跟hoowa学做智能路由(十)：扩充RAM和FLASH

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前几篇好多人都说的内存太小了，FLASH太小了怎么办。那我们这章就介绍下怎么给路由器扩充内存和存储器。

站在玩家兴趣身份上来说，这章的内容会让以后更精彩，操作技术上也存在一些难度，请大家认真操作一次。

实现原理

在M150开发板上我们拥有3个USB接口以及1个TF卡接口，这些接口足够我们连接各种外部存储设备。

使用Linux的SWAP技术(交换内存分区技术，类似Windows虚拟内存)还可以让外部存储设备承担一部分内存工作，慢是慢了点，但是聊胜于无啊。

至于扩展Flash的容量，我们有两种技术：

1. 外部磁盘替换/overlay可写分区，这样不论多大的数据就都是存储在外部磁盘上了。
2. 使用16MB的SPI Flash，这样不用扩展外置磁盘了， 但是要是做网络存储还是不够。
3. 外置磁盘不替换任何存储，只加载为/mnt/extdisk一个文件夹，需要的数据可以移动到/mnt/extdisk中。

关于供电部分，外置磁盘的供电在开发板上三个USB口也就差不多1A，移动硬盘要消耗500ma，而外置音箱也要消耗500ma，如果所接入的外置设备比较多，要解决供电问题，唯一的方法就是采用独立供电。很多外置磁盘带独立供电的，可以单独连接一个电源。

外部磁盘替换FLASH可写分区的原理

在我们没有启用外置磁盘之前系统是这样启动的：

从内核首先启动加载了只读分区部分,然后再挂载可写分区部分，一直到之后的乱七八糟工作......

kernel-->rootfs(/rom)-->FLASH可写分区(/overlay)-->..... (/overlay=mtd3)

在我们启动了外置磁盘之后是这样的顺序：

从内核首先启动加载了只读分区部分,然后再挂载可写分区部分,在可写分区中发现了fstab(文件系统加载配置)配置,通过该配置挂载外部磁盘为可写分区(卸载掉之前挂载的可写分区)，一直到之后的乱七八糟工作......

kernel-->rootfs(/rom)-->FLASH可写分区(/overlay)-->fstab-->外部磁盘(/overlay) (/overlay=/dev/sd[N][X])

最大的区别在于，当FLASH可写分区被挂载之后(外部磁盘模式)将通过fstab重新的将外部磁盘挂载为/overlay替换掉FLASH可写分区的位置。

存储器选型介绍

移动硬盘：在M150的电路板上有三个USB2.0接口均可以用来连接移动硬盘，请使用2.5寸或1.8寸移动硬盘，M150的外部供电至少要达到12V 1A才能带动一块硬盘，推荐使用支持独立供电的移动硬盘。硬盘的优势是，没有擦写次数限制，速度快，并且性能也比较好。

FLASH闪存：闪存技术存储现在很普遍，M150支持TF卡和U盘两种闪存存储方式，闪存选购时请注意数据存储技术有区别：

1. SLC: Single Layer Cell 单层单元, SLC的特点是成本高、容量小、速度快，每个存储单元有1bit数据，每个单元可擦写次数可达到10万次，一般使用在工业级产品和服务器级的SSD中，如果你的设备主要提供频繁擦写，使用SLC比较适合，但是其价格也要贵很多。
2. MLC: Multi-Level Cell多层单元，在相同的单元密度下可存储2bit数据，这个是目前市面上消费级SSD使用的最主要存储技术，但是由于密度增加和算法原因，每个单元理论可擦写次数为3000-10000次。
3. TLC: Triple-level cell多倍单元，在相同的单元密度下可存储3bit数据，这个是目前低价位U盘常用的，其特点是密度大成本低，缺点是速度慢，容易损坏，每个单元理论可擦写次数为500-1000次。

所以在这里hoowa推荐，如果你要做网络存储，使用移动硬盘是写文件最快的(最好独立给移动硬盘有一个供电)，理论连续写速度可以达到20MB/s(实际在10MB/s以内，USB的限制)；如果使用U盘或TF卡，写速度相对比较慢，如果不做网络存储也无所谓了。

