需要了解嵌入式Linux文件系统及其存储机制
嵌入式系统与通用pc机不同，一般没有硬盘这样的存储设备而是使用flash闪存芯片、小型闪存卡等专为嵌入式系统设计的存储装置，本文分析了嵌入式系统中常用的存储设备及其管理机制，介绍了常用的基于flash的文件系统类型。
1．嵌入式系统存储设备及其管理机制分析
构建适用于嵌入式系统的linux文件系统，必然会涉及到两个关键点，一是文件系统类型的选择，它关系到文件系统的读写性能、尺寸大小;另一个就是根文件系统内容的选择，它关系到根文件系统所能提供的功能及尺寸大小。
嵌入式设备中使用的存储器是像flash闪存芯片、小型闪存卡等专为嵌入式系统设计的存储装置。flash是目前嵌入式系统中广泛采用的主流存储器，它的主要特点是按整体/扇区擦除和按字节编程，具有低功耗、高密度、小体积等优点。目前，flash分为nor, nand两种类型。
nor型闪存可以直接读取芯片内储存的数据，因而速度比较快，但是价格较高。nor型芯片，地址线与数据线分开，所以nor型芯片可以像sram一样连在数据线上，对nor芯片可以“字”为基本单位操作，因此传输效率很高，应用程序可以直接在flash内运行，不必再把代码读到系统ram中运行。它与sram的最大不同在于写操作需要经过擦除和写入两个过程。
nand型闪存芯片共用地址线与数据线，内部数据以块为单位进行存储，直接将nand芯片做启动芯片比较难。nand闪存是连续存储介质，适合放大文件。擦除nor器件时是以64-128kb的块进行的，执行一个写入/擦除操作的时间为5s；擦除nand器件是以8-32kb的块进行的，执行相同的操作最多只需要4ms。
nand rash的单元尺寸几乎是nor器件的一半，由于生产过程更为简单，nand结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，也就相应地降低了价格。nor flash占据了容量为1―16mb闪存市场的大部分，而nand flash只是用在8―128mb的产品当中，这也说明nor主要应用在代码存储介质中，nand适合于数据存储。
寿命(耐用性)，在nand闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而nor的擦写次数是十万次。nand存储器除了具有10比1的块擦除周期优势，典型的nand块尺寸要比nor器件小8倍，每个nand存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些。
所有嵌入式系统的启动都至少需要使用某种形式的永久性存储设备，它们需要合适的驱动程序，当前在嵌入式linux中有三种常用的块驱动程序可以选择。
● blkmem驱动层
blkmem驱动是为uclinux专门设计的，也是最早的一种块驱动程序之一，现在仍然有很多嵌入式linux操作系统选用它作为块驱动程，尤其是在uclinux中。它相对来说是最简单的，而且只支持建立在nor型flash和ram中的根文件系统。使用blkmem驱动，建立flash分区配置比较困难，这种驱动程序为flash提供了一些基本擦除/写操作。
● ramdisk驱动层
ramdisk驱动层通常应用在标准linux中无盘工作站的启动，对flash存储器并不提供任何的直接支持， ram disk就是在开机时，把一部分的内存虚拟成块设备，并且把之前所准备好的档案系统映像解压缩到该ram disk环境中。当在flash中放置一个压缩的文件系统，可以将文件系统解压到ram，使用ram disk驱动层支持一个保持在ram中的文件系统。
● mtd驱动层
为了尽可能避免针对不同的技术使用不同的工具，以及为不同的的技术提供共同的能力，linux内核纳入了mtd子系统(memory technology device)。它提供了一致且统一的接口，让底层的mtd芯片驱动程序无缝地与较高层接口组合在一起。
jffs2, cramfs, yaffs等文件系统都可以被安装成mtd块设备。mtd驱动也可以为那些支持cfi接口的nor型flash提供支持。虽然mtd可以建立在ram上，但它是专为基于flash的设备而设计的。mtd包含特定flash芯片的驱动程序，开发者要选择适合自己系统的flash芯片驱动。flash芯片驱动向上层提供读、写、擦除等基本的操作，mtd对这些操作进行封装后向用户层提供mtd char和mtd block类型的设备。
mtd char类型的设备包括/dev/mtd0, /dev/mtdl等，它们提供对flash原始字符的访问。mtd block类型的设备包括/dev/mtdblock0,/dev/mtdblock1等，mtd block设备是将flash模拟成块设备，这样可以在这些模拟的块设备上创建像cramfs, jffs2等格式的文件系统。
mtd驱动层也支持在一块flash上建立多个flash分区，每一个分区作为了一个mtd block设备，可以把系统软件和数据等分配到不同的分区上，同时可以在不同的分区采用不用的文件系统格式。这一点非常重要，正是由于这一点才为嵌入式系统多文件系统的建立提供了灵活性。
2． 基于flash的文件系统
鉴于flash存储介质的读写特点，传统的linux文件系统己经不适合应用在嵌入式系统中，像ext2fs文件系统是为像ide那样的块设备设计的，这些设备的逻辑块是512字节、1024字节等大小，没有提供很好的扇区
擦写支持，不支持损耗平衡，没有掉电保护，也没有特别完美的扇区管理，这不太适合于扇区大小因设备类型而划分的闪存设备。基于这样的原因，产生了很多专为flash设备而设计的文件系统，常见的专用于闪存设备的文件系统如下：
● romfs
传统型的romfs文件系统是最常使用的一种文件系统，它是一种简单的、紧凑的、只读的文件系统，不支持动态擦写保存;它按顺序存放所有的文件数据，所以这种文件系统格式支持应用程序以xip方式运行，在系统运行时，可以获得可观的ram节省空间。uclinux系统通常采用romfs文件系统。
● cramfs
cramfs是linux的创始人linus torvalds开发的一种可压缩只读文件系统在cramfs文件系统中，每一页被单独压缩，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。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。
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nor型闪存可以直接读取芯片内储存的数据，因而速度比较快，但是价格较高。nor型芯片，地址线与数据线分开，所以nor型芯片可以像sram一样连在数据线上，对nor芯片可以“字”为基本单位操作，因此传输效率很高，应用程序可以直接在flash内运行，不必再把代码读到系统ram中运行。它与sram的最大不同在于写操作需要经过擦除和写入两个过程。
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