2022年嵌入式linux文件系统各种类型 .pdf

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1、Linux 文件系统比较Linux 支持多种文件系统，包括ext2 、ext3 、vfat 、ntfs 、iso9660 、jffs 、romfs 和 nfs 等，为了对各类文件系统进行统一管理，Linux 引入了虚拟文件系统VFS(Virtual File System)，为各类文件系统提供一个统一的操作界面和应用编程接口。Linux 启动时，第一个必须挂载的是根文件系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。之后可以自动或手动挂载其他的文件系统。因此，一个系统中可以同时存在不同的文件系统。不同的文件系统类型有不同的特点，因而根据存储设备的硬件特性、系统需求等有不同的

2、应用场合。在嵌入式 Linux 应用中，主要的存储设备为RAM(DRAM, SDRAM) 和 ROM(常采用 FLASH 存储器 )，常用的基于存储设备的文件系统类型包括：jffs2, yaffs, cramfs, romfs, ramdisk, ramfs/tmpfs等。1. 基于 FLASH 的文件系统Flash( 闪存 )作为嵌入式系统的主要存储媒介，有其自身的特性。Flash 的写入操作只能把对应位置的1 修改为 0，而不能把0 修改为 1(擦除 Flash 就是把对应存储块的内容恢复为1)，因此，一般情况下，向Flash 写入内容时，需要先擦除对应的存储区间，这种擦除是以块(bloc

3、k) 为单位进行的。闪存主要有NOR 和 NAND 两种技术 (简单比较见附录)。Flash 存储器的擦写次数是有限的，NAND 闪存还有特殊的硬件接口和读写时序。因此，必须针对Flash 的硬件特性设计符合应用要求的文件系统；传统的文件系统如 ext2 等，用作Flash 的文件系统会有诸多弊端。在嵌入式Linux 下， MTD(Memory Technology Device,存储技术设备)为底层硬件 (闪存 )和上层 (文件系统 )之间提供一个统一的抽象接口，即Flash 的文件系统都是基于MTD 驱动层的 (参见上面的Linux 下的文件系统结构图)。使用 MTD 驱动程序的主要优点在

4、于，它是专门针对各种非易失性存储器(以闪存为主 )而设计的，因而它对Flash 有更好的支持、管理和基于扇区的擦除、读/ 写操作接口。顺便一提，一块Flash 芯片可以被划分为多个分区，各分区可以采用不同的文件系统；两块Flash 芯片也可以合并为一个分区使用，采用一个文件系统。即文件系统是针对于存储器分区而言的，而非存储芯片。(1) jffs2 JFFS文件系统最早是由瑞典Axis Communications公司基于Linux2.0 的内核为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，最初是针对RedHat 公司的嵌入式产品eCos 开发的嵌

5、入式文件系统，所以JFFS2 也可以用在Linux, uCLinux中。Jffs2: 日志闪存文件系统版本2 (Journalling Flash FileSystem v2) 主要用于NOR 型闪存，基于MTD 驱动层，特点是：可读写的、支持数据压缩的、基于哈希表的日志型文件系统，并提供了崩溃/掉电安全保护，提供“ 写平衡 ” 支持等。缺点主要是当文件系统已满或接近满时，因为垃圾收集的关系而使jffs2 的运行速度大大放慢。目前 jffs3 正在开发中。 关于 jffs 系列文件系统的使用详细文档，可参考 MTD 补丁包中mtd-jffs-HOWTO.txt。jffsx 不适合用于NAND

6、闪存主要是因为NAND 闪存的容量一般较大，这样导致jffs 为维护日志节点所占用的内存空间迅速增大，另外，jffsx 文件系统在挂载时需要扫描整个FLASH 的内容，以找出所有的日志节点，建立文件结构，对于大容量的NAND 闪存会耗费大量时间。(2) yaffs ：Yet Another Flash File System yaffs/yaffs2是专为嵌入式系统使用NAND 型闪存而设计的一种日志型文件系统。与jffs2 相比，它减少了一些功能 (例如不支持数据压缩)，所以速度更快，挂载时间很短，对内存的占用较小。另外，它还是跨平台的文件系统，除了Linux 和 eCos，还支持WinCE

7、, pSOS 和 ThreadX 等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - yaffs/yaffs2自带 NAND 芯片的驱动，并且为嵌入式系统提供了直接访问文件系统的API，用户可以不使用Linux 中的 MTD 与 VFS，直接对文件系统操作。当然，yaffs 也可与 MTD 驱动程序配合使用。yaffs 与 yaffs2 的主要区别在于，前者仅支持小页(512 Bytes) NAND闪存，后者则可支持大页(2KB

