嵌入式linux下的文件系统.docx
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嵌入式linux下的文件系统
嵌入式linux下常见的文件系统
RomFS：
只读文件系统，可以放在ROM空间，也
可以在系统的RAM中，嵌入式linux中常用来作
根文件系统
•RamFS：
利用VFS自身结构而形成的存文件系
统，使用系统的RAM空间
•JFFS/JFFS2：
为Flash设计的日志文件系统
•Yaffs：
专门为NandFlash设计
•proc：
为核和核模块将信息发送给进程提
供一种机制，可以查看系统模块装载的信息
•devFS：
设备文件系统
Linux上的Ext2fs
•支持4TB存储、文件名称最长1012字符
•可选择逻辑块
•快速符号
•Ext2不适合flash设备
•是为象IDE设备那样的块设备设计的，逻辑块大小必
须是512byte、1KB、2KB等
•没有提供对基于扇区的擦除／写操作的良好管理
•如果在一个扇区中擦除单个字节，必须将整个扇区复制到
RAM，然后擦除，再重写入
•在出现电源故障时，Ext2fs是不能防止崩溃的
•文件系统不支持损耗平衡，缩短了flash的寿命
jffs/jffs2文件系统的优缺点
•日志文件系统
•提供了更好的崩溃、掉电安全保护
•jffs2支持对flash的均匀磨损
•在扇区级别上执行闪存擦除／写／读操作要
比Ext2文件系统好
•文件系统接近满时，JFFS2会大大放慢运行
速度——垃圾收集
Nand上yaffs文件系统的优势
•专门为Nandflash设计的日志文件系统
•jffs／jffs2不适合大容量的Nandflash
•jffs的日志通过jffs_node建立在RAM中，占用
RAM空间：
对于128MB的Nand大概需要4MB的空间
来维护节点
•启动的时候需要扫描日志节点，不适合大容量
的Nandflash
•FAT系统没有日志
编译yaffs文件系统
•mtd的最新补丁升级？
•接口更新，适合与yaffs
•与原有的mtd驱动程序不兼容，需要重写
•如果使用旧mtd驱动需要定义Makefile中
MTD_OLD=-DCONFIG_YAFFS_USE_OLD_MTD
•参考文档：
yaffs-rootfs-howto
•最新版的yaffs：
.aleph1.co.uk/armlinux/projects/yaffs
使用yaffs文件系统
•通过cat/proc/yaffs命令可以看到yaffs系
统的相关信息
•mount-tyaffs/dev/mtdblock/0/mnt/ya
ffs
关于Linux文件系统
JFFS全称为：
TheJournallingFlashFileSystem（日志闪存文件系统）最初由瑞典的AxisCommunications开发，RedHat的DavidWoodhouse对它进行了改进。
作为用于微型嵌入式设备的原始闪存芯片的实际文件系统而出现。
JFFS文件系统是日志结构化的，这意味着它基本上是一长列节点。
每个节点包含有关文件的部分信息—可能是文件的名称、也许是一些数据。
相对于Ext2fs，JFFS因为有以下这些优点而在无盘嵌入式设备中越来越受欢迎：
1JFFS在扇区级别上执行闪存擦除／写／读操作要比Ext2文件系统好。
2JFFS提供了比Ext2更好的崩溃／掉电安全保护。
当需要更改少量数据时，Ext2文件系统将整个扇区复制到存（DRAM）中，在存中合并新数据，并写回整个扇区。
这意味着为了更改单个字，必须对整个扇区（64KB）执行读／擦除／写例程—这样做的效率非常低。
要是运气差，当正在DRAM中合并数据时，发生了电源故障或其它事故，那么将丢失整个数据集合，因为在将数据读入DRAM后就擦除了闪存扇区。
JFFS附加文件而不是重写整个扇区，并且具有崩溃／掉电安全保护这一功能。
3这可能是最重要的一点：
JFFS是专门为象闪存芯片那样的嵌入式设备创建的，所以它的整个设计提供了更好的闪存管理。
要构建JFFS文件系统，首先要有硬件设备FLASH及支持JFFS文件系统的操作系统。
摘要：
本文主要分析了uclinux2.4核的jffs文件系统机制。
希望能对基于uclinux开发产品的广大工程师有所帮助。
关键词：
uclinuxvfsjffs
申明：
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发布本文的目的是希望它能对读者有用，但没有任何担保，甚至没有适合特定目的的隐含的担保。
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一、flash读写的特殊性
