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一文了解如何制作rootfs?

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如何制作rootfs?安排!想直奔主題的,直接跳到第四章。

一、分析

1. 文件系統(tǒng)簡介

理論上說一個嵌入式設(shè)備如果內(nèi)核能夠運行起來,且不需要運行用戶進(jìn)程的話,是不需要文件系統(tǒng)的,文件系統(tǒng)簡單的說就是一種目錄結(jié)構(gòu),由于 linux操作系統(tǒng)的設(shè)備在系統(tǒng)中是以文件的形式存在,將這些文件進(jìn)行分類管理以及提供和內(nèi)核交互的接口,就形成一定的目錄結(jié)構(gòu)也就是文件系統(tǒng),文件系統(tǒng)是為用戶反映系統(tǒng)的一種形式,為用戶提供一個檢測控制系統(tǒng)的接口。

根文件系統(tǒng),我認(rèn)為根文件系統(tǒng)就是一種特殊的文件系統(tǒng),那么根文件系統(tǒng)和普通的文件系統(tǒng)有什么區(qū)別呢?

由于根文件系統(tǒng)是內(nèi)核啟動時掛在的第一個文件系統(tǒng),那么根文件系統(tǒng)就要包括Linux啟動時所必須的目錄和關(guān)鍵性的文件;

例如Linux啟動時都需要有init目錄下的相關(guān)文件,在 Linux掛載分區(qū)時Linux一定會找/etc/fstab這個掛載文件等,根文件系統(tǒng)中還包括了許多的應(yīng)用程序bin目錄等,任何包括這些Linux 系統(tǒng)啟動所必須的文件都可以成為根文件系統(tǒng)。

Linux支持多種文件系統(tǒng),包括ext2、ext3、vfat、ntfs、iso9660、jffs、yaffs、romfs和nfs等,為了對各類文件系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理,Linux引入了虛擬文件系統(tǒng)VFS(Virtual File System),為各類文件系統(tǒng)提供一個統(tǒng)一的操作界面和應(yīng)用編程接口。

Linux啟動時,第一個必須掛載的是根文件系統(tǒng);若系統(tǒng)不能從指定設(shè)備上掛載根文件系統(tǒng),則系統(tǒng)會出錯而退出啟動。之后可以自動或手動掛載其他的文件系統(tǒng)。因此,一個系統(tǒng)中可以同時存在不同的文件系統(tǒng)。

不同的文件系統(tǒng)類型有不同的特點,因而根據(jù)存儲設(shè)備的硬件特性、系統(tǒng)需求等有不同的應(yīng)用場合。在嵌入式Linux應(yīng)用中,主要的存儲設(shè)備為 RAM(DRAM, SDRAM)和ROM(常采用FLASH存儲器),常用的基于存儲設(shè)備的文件系統(tǒng)類型包括:jffs2, yaffs, cramfs, romfs,ramdisk, ramfs/tmpfs等。

2.    基于FLASH的文件系統(tǒng)

2.1 Cramfs:Compressed ROM File System

它的速度快,效率高,其只讀的特點有利于保護(hù)文件系統(tǒng)免受破壞,提高了系統(tǒng)的可靠性。由于以上特性,Cramfs在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。

但是它的只讀屬性同時又是它的一大缺陷,使得用戶無法對其內(nèi)容對進(jìn)行擴(kuò)充。Cramfs映像通常是放在Flash中。

2.2 jffs2

Jffs2: 日志閃存文件系統(tǒng)版本2 (Journalling Flash FileSystem v2)

主要用于NOR型閃存,基于MTD驅(qū)動層,特點是:可讀寫的、支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮的、基于哈希表的日志型文件系統(tǒng),并提供了崩潰/掉電安全保護(hù),提供“寫平衡”支持等。

缺點主要是當(dāng)文件系統(tǒng)已滿或接近滿時,因為垃圾收集的關(guān)系而使jffs2的運行速度大大放慢。jffs不適合用于NAND閃存主要是因為NAND閃存的容量一般較大,這樣導(dǎo)致jffs為維護(hù)日志節(jié)點所占用的內(nèi)存空間迅速增大,另外,jffs 文件系統(tǒng)在掛載時需要掃描整個FLASH的內(nèi)容,以找出所有的日志節(jié)點,建立文件結(jié)構(gòu),對于大容量的NAND閃存會耗費大量時間。

2.3.yaffs:Yet Another Flash File System

yaffs/yaffs2是專為嵌入式系統(tǒng)使用NAND型閃存而設(shè)計的一種日志型文件系統(tǒng)。與jffs2相比,它減少了一些功能(例如不支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮),所以速度更快,掛載時間很短,對內(nèi)存的占用較小。另外,它還是跨平臺的文件系統(tǒng),除了Linux和eCos,還支持WinCE, pSOS和ThreadX等。yaffs/yaffs2自帶NAND芯片的驅(qū)動,并且為嵌入式系統(tǒng)提供了直接訪問文件系統(tǒng)的API,用戶可以不使用Linux中的MTD與 VFS,直接對文件系統(tǒng)操作。當(dāng)然,yaffs也可與MTD驅(qū)動程序配合使用。

yaffs與yaffs2的主要區(qū)別在于,前者僅支持小頁(512 Bytes) NAND閃存,后者則可支持大頁(2KB) NAND閃存。同時,yaffs2在內(nèi)存空間占用、垃圾回收速度、讀/寫速度等方面均有大幅提升。

2.4. 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS (Network File System)

NFS是由Sun開發(fā)并發(fā)展起來的一項在不同機器、不同操作系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)共享文件的技術(shù)。

在嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試階段,可以利用該技術(shù)在主機上建立基于NFS的根文件系統(tǒng),掛載到嵌入式設(shè)備,可以很方便地修改根文件系統(tǒng)的內(nèi)容。

所采用的工具:mkfs.cramfs,mkfs.jffs2,mkfs.yaffs

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