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
- 查看系统可用的ramdisk
- #ls -al /dev/ram*
- 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
- #mke2fs /dev/ram0
- 这个命令就格式化了一个ramdisk,出现以下提示:
- mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
- Filesystem label=
- OS type: Linux
- Block size=1024 (log=0)
- Fragment size=1024 (log=0)
- Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
- 16384 inodes, 65536 blocks
- 3276 blocks (5.00%) reserved for the super user
- First data block=1
- Maximum filesystem blocks=67108864
- 8 block groups
- 8192 blocks per group, 8192 fragments per group
- 2048 inodes per group
- Superblock backups stored on blocks:
- 8193, 24577, 40961, 57345
- Writing inode tables: done
- Writing superblocks and filesystem accounting information: done
- This filesystem will be automatically checked every 36 mounts or
- 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
- #!/bin/bash
- # Housekeeping...clean before img
- rm -f /tmp/ramdisk.img
- # Ramdisk Constants
- # 80M = 80 * 1024 * 1024
- RDSIZE=8192
- BLKSIZE=1024
- # Create an empty ramdisk image
- dd if=/dev/zero of=/tmp/ramdisk.img bs=$BLKSIZE count=$RDSIZE
- # Make it an ext2 mountable file system
- /sbin/mke2fs -F -m 0 -b $BLKSIZE /tmp/ramdisk.img $RDSIZE
- # Mount it so that we can populate
- mkdir -p /mnt/ramdisk
- mount /tmp/ramdisk.img /mnt/ramdisk -t ext2 -o loop
- # Populate the filesystem (subdirectories)
- cp -ar ./rootfs/* /mnt/ramdisk/
- mkdir -p /mnt/ramdisk/sys
- mkdir -p /mnt/ramdisk/proc
- mkdir -p /mnt/ramdisk/var
- mkdir -p /mnt/ramdisk/tmp
- mkdir -p /mnt/ramdisk/mnt
- mkdir -p /mnt/ramdisk/dev
- # Finish up...
- umount /mnt/ramdisk
- cp /tmp/ramdisk.img ./
- 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
- #mount ramdisk.img /mnt/ -o loop
- #ls /mnt
- 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:
- define CONFIG_BOOTARGS "root=/dev/ram0 rw console=ttyS0,115200 mem=64mb initrd=0x41000000,0x800000 init=/linuxrc"
- 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、General setup --->
- [*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support
- 2、File systems --->
- <*> Second extended fs support
- 3、Device Drivers --->
- [*] Block devices --->
- --- Block devices
- <*> Loopback device support
- <*> Cryptoloop Support
- <*> RAM block device support
- (16) Default number of RAM disks
- (8192) Default RAM disk size (kbytes)
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
- #mkdir /mnt/ramfs
- #mount -t ramfs none /mnt/ramfs
- 注意ramfs没有对应的/dev/设备节点
- 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)
- #mount -t ramfs none /mnt/ramfs -o maxsize=2000
- 另外,在/etc/rc.d等文件里面会看到这样的内容
- #mount -t tmpfs tmpfs /var -o size=512k
- #mkdir -p /var/tmp
- #mkdri -p /var/log
- #ln -s /var/tmp /tmp
- 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。
- 也可将ramfs的一个项添加到/etc/fstab中,语法为
- tmpfs /var tmpfs size=32m 0 0
- 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
- 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 root)
- [*] 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
- bootargs=root=/dev/ram0 rw console=ttyS0,115200 mem=64mb
- 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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