对于嵌入式系统，flash是很常见的一种设备，而大部分的嵌入式系统都是把文件系统建立在flash之上，由于对flash操作的特殊性，使得在flash上的文件系统和普通磁盘上的文件系统有很大的差别，对flash操作的特殊性包括：
（1）不能对单个字节进行擦除，最小的擦写单位是一个block，有时候也称为一个扇区。
典型的一个block的大小是64k。
不同的flash会有不同，具体参考flash芯片的规。
（2）写操作只能对一个原来是空（也就是该地址的容是全f）的位置操作，如果该位置非空，写操作不起作用，也就是说如果要改写一个原来已经有容的空间，只能是读出该sector到ram，在ram中改写，然后写整个sector。
由于这些特殊写，所以在flash这样的设备上建立文件也有自己独特的特点，下面我们就以jffs为例进行分析。
二、jffs体系结构介绍
1、存储结构
在jffs中，所有的文件和目录是一样对待的，都是用一个jffs_raw_inode来表示
整个flash上就是由一个一个的rawinode排列组成，一个目录只有一个rawinode，对于文件则是由一个或多个rawinode组成。
2、文件组成
在文件系统mount到flash设备上的时候，会扫描flash，从而根据flash上的所有属于一个文件的rawinode建立一个jffs_file结构以及nodelist。
下面的图显示了一个文件的组成
一个文件是由若干个jffs_node组成，每一个jffs_node是根据flash上得jffs_raw_inode而建立的，jffs_file主要维护两个链表
版本链表：
主要是描述该node创建的早晚，就是说version_head指向的是一个最老的node，也就意味着垃圾回收的时候最该回收的就是这个最老的node。
区域链表：
这个链表主要是为读写文件创建的，version_head指向的node代表的文件数据区域是0~~~n-1之后依次的节点分别是n~~~m-1m~~~~o-1…….其中n
3、操作
对文件的读操作应该是比较简单，但是写操作，包括更改文件名等操作都是引起一个新的jffs_node的诞生，同时要写一个相映的rawinode到flash上，这样的操作有可能导致前面的某个jffs_node上面的数据完全失效，从而导致对应flash上的rawinode的空间成为dirty。
下面举一个例子可能会更清楚一些。
一个文件的rangelist是由上面的三个jffs_node组成，当我们做如下写操作的时候
lseek（fd,10,SEEK_SET）;
write（fd,buf,40）;
第一个和最后一个node被截短了，第二个node完全被新数据替换，该node会从链表上摘下来，flash上空间变成dirty。
如果做如下写操作的时候
lseek（fd,23,SEEK_SET）;
write（fd,buf,5）;
此时，第二个node被分裂成两个node，同时产生一个新的node，range链表的元素变成五个。
基于Linux2.6的YAFFS文件系统移植
v1.0,2005-6-6
一、YAFFS文件系统简介
YAFFS，YetAnotherFlashFileSystem，是一种类似于JFFS/JFFS2的专门为Flash设计的嵌入式文件系统。
与JFFS相比，它减少了一些功能，因此速度更快、占用存更少。
YAFFS和JFFS都提供了写均衡，垃圾收集等底层操作。
它们的不同之处在于：
（1）、JFFS是一种日志文件系统，通过日志机制保证文件系统的稳定性。
YAFFS仅仅借鉴了日志系统的思想，不提供日志机能，所以稳定性不如JAFFS，但是资源占用少。
（2）、JFFS中使用多级链表管理需要回收的脏块，并且使用系统生成伪随机变量决定要回收的块，通过这种方法能提供较好的写均衡，在YAFFS中是从头到尾对块搜索，所以在垃圾收集上JFFS的速度慢，但是能延长NAND的寿命。
（3）、JFFS支持文件压缩，适合存储容量较小的系统；YAFFS不支持压缩，更适合存储容量大的系统。
YAFFS还带有NAND芯片驱动，并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和VFS，直接对文件进行操作。
NANDFlash大多采用MTD+YAFFS的模式。
MTD（MemoryTechnologyDevices，存技术设备）是对Flash操作的接口，提供了一系列的标准函数，将硬件驱动设计和系统程序设计分开。
二、YAFFS文件系统的移植
yaffs代码可以从.aleph1.co.uk/armlinux/projects/下载（yaffs代码包括yaffs_ecc
.c，yaffs_fileem.c，yaffs_fs.c，yaffs_guts.c，yaffs_mtdif.c，yaffs_ramem.c。
）
表一Yaffs文件系统源代码相关文件及功能描述
文件名功能
yaffs_ecc.cECC校验算法
