linux根文件系统的区别[转载]

xiaoxiao2021-02-27  280

根文件系统一直以来都是所有类Unix操作系统的一个重要组成部分,也可以认为是嵌入式Linux系统区别于其他一些传统嵌入式操作系统的重要特征,它给 Linux带来了许多强大和灵活的功能,同时也带来了一些复杂性。我们需要清楚的了解根文件系统的基本结构,以及细心的选择所需要的系统库、内核模块和应用程序等,并配置好各种初始化脚本文件,以及选择合适的文件系统类型并把它放到实际的存储设备的合适位置。

一、几种常用的文件系统:

1、jffs2 JFFS嵌入式系统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开发的嵌入式文件系统,所以JFFS2也可以用在Linux, uCLinux中。 Jffs2: 日志闪存嵌入式系统文件系统版本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, pSOS和ThreadX等。   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) 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、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。

 

二、yaffs介绍

1、YAFFS文件系统简介

         YAFFS(Yet Another Flash File System)是第一个专门为NAND Flash存储器设计的 嵌入式文件系统,适用于大容量的存储设备;并且是在GPL(General Public License)协议下发布的,可在其网站免费获得源代码。          YAFFS 是基于 日志的文件系统,提供磨损平衡和掉电恢复的健壮性。它还为大容量的Flash 芯片做了很好的调整,针对启动时间和RAM 的使用做了优化。它适用于大容量的存储设备,已经在Linux 和WinCE 商业产品中使用。

2、详细内容

       YAFFS中,文件是以固定大小的数据块进行存储的,块的大小可以是512字节、1 024字节或者2 048字节。这种实现依赖于它能够将一个数据块头和每个数据块关联起来。每个文件(包括目录)都有一个数据块头与之相对应,数据块头中保存了ECC(Error Correction Code)和文件系统的组织信息,用于错误检测和坏块处理。充分考虑了NAND Flash的特点,YAFFS把这个数据块头存储在Flash的16字节备用空间中。当文件系统被挂载时,只须扫描存储器的备用空间就能将文件系统信息读入内存,并且驻留在内存中,不仅加快了文件系统的加载速度,也提高了文件的访问速度,但是增加了内存的消耗。

        为了在节省内存的同时提高文件 数据块的查找速度,YAFFS利用更高效的映射结构把文件位置映射到物理位置。文件的 数据段被组织成树型结构,这个树型结构具有32字节的节点,每个内部节点都包括8个指向其他节点的 指针,叶节点包括16个2字节的指向物理地址的指针。YAFFS在文件进行改写时总是先写入新的 数据块,然后将旧的数据块从文件中删除。这样即使在修改文件时意外掉电,丢失的也只是这一次修改数据的最小写入单位,从而实现了掉电保护,保证了 数据完整性。         结合贪心算法的高效性和随机选择的平均性,YAFFS实现了兼顾损耗平均和减小 系统开销的目的。当满足特定的小概率条件时,就会尝试随机选择一个可回收的页面;而在其他情况下,则使用贪心算法来回收最“脏”的块[2]。   3、原理简介         YAFFS文件系统是按层次结构设计的,分成以下4部分: yaffs_guts.c,文件系统的主要算法,这部分代码完全是用可移植的C语言编写的;yaffs_fs.c,Linux VFS层的接口;NAND 接口,yaffs_guts 和NAND 内存访问函数之间的包装层,例如调用Linux mtd 层或者RAM模拟层;可移植函数,服务的包装函数。最重要的一点是,为了获得更好的移植性,YAFFS提供直接调用的模式,这才使得我们有机会来实现YAFFS文件系统在C51系统上的移植。
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