让系统识别外置磁盘

在这里到以后的操作流程需要保证设备连接外网，如果你的外网连接有问题，请参考前几章的教程重新排查。

第一步: 安装驱动和工具包

在保证设备已经能连接外网的情况下执行以下指令：

root@SmartRouter:/# opkg update
root@SmartRouter:/# opkg install kmod-usb-core kmod-usb-ohci kmod-usb-uhci kmod-usb2
root@SmartRouter:/# opkg install kmod-usb-storage kmod-usb-storage-extras kmod-fs-ext4 kmod-fs-vfat kmod-nls-utf8 kmod-nls-cp437
root@SmartRouter:/# opkg install usbutils fdisk block-mount e2fsprogs blkid

执行过程中会有很多安装包安装状态提示，只要提示不是报错就不用理会。

重新启动系统使相关驱动加载进入内核：

root@SmartRouter:/# reboot

第二步: 检测外置磁盘

检测U盘和移动硬盘的方法一样，直接插入存储设备，等待片刻后执行以下指令看到(40G 1.8寸移动硬盘举例)：

root@SmartRouter:/# fdisk -l

Disk /dev/mtdblock0: 128 KiB, 131072 bytes, 256 sectors
.....

Disk /dev/sdb: 37.3 GiB, 40007759872 bytes, 78140156 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x13015f0b

....

检测TF卡方式有点区别，TF卡没有自动上电功能，首先给开发板断电，然后插入TF卡，然后再给开发板上电，之后执行以下指令：

root@SmartRouter:/# fdisk -l

Disk /dev/mtdblock0: 128 KiB, 131072 bytes, 256 sectors
......

Disk /dev/sda: 3.7 GiB, 3995074560 bytes, 7802880 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x00000000

....

以上检测其中的Disk /dev/sda的/dev/sda就是外置磁盘的设备符号，这个设备符号不是固定不变的，随着驱动顺序可能会产生变化，但是现在我们要记住这个设备符号。

在我们的开发板上，设备符号总是以/dev/sd[X][n]方式显示的。其中X表明设备符号，n表明分区符号。

每个插入系统的存储设备根据顺序是有变化的，在开发板上：

• /dev/sda 第一个插入的USB存储设备，也可能是TF卡
• /dev/sda1 第一个插入的USB存储设备的第一个分区
• /dev/sda2 第一个插入的USB存储设备的第二个分区
• /dev/sdb 第二个插入的USB存储设备，也可能是TF卡
• /dev/sdc 第三个插入的USB存储设备，也可能是TF卡
• .....

切记：

1. 如果设备重启，顺序可能会产生变化，/dev/sda可能会变成/dev/sdb的，不过后续我们有办法解决。
2. 在下面的操作流程，不论是TF卡，还是U盘或移动硬盘，都是相同的，唯一不同的就是设备符号，每次检查设备符号都要使用fdisk -l这个指令。
3. 再唠叨一次，设备符号是会变化的，每次操作时候要fdisk -l查看。

格式化和分区

hoowa使用了一个320GB的2.5寸移动硬盘做演示，各位用什么都可以，没有硬性规定(硬盘速度快点)。

第一步: 对设备进行分区

hoowa计划的分区结构是这样：2GB SWAP交换内存分区，余下的容量作为新的外置可写分区系统。

我们使用linux下的分区指令fdisk来进行操作，这次启动hoowa磁盘被识别成为了/dev/sda(记住这里要看你自己的设备符号是什么，不能直接抄hoowa的举例)：

输入p指令查看当前磁盘分区情况：

输入d指令删除掉旧分区(如果你有多个分区删除程序会让你输入删除哪一个范围是1到4，如果只有一个会默认删除掉)：

一直删除到没有分区为止：

输入n指令创建分区：

输入p创建主"分区1"：

输入开始位置直接回车,结束位置填写+2G表示容量为2GB:

输入t指令修改这个分区类型为SWAP交换内存(编号为82的分区类型)：

 