yaffs_fileem.c测试flash
yaffs_fs.c文件系统接口函数
yaffs_guts.cYaffs文件系统算法
yaffs_mtdif.cNAND函数
yaffs_ramem.cRamdisk实现
1.核中没有YAFFS，所以需要自己建立YAFFS目录，并把下载的YAFFS代码复制到该目录下面。
#mkdirfs/yaffs
#cp*.c（yaffssourcecode）fs/yaffs
2.修改fs/Kconfig，使得可以配置yaffs:
source"fs/yaffs/Kconfig"
3．修改fs/makefile，添加如下容：
obj-$（CONFIG_YAFFS_FS）+=yaffs/
4.在fs目录下生成yaffs目录，并在里面生成一个makefile和Kconfig
Makefile容为：
yaffs-objs:
=yaffs_fs.oyaffs_guts.oyaffs_mtdif.oyaffs_ecc.o
EXTRA_CFLAGS+=$（YAFFS_CONFIGS）-DCONFIG_KERNEL_2_6
Kconfig容为：
#
#YAFFSfilesystemconfigurations
#
configYAFFS_FS
tristate"YetAnotherFlashFilingSystem（YAFFS）filesystemsupport"
help
YAFFS,forYetAnotherFlashFilingSystem,isafilingsystem
optimisedforNANDFlashchips.
TocompiletheYAFFSfilesystemsupportasamodule,chooseMhere:
themodulewillbecalledyaffs.
Ifunsure,sayN.
FurtherinformationonYAFFSisavailableat
<.aleph1.co.uk/yaffs/>.
configYAFFS_MTD_ENABLED
bool"NANDmtdsupport"
dependsonYAFFS_FS
help
ThisaddstheyaffsfilesystemsupportforworkingwithaNANDmtd.
Ifunsure,sayY.
configYAFFS_RAM_ENABLED
bool"yaffsramfilesystemsupport"
dependsonYAFFS_FS
help
Thisaddstheyaffsramfilesystemsupport.Nicefortestingonx86,
butuses2MBofRAM.Don'tenableforNAND-basedtargets.
Ifunsure,sayN.
comment"WARNING:
mtdand/oryaffsramsupportshouldbeselected"
dependsonYAFFS_FS&&!
YAFFS_MTD_ENABLED&&!
YAFFS_RAM_ENABLED
configYAFFS_USE_OLD_MTD
bool"Oldmtdsupport"
dependsonYAFFS_FS&&0
help
EnablethistousetheoldMTDstuffthatdidnothaveyaffssupport.
Youcanusethistogetaroundcompilationproblems,butthebest
thingtodoistoupgradeyourMTDsupport.Youwillgetbetterspeed.
Ifunsure,sayN.
configYAFFS_USE_NANDECC
bool"UseECCfunctionsofthegenericMTD-NANDdriver"
dependsonYAFFS_FS
defaulty
help
ThisenablestheECCfunctionsofthegenericMTD-NANDdriver.
Thiswillnotworkifyouareusingtheoldmtd.
NBUseNANDECCdoesnotworkatpresentwithyaffsram.
Ifunsure,sayY.
configYAFFS_ECC_WRONG_ORDER
bool"UsethesameeccbyteorderasStevenHill'snand_ecc.c"
dependsonYAFFS_FS
help
Thismakesyaffs_ecc.cusethesameeccbyteorderas
StevenHill'snand_ecc.c.Ifnotset,thenyougetthe
sameeccbyteorderasSmartMedia.
