的构建非常简单。首先在宿主机的Linux开发环境中建立一个目录CRAMFS/，然后将希望存储的数据文件按照相应的目录拷贝到该目录下，最后执行命令：

mkcramfs cramfs cramfs.img

生成的cramfs.img文件就是CRAMFS文件系统的映象，可以直接将其烧写如Dataflash中。需要注意的是，若使用该文件系统需要在编译内核时，把对CRAMFS的支持编译进内核即可。

文件系统

1） JFFS2文件系统介绍

JFFS2是Redhat公司基于JFFS文件系统，为嵌入式系统开发的日志文件系统。JFFS2应用在Linux2.4内核以上版本。日志文件系统的主要设计思想是跟踪文件系统的变化，而不是文件系统的内容。在日志文件系统中，存储系统上面有一系列节点，记录了对文件的操作。JFFS2文件系统使用了基于哈希表的日志节点结构，大大加快了节点的操作速度。支持数据压缩，并提供了“写平衡”支持，提高了对闪存的利用率，降低了内存的消耗。JFFS2文件系统最主要的一个特点是支持Dataflash的写操作，这意味着用户可以动态的在Dataflash上保存自己的数据，提供以后使用。

2） JFF2文件系统特点

Ø         支持Flash的擦除和分块

Ø         支持硬连接

Ø         弥补了JFFS的垃圾回收的缺陷

Ø         支持三种节点，擦除块标记、普通文件和目录

Ø         支持数据的压缩

3） 在Linux中JFFS2文件系统实现

     用户可以根据自己的需要，在宿主机的开发平台上自己建立一个目录，然后添加自己的数据和文件，过程与上面所提到的建立CRAMFS文件系统目录一样。所不同的是，建立好自己的目录后，执行如下命令：

mkfs.jffs2 -e erasesize -p -r jffs2 -o jffs2.img

     在本设计中并没有特意的建立一个JFFS2文件系统映象文件，而是在操作系统当中动态的初始化了一个MTD分区，作为JFFS2文件系统来供用户使用，初始化命令为：

eraseall -j /dev/mtd3

     若要使用JFFS2文件系统，需要在编译内核的时候选择File System菜单中的Jouranlling Flash Flie System(JFFS)support选项。

文件系统

         RAMDISK是另外一种常用的，基于内存的文件系统。这种文件系统比较简单，经常用来存放启动操作系统所需的镜像文件。虽然RAMDISK也是可以把数据进行压缩存储的文件系统，但是和前面提到的CRAMFS、JFFS2文件系统相比，RAMDISK压缩效率不高，而且占用内存资源比较多。但是它有一个突出的优点，就是执行速度快。因为RAMDISK文件系统是基于内存方式的，它把内存中的一部分区域划分出来模拟成一个存储设备的空间，所以，所有系统对RAMDISK文件系统进行的数据操作，实际上是对内存中的数据进行直接的操作，因此存取速度快。这也是本设计中把RAMDISK文件系统作为根文件系统使用的主要原因之一。RAMDISK文件系统也是只读的，对其进行的数据操作在断电之后就会消失。

     RAMDISK构建方式是在现有的RAMDISK文件系统映象的基础上，根据用户自己的需要进行修改，得到一个新的RAMDISK文件系统映象。具体过程如下：

Ø         将现有的ramdisk文件系统拷贝到相应的目录，执行：

gunzip ramdisk-rmk7.gz

Ø         解压缩现有的ramdisk文件系统：

mount -o loop ramdisk-rmk7 /mnt/ramdisk/

Ø         将现有的ramdisk文件系统悬挂在系统上：

cd  /mnt/ramdisk

Ø         进入悬挂的目录，按照用户的要求添加、删除、修改文件系统，然后执行：

Umount /mnt/ramdisk

gzip -c -v9 ramdisk-rmk7 > newramdisk

通过上述方法生成的文件系统newramdisk，可以直接下载到SDRAM中，与操作系统内核配合使用。