再创建第二个分区：

在结束位置这里直接按回车，表示使用全部容量：

查看当前分区是否OK：

保存分区到磁盘上：

重新启动系统，有时候这一步的操作会出现内核表没有更新：

root@SmartRouter:/# reboot

第二步: 格式化

sda2分区是用来存放数据的，因此需要格式化。
hoowa向大家推荐使用ext3或ext4分区类型进行格式化，这样速度和稳定性都比较好。

由于重新启动后磁盘的设备符号可能变化，因此这里hoowa又看了一次当前的状态：

root@SmartRouter:/# fdisk -l
……

 

这里/dev/sda1的类型为82，Linux swap表示它是交换内存分区；/dev/sda2的类型是83， Linux表示它是文件系统分区。

使用ext4文件系统格式化/dev/sda2作为外置可写分区：

格式化swap交换分区/dev/sda1：

 

用外置磁盘替换FLASH可写分区

第一步: 将/overlay内容都复制到外置磁盘上

这里hoowa的外置磁盘上根分区设备符号为/dev/sda2(记住上面讲的，要看你自己的设备符号是什么，不能直接抄hoowa的举例sda2)。

创建和挂载外部磁盘的文件分区：

root@SmartRouter:/# mkdir /mnt/extdisk
root@SmartRouter:/# mount /dev/sda2 /mnt/extdisk

复制文件：

root@SmartRouter:/# tar -C /overlay -cvf - . | tar -C /mnt/extdisk -xf -
root@SmartRouter:/# sync

卸载外部磁盘：

root@SmartRouter:/# umount /mnt/extdisk

第二步: 读取出外置磁盘的UUID编号

使用磁盘设备符号挂载太危险了，因为它可能变化，这次是/dev/sda下次你随便接入个其他什么设备可能变成/dev/sdb了，这怎么得了啊。

我们要用UUID了，UUID编号的作用就像身份证，不论磁盘的设备符号怎么变化，UUID是不改变的(如果改变了跟顺序没关系，可能是分区本身有变化了)。

先读出UUID我们下一步要使用：

每个分区的UUID都不同，这里我们记住/dev/sda2的，因为这个是我们要准备做可写分区的部分。在hoowa的这个硬盘上它是"0af3648e-a204-4e8d-b6a1-31cb6e8ce3ed"，每台机器不一样，这玩意不能直接抄啊。

第三步: 设置系统启动自动挂载外部磁盘

现在我们写的文件还是FLASH可写分区。/etc/config/fstab配置文件是挂载记录(现在还是修改FLASH可写分区的，只有这么修改才能实现转换，记得10.2咋讲的不)。

文件结构：

#自动挂载部分
config global automount
......
#自动交换区挂载
config global autoswap
......
#静态挂载(匿名段配置，可以有多个相同的)
config mount
......

fstab配置config global automount段 可选参数：

键 值 必须设置 说明
from_fstab 1 是 在hotplug执行的时候挂载，值为1表示打开，可选参数: 0 禁用，1 启用
anon_mount 0 是 当hotplug执行到挂载的时候，自动挂载匿名(无config mount配置)的磁盘到/mnt/下。可选参数: 0 禁用，1 启用

fstab配置global autoswap段 可选参数:
键 值 必须设置 说明
from_fstab 1 是 在hotplug执行的时候挂载，值为1表示打开，可选参数: 0 禁用，1 启用
anon_swap 1 是 自动挂载任何一个外置磁盘上的交换区，可选参数: 0 禁用，1 启用

fstab配置config mount段 该段为匿名段可重复存在，可选参数:
键 值 必须设置 说明
target 字符串 是 被挂载的位置
device 字符串 否 被挂载的设备符号，如果采用uuid方式挂载可以不配置，可选参数通过fdisk -l查看具体要挂载设备符号
uuid 字符串 否 被挂载的设备UUID号，不能跟device一起使用。
fstype 字符串 是 分区文件系统类型，可选参数: ext4 / ext3 / fat32
options 字符串 否 挂载时候所使用的参数，如果是ext3 / ext4 可以填写: rw,sync 表示同步允许读写，如果是只读修改为ro,sync
enabled 数值 是 是否启用，可选参数: 0 禁用，1 启用
enabled_fsck 数值 是 是否在挂载的时候检测文件系统是否异常，可选参数: 0 禁用，1 启用

举例：使用UCI直接修改/etc/config/fstab配置文件

清理掉fstab旧配置：