Ifunsure,sayN.
configYAFFS_USE_GENERIC_RW
bool"UseLinuxfilecachinglayer"
defaulty
dependsonYAFFS_FS
help
Usegeneric_read/generic_writeforreading/writingfiles.This
enablestheuseoftheLinuxfilecachinglayer.
Ifyoudisablethis,thencachingisdisabledandfileread/write
isdirect.
Ifunsure,sayY.
configYAFFS_USE_HEADER_FILE_SIZE
bool"Useobjectheadersize"
dependsonYAFFS_FS
help
Whentheflashisscanned,twofilesizesareconstructed:
*Thesizetakenfromtheobjectheaderforthefile.
*Thesizefiguredoutbyscanningthedatachunks.
Ifthisoptionisenabled,thentheobjectheadersizeisused,
otherwisethescannedsizeisused.
Ifunsure,sayN.
configYAFFS_DISABLE_CHUNK_ERASED_CHECK
bool"Turnoffdebugchunkerasecheck"
dependsonYAFFS_FS
defaulty
help
Enablingthisturnsoffthetestthatchunksareerasedinflash
beforewritingtothem.Thisissafe,sincethewriteverification
willfail.Suggestenablingthetest（ie.sayN）
duringdevelopmenttohelpdebugthings.
Ifunsure,sayY.
#configYAFFS_DISABLE_WRITE_VERIFY
#bool"Disablewriteverify（DANGEROUS）"
#dependsonYAFFS_FS&&EXPERIMENTAL
#help
#Iamseverelyreluctanttoprovidethisconfig.Disablingthe
#verificationisnotagoodthingtodosinceNANDwritescan
#failsilently.Disablingthewriteverificationwillcauseyour
#teethtorot,ratstoeatyourcornandgiveyousplitends.
#Youhavebeenwarned.ie.Don'tuncommentthefollowingline.
#
#Ifunsure,sayN.
#
configYAFFS_SHORT_NAMES_IN_RAM
bool"CacheshortnamesinRAM"
dependsonYAFFS_FS
defaulty
help
Ifthisconfigisset,thenshortnamesarestoredwiththe
yaffs_Object.Thiscostsanextra16bytesofRAMperobject,
butmakeslook-upsfaster.
Ifunsure,sayY.
5．在/arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c找到smdk_default_nand_part结构，修改nand分区，如下：
structmtd_partitionsmdk_default_nand_part[]={
[0]={
.name="vivi",
.size=0x00020000,
.offset=0x00000000,
},
[1]={
.name="param",
.size=0x00010000,
.offset=0x00020000,
},
[2]={
.name="kernel",
.size=0x00100000,
.offset=0x00030000,
},
[3]={
.name="root",
.size=0x01900000,
.offset=0x00130000,
},
[4]={
.name="user",
.size=0x025d0000,
.offset=0x01a30000,
}
};
注：
此分区要结合vivi里面的分区来进行设置。
6．配置核时选中MTD支持：
MemoryTechnologyDevices（MTD）--->
<*>MemoryTechnologyDevice（MTD）support
MTDpartitioningsupport
……
---UserModulesAndTranslationLayers
<*>DirectchardeviceaccesstoMTDdevices
<*>CachingblockdeviceaccesstoMTDdevices
……
NANDFlashDeviceDrivers--->
<*>NANDDeviceSupport
<*>NANDFlashsupportforS3C2410SoC
S3C2410NANDdriverdebug
7．配置核时选中YAFFS支持：
Filesystems--->
Miscellaneousfilesystems--->
<*>YetAnotherFlashFilingSystem（YAFFS）filesystemsupport
NANDmtdsupport
UseECCfunctionsofthegenericMTD-NANDdriver
UseLinuxfilecachinglayer
Turnoffdebugchunkerasecheck
CacheshortnamesinRAM
8.编译核并将核下载到开发板的flash中。
三、Yaffs文件系统测试：
1.核启动之后，在启动信息里面可以
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