8、) NAND闪存。同时，yaffs2 在内存空间占用、垃圾回收速度、读/ 写速度等方面均有大幅提升。(3) Cramfs ：Compressed ROM File System Cramfs 是 Linux 的创始人Linus Torvalds参与开发的一种只读的压缩文件系统。它也基于MTD 驱动程序。在 cramfs 文件系统中，每一页(4KB) 被单独压缩，可以随机页访问，其压缩比高达2:1, 为嵌入式系统节省大量的 Flash 存储空间，使系统可通过更低容量的FLASH 存储相同的文件，从而降低系统成本。Cramfs 文件系统以压缩方式存储，在运行时解压缩，所以不支持应用程序以XIP 方

9、式运行， 所有的应用程序要求被拷到RAM 里去运行，但这并不代表比Ramfs 需求的 RAM 空间要大一点，因为Cramfs 是采用分页压缩的方式存放档案，在读取档案时，不会一下子就耗用过多的内存空间，只针对目前实际读取的部分分配内存，尚没有读取的部分不分配内存空间，当我们读取的档案不在内存时，Cramfs 文件系统自动计算压缩后的资料所存的位置，再即时解压缩到RAM 中。另外，它的速度快，效率高，其只读的特点有利于保护文件系统免受破坏，提高了系统的可靠性。由于以上特性，Cramfs 在嵌入式系统中应用广泛。但是它的只读属性同时又是它的一大缺陷，使得用户无法对其内容对进扩充。Cramfs 映像

10、通常是放在Flash 中，但是也能放在别的文件系统里，使用loopback 设备可以把它安装别的文件系统里。(4) Romfs 传统型的Romfs 文件系统是一种简单的、紧凑的、只读的文件系统， 不支持动态擦写保存，按顺序存放数据，因而支持应用程序以XIP(eXecute In Place，片内运行 )方式运行，在系统运行时，节省RAM 空间。 uClinux 系统通常采用Romfs 文件系统。其他文件系统：fat/fat32也可用于实际嵌入式系统的扩展存储器(例如 PDA, Smartphone, 数码相机等的SD卡)， 这主要是为了更好的与最流行的Windows 桌面操作系统相兼容。ext

11、2 也可以作为嵌入式Linux 的文件系统，不过将它用于FLASH 闪存会有诸多弊端。2. 基于 RAM 的文件系统(1) Ramdisk Ramdisk 是将一部分固定大小的内存当作分区来使用。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。将一些经常被访问而又不会更改的文件(如只读的根文件系统)通过 Ramdisk 放在内存中，可以明显地提高系统的性能。在 Linux 的启动阶段，initrd 提供了一套机制，可以将内核映像和根文件系统一起载入内存。(2)ramfs/tmpfs Ramfs 是 Linus Torvalds开发的一种基于内存的文件系

12、统，工作于虚拟文件系统(VFS) 层，不能格式化，可以创建多个，在创建时可以指定其最大能使用的内存大小。(实际上， VFS 本质上可看成一种内存文件系统，它统一了文件在内核中的表示方式，并对磁盘文件系统进行缓冲。) Ramfs/tmpfs文件系统把所有的文件都放在RAM 中，所以读 /写操作发生在RAM 中，可以用 ramfs/tmpfs来存储一些临时性或经常要修改的数据，例如/tmp 和/var 目录，这样既避免了对Flash 存储器的读写损耗，也提高了数据读写速度。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理

13、 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - Ramfs/tmpfs相对于传统的Ramdisk 的不同之处主要在于：不能格式化，文件系统大小可随所含文件内容大小变化。Tmpfs 的一个缺点是当系统重新引导时会丢失所有数据。3. 网络文件系统NFS (Network File System) NFS 是由 Sun 开发并发展起来的一项在不同机器、不同操作系统之间通过网络共享文件的技术。在嵌入式Linux 系统的开发调试阶段，可以利用该技术在主机上建立基于NFS 的根文件系统，挂载到嵌入式设备，可以很方便地修改根文件系统的内容。以上讨论的都是基于存储设备

14、的文件系统(memory-based file system)，它们都可用作Linux 的根文件系统。实际上， Linux 还支持逻辑的或伪文件系统(logical or pseudo file system)，例如 procfs(proc文件系统 )，用于获取系统信息，以及devfs( 设备文件系统 )和 sysfs ，用于维护设备文件。附录： NOR 闪存与 NAND 闪存比较NOR FLASH 接口时序同SRAM,易使用读取速度较快擦除速度慢，以64-128KB 的块为单位写入速度慢 (因为一般要先擦除) 随机存取速度较快，支持XIP(eXecute In Place，芯片内执行)，适用于代码存储。在嵌入式系统中，常用于存放引导程序、根文件系统等。单片容量较小，132MB NAND FLASH 地址 / 数据线复用，数据位较窄读取速度较慢擦除速度快，以832KB 的块为单位写入速度快顺序读取速度较快，随机存取速度慢，适用于数据存储(如大容量的多媒体应用)。在嵌入式系统中，常用于存放用户文件系统等。单片容量较大，8128MB ，提高了单元密度名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -