Linux常用文件系统概述-Flash篇

     总的来分，Linux文件系统分为两类，基于Flash和基于RAM的文件系统。两者的特点是，基于Flash的文件系统是掉电可保存的，但对于RAM的文件系统掉电是会丢失的。

 

     一、基于Flash的日志型的文件系统

 

     1、只读的CramFS文件系统简介

 

     CramFS是一个压缩式的文件系统，它并不需要一次性的将文件系统中的所有内容都解压缩到内存之中，而是在系统需要访问某个位置的数据时，首先计算出该数据在CramFS文件系统中的位置，将这段数据实时地解压缩到内存中，而不是所有的数据。

     A、特点：

     a. 采用实时解压缩方式；

     b. CramFS的数据都是经过处理、打包之后的，所以其通常不支持写操作（通常tmp目录是可以写的，这个目录应该是默认挂载成了RamFS），这个特性刚好适合嵌入式应用中ROM类型的只读存储设备使用；

     c. 在CramFS中的文件大小不能超过16MB；

     （根据网友MicrochipEmbed 的提醒，源码之中是可以修改这个大小的cramfs_fs.h

       #define CRAMFS_MODE_WIDTH 16）

     d. 当前版本的CramFS只支持PAGE_CACHE_SIZE为4096的内核，因此要特别注意内核的配置。

     B、制作方法

     准备好一个根文件系统rootfs，利用工具mkcramfs生成镜像文件cram.img（本文环境为ubuntu10.04，有些镜像制作工具如果没有的话，可以自行安装）

    

$mkfs.cramfs /rootfs cram.img
可以挂载测试一下，采用虚拟的loopback的块设备
$mount -o loop -t cramfs /cram.img /mnt
$ls /mnt
查看一下，是否有/rootfs中的例如bin、sbin、usr等目录
可以将其下载到nand MTD的root分区，设置好uboot的启动参数，例如
$set bootargs noinitrd root=/dev/mtdblock4 console=ttyS0,115200 rootfstype=cramfs mem=64mb

     2、基于NAND Flash的yaffs文件系统简介

 

     yaffs文件系统是专门为NAND Flash设计的文件系统，是一种日志型的文件系统。

     A、特点：

     a. 源码公开，具有很好的移植性，可以在Linux、uClinux和WinCE等平台运行，甚至于没有操作系统的环境也能够使用；

     b. yaffs利用NAND闪存提供的每个页面16字节的备用空间类存放ECC和文件系统的组织信息，能够实现错误检测和坏块处理；

     c. 对于小页面（512B+16B/页）通常采用yaffs，而对于大页面（2KB+64B/页）或者总量超过512MB的NAND Flash则采用yaffs2。

     B、制作

     关于yaffs镜像的制作工具应该根据具体的NAND flash的页大小有所区分

$mkyaffsimage /rootfs yaffs.img

     C、使用

     烧写yaffs镜像到NAND分区也是很有讲究的，因为该镜像的文件里面除了以512字节为单位的一个页面的数据外，还有16字节的NAND Flash备份数据，应该如以下方法烧写

$usbload
DNW下载镜像 //注意下载地址
$nand erase 0x2000000 0x3E000000
$nand write.yaffs 0x41000000 0x2000000 $(filesize)

可以有两种方法使用，在uboot启动参数的时候就指定好根文件系统采用yaffs（从延长nand寿命角度和运行速度来讲不赞同这么使用）

$set bootargs root=/dev/mtdblock2 console=ttyS0,115200 rootfstype=yaffs mem=208mb

或者采用其他文件系统（如cramfs、ramdisk、initramfs或者tmpfs等）作为根文件系统，在系统和根文件系统起来之后，在运行

 

$mount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt
在/mnt目录下建一个文件
$touch /mnt/test
卸载之后重新挂载该文件系统
$umount /mnt
$mount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt
在看一下刚才的test文件还是存在的
$ls /mnt

或者建一个专门的system目录，以用作QT等较大型的图形界面的镜像的挂载点。

     3、基于NOR Flash的jffs文件系统简介

     JFFS日志闪存文件系统最早是由瑞典Axis Communications公司基于Linux 2.0的内核未嵌入式系统开发的文件系统。JFFS2是RedHat公司基于JFFS开发的闪存文件系统。JFFS基于MTD驱动层，主要用于NOR型闪存。JFFS3还处于设计阶段，主要为了解决JFFS2的不可扩展性，其设计目标是支持大容量闪存（>1TB）的文件系统。

     A、特点：

     a. 可读写；

     b. 支持数据压缩（YAFFS不支持压缩，适合存储容量较大的文件系统）；

     c. 基于哈希表的日志型文件系统；

     d. 提供了崩溃/掉电安全保护；

     e. 提供“写平衡”支持等；

     B、制作和使用

$mkfs.jffs2 -d /rootfs -o jffs2.img
在ubuntu上直接挂载测试
$mount -t jffs2 jffs2.img /mnt -o loop
$ls /mnt

能正确显示之前准备的根文件系统，则说明制作成功。

 

     4、UBI/UBIFS文件系统简介

 

     UBIFS是由Thomas Gleixner，Artem Bityutskiy等人于2006发起的，致力于开发性能卓越、扩展性高的Flash专用文件系统。UBI是一种类似于LVM的逻辑卷管理层，主要实现损益均衡，逻辑擦除块、卷管理和坏块管理等，而UBIFS则是基于UBI的Flash日志文件系统。UBI并不直接工作于MTD之上而是工作于UBI卷之上，这是它与JFFS2、YAFFS2的一个显著区别。

     使用UBIFS时，内核选项配置

 

Device Drivers --->
  <*> Memory Technology Device (MTD) support --->
    UBI - Unsorted block images --->
     <*> Enable UBI
     <*> MTD devices emulation driver (gluebi)
File systems --->
  [*] Miscellaneous filesystems --->
    <*> UBIFS file system support

     在ubuntu上使用mtd-utils制作UBI镜像，例如

$mkfs.ubifs -r rootfs -m 2048 -e 129024 -c 4096 -o ubifs.img
$ubinize -o ubi.img -m 2048 -s 512 -p 128KiB ubifs.conf

     关于ubifs文件系统的相关知识，可以参考

     http://blog.chinaunix.net/uid-15706699-id-2646301.html UBI镜像制作

     http://blog.chinaunix.net/uid-15706699-id-2646284.html UBI的学习使用

     http://blog.chinaunix.net/uid-15706699-id-2670964.html 让uboot支持ubi
     这些文章对uboot和内核中如何烧写和支持ubifs给出了详细的描述，引用之，在此谢过。

 

相关参考：

《ARM嵌入式Linux系统开发技术详解》杨水清等

《LINUX设备驱动开发详解》宋宝华等