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2011年(2)

分类: LINUX

2012-06-21 08:35:50

     前面提到的文件系统都是基于Flash存储器的,而本文介绍的这些文件系统都是利用RAM来作为他们的存储空间。它们共同的优点都是读写的速度非常快(因为是在内存中读写),而缺点也很明显,就是当系统复位之后会丢失所有数据。
 
     二、基于RAM的文件系统
 
     1、Ramdisk文件系统
 
     Ramdisk是将一部分固定大小的内存当做分区来使用。它并非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,并且可以作为根文件系统。
     A、特点
     a. 将一些经常访问但不会修改的文件通过ramdisk放入内存,可明显提高系统的性能;
     b. 和CRAMFS、JFFS2相比,压缩率不高,占用资源多;
     c. 存取速度快;
     d. 只读文件系统,掉电数据丢失。
     B、创建方法
     a. 内核起来之后创建和挂载方式

  1. 查看系统可用的ramdisk
  2. #ls -al /dev/ram*
  3. 内核将ramdisk作为一个设备文件来管理,未格式化之前还不占用内存空间
  4. #mke2fs /dev/ram0
  5. 这个命令就格式化了一个ramdisk,出现以下提示:
  6. mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
  7. Filesystem label=
  8. OS type: Linux
  9. Block size=1024 (log=0)
  10. Fragment size=1024 (log=0)
  11. Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
  12. 16384 inodes, 65536 blocks
  13. 3276 blocks (5.00%) reserved for the super user
  14. First data block=1
  15. Maximum filesystem blocks=67108864
  16. 8 block groups
  17. 8192 blocks per group, 8192 fragments per group
  18. 2048 inodes per group
  19. Superblock backups stored on blocks:
  20.         8193, 24577, 40961, 57345

  21. Writing inode tables: done
  22. Writing superblocks and filesystem accounting information: done

  23. This filesystem will be automatically checked every 36 mounts or
  24. 180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.
      加载ramdisk
      #mkdir /mnt/ramdisk
      #mount /dev/ram0 /mnt/ramdisk
      可以查看创建的ramdisk的大小
      # df -k /dev/ram0             
      Filesystem           1K-blocks      Used Available Use% Mounted on
      /dev/ram0                63461      1289     58896   3% /mnt/ramdisk
      卸载
      #umount /mnt/ramdisk
     b. 如何创建ramdisk镜像文件
     提供一个脚本用于将准备好的rootfs文件夹创建为ramdisk.img,可在ubuntu上运行,原来还是利用ubuntu的mke2fs命令格式化一块ram,在mount到/mnt下面,再将rootfs拷贝到其中,在拷贝出来便成为了ramdisk.img镜像文件。
     make_ramdisk.sh

  1. #!/bin/bash

  2. # Housekeeping...clean before img
  3. rm -f /tmp/ramdisk.img

  4. # Ramdisk Constants
  5. # 80M = 80 * 1024 * 1024
  6. RDSIZE=8192
  7. BLKSIZE=1024

  8. # Create an empty ramdisk image
  9. dd if=/dev/zero of=/tmp/ramdisk.img bs=$BLKSIZE count=$RDSIZE

  10. # Make it an ext2 mountable file system
  11. /sbin/mke2fs -F -m 0 -b $BLKSIZE /tmp/ramdisk.img $RDSIZE

  12. # Mount it so that we can populate
  13. mkdir -p /mnt/ramdisk
  14. mount /tmp/ramdisk.img /mnt/ramdisk -t ext2 -o loop

  15. # Populate the filesystem (subdirectories)
  16. cp -ar ./rootfs/* /mnt/ramdisk/

  17. mkdir -p /mnt/ramdisk/sys
  18. mkdir -p /mnt/ramdisk/proc
  19. mkdir -p /mnt/ramdisk/var
  20. mkdir -p /mnt/ramdisk/tmp
  21. mkdir -p /mnt/ramdisk/mnt
  22. mkdir -p /mnt/ramdisk/dev

  23. # Finish up...
  24. umount /mnt/ramdisk
  25. cp /tmp/ramdisk.img ./
  26. rm -fr /mnt/ramdisk
     这时便生成了ramdisk.img,可以在你的ubuntu上挂载试验一下

  1. #mount ramdisk.img /mnt/ -o loop
  2. #ls /mnt
  3. bin etc init lost+found modules proc sys usr dev home lib mnt sbin tmp var
     如果实现将其烧写到nand的某个分区中,然后uboot启动的时候,需要一些参数配置,并且需要在读取内核之后紧接着将其也读到内存的相应位置,再启动linux:

  1. define CONFIG_BOOTARGS "root=/dev/ram0 rw console=ttyS0,115200 mem=64mb initrd=0x41000000,0x800000 init=/linuxrc"
  2. define CONFIG_BOOTCOMMAND "mtdparts default; nand read 0x41000000 0xe00000 0x800000; nand read 0x40008000 0x400000 0x300000; bootm 0x40008000;"
     当然,在嵌入式中,对于ramdisk的支持需要一些配置,列出:

  1. 1、General setup --->
  2.     [*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support
  3. 2、File systems --->
  4.     <*> Second extended fs support
  5. 3、Device Drivers --->
  6.     [*] Block devices --->
  7.        --- Block devices
  8.        <*> Loopback device support
  9.        <*> Cryptoloop Support
  10.        <*> RAM block device support
  11.        (16) Default number of RAM disks
  12.        (8192) Default RAM disk size (kbytes)
  13.   说明:1、这里配置的是支持initramfs(只是下面要介绍到的一个重要的文件系统)和ramdisk的支持
           2、ramdisk是基于EXT2的,所以需要支持EXT2,当然,也有EXT3类型的ramdisk
           3、这里可以指定ramdisk的最大空间
     2、RamFS和TmpFS文件系统
 
     这两个文件系统(以下简称RamFS)是Linus Torvalds开发的一种基于内存的文件系统,工作于虚拟文件系统(VFS)层,不能格式化,可以创建多个,创建时可以指定其最大能使用的内存大小,并且可以读写。
     嵌入式Linux中许多的后台守护进程会生成很多的日志消息,还有内核日志记录机制,如syslogd、dmesg和klogd等,会在/var/ 和 /tmp/目录下生成许多的消息。如果这些消息都保存在Flash中,势必极大的消耗Flash的使用寿命,这里最好的方法是使用RamFS。
     与传统的ramdisk相比,不同之处在于其不可以格式化,文件系统大小可以动态变化。
     A、挂载方式

  1. #mkdir /mnt/ramfs
  2. #mount -t ramfs none /mnt/ramfs
  3. 注意ramfs没有对应的/dev/设备节点
  4. 默认,ramfs被限制为可以内存大小的一半,也可以通过maxsize(kB单位)
  5. #mount -t ramfs none /mnt/ramfs -o maxsize=2000
  6. 另外,在/etc/rc.d等文件里面会看到这样的内容
  7. #mount -t tmpfs tmpfs /var -o size=512k
  8. #mkdir -p /var/tmp
  9. #mkdri -p /var/log
  10. #ln -s /var/tmp /tmp
  11. 这段命令这/var上创建了ramfs并将其大小限制为512k,同时tmp和log目录成为ramfs的一部分以便在RAM中存储日志消息。
  12. 也可将ramfs的一个项添加到/etc/fstab中,语法为
  13. tmpfs /var tmpfs size=32m 0 0
  14. 这将在/var上挂装一个新的ramfs的文件系统

     3、initramfs文件系统

     这个文件系统也是基于ramfs的,不过最大的区别就是,在内核中配置了选项之后,可以将其和内核镜像打包在一起,并支持例如gzip等的压缩,可以进一步的简化uboot的配置和镜像的大小。
     内核配置

  1. General setup --->
  2.   [*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support
  3.     (../ramdisk/rootfs) Initramfs source file(s)
  4.     (0) User ID to map to 0 (user root)
  5.     (0) Group ID to map to 0 (group root)
  6.     [*] Support initial ramdisks compressed using gzip

     对于initramfs,就可以不用在去配置file system下面的那些个文件系统选项,也可以去掉块设备里面列出的关于ramdisk的相关选项。
     这里是可以指定你的rootfs的目录的,内核会将其与img镜像编在一起,生成的initramfs根文件系统镜像在Linux源码树的usr目录下。名字叫initramfs_data.cpio.gz,它是gz格式的压缩文件。我的一个6.6M的rootfs和2.5的img,合并之后只有大概5M左右,比较理想。这对于Flash大小敏感的项目来说,是一个很理想的选择。
     在作为前期内核调试的时候,这个方法应该是十分实用的,可以不要在去单独编译根文件系统。

     具体可以参照

     相应的在uboot中的配置可以修改为

  1. bootargs=root=/dev/ram0 rw console=ttyS0,115200 mem=64mb
  2. bootcmd=mtdparts default; nand read 0x40008000 0x100000 0x800000; bootm 0x40008000;

     这里也就是只要读一个uImage就行了,已经包含了rootfs镜像了。

相关参考:

《ARM嵌入式Linux系统开发技术详解》杨水清等

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bluesky_kun2013-04-18 15:00:42

3、initramfs文件系统
这个initramfs文件系统中的配置时
General setup --->
  [*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support
    (../ramdisk/rootfs) Initramfs source file(s)
    (0) User ID to map to 0 (user root)
    (0) Group ID to map to 0 (group ro