Linux常用文件系统概述-RAM篇

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前面提到的文件系统都是基于Flash存储器的，而本文介绍的这些文件系统都是利用RAM来作为他们的存储空间。它们共同的优点都是读写的速度非常快（因为是在内存中读写），而缺点也很明显，就是当系统复位之后会丢失所有数据。

二、基于RAM的文件系统

1、Ramdisk文件系统

Ramdisk是将一部分固定大小的内存当做分区来使用。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。

A、特点

a. 将一些经常访问但不会修改的文件通过ramdisk放入内存，可明显提高系统的性能；

b. 和CRAMFS、JFFS2相比，压缩率不高，占用资源多；

c. 存取速度快；

d. 只读文件系统，掉电数据丢失。

B、创建方法

a. 内核起来之后创建和挂载方式

查看系统可用的ramdisk
#ls -al /dev/ram*
内核将ramdisk作为一个设备文件来管理，未格式化之前还不占用内存空间
#mke2fs /dev/ram0
这个命令就格式化了一个ramdisk，出现以下提示：
mke2fs 1.41.12 (17-May-2010)
Filesystem label=
OS type: Linux
Block size=1024 (log=0)
Fragment size=1024 (log=0)
Stride=0 blocks, Stripe width=0 blocks
16384 inodes, 65536 blocks
3276 blocks (5.00%) reserved for the super user
First data block=1
Maximum filesystem blocks=67108864
8 block groups
8192 blocks per group, 8192 fragments per group
2048 inodes per group
Superblock backups stored on blocks:
8193, 24577, 40961, 57345
Writing inode tables: done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done
This filesystem will be automatically checked every 36 mounts or
180 days, whichever comes first. Use tune2fs -c or -i to override.

加载ramdisk

#mkdir /mnt/ramdisk

#mount /dev/ram0 /mnt/ramdisk

可以查看创建的ramdisk的大小

root@jgf:~/qihuan# df -k /dev/ram0
Filesystem           1K-blocks      Used Available Use% Mounted on
/dev/ram0                63461      1289     58896   3% /mnt/ramdisk

卸载

#umount /mnt/ramdisk

b. 如何创建ramdisk镜像文件

提供一个脚本用于将准备好的rootfs文件夹创建为ramdisk.img，可在ubuntu上运行，原来还是利用ubuntu的mke2fs命令格式化一块ram，在mount到/mnt下面，再将rootfs拷贝到其中，在拷贝出来便成为了ramdisk.img镜像文件。

make_ramdisk.sh

#!/bin/bash
# Housekeeping...clean before img
rm -f /tmp/ramdisk.img
# Ramdisk Constants
# 80M = 80 * 1024 * 1024
RDSIZE=8192
BLKSIZE=1024
# Create an empty ramdisk image
dd if=/dev/zero of=/tmp/ramdisk.img bs=$BLKSIZE count=$RDSIZE
# Make it an ext2 mountable file system
/sbin/mke2fs -F -m 0 -b $BLKSIZE /tmp/ramdisk.img $RDSIZE
# Mount it so that we can populate
mkdir -p /mnt/ramdisk
mount /tmp/ramdisk.img /mnt/ramdisk -t ext2 -o loop
# Populate the filesystem (subdirectories)
cp -ar ./rootfs/* /mnt/ramdisk/
mkdir -p /mnt/ramdisk/sys
mkdir -p /mnt/ramdisk/proc
mkdir -p /mnt/ramdisk/var
mkdir -p /mnt/ramdisk/tmp
mkdir -p /mnt/ramdisk/mnt
mkdir -p /mnt/ramdisk/dev
# Finish up...
umount /mnt/ramdisk
cp /tmp/ramdisk.img ./
rm -fr /mnt/ramdisk

这时便生成了ramdisk.img，可以在你的ubuntu上挂载试验一下

#mount ramdisk.img /mnt/ -o loop
#ls /mnt
bin etc init lost+found modules proc sys usr dev home lib mnt sbin tmp var

如果实现将其烧写到nand的某个分区中，然后uboot启动的时候，需要一些参数配置，并且需要在读取内核之后紧接着将其也读到内存的相应位置，再启动linux：

define CONFIG_BOOTARGS "root=/dev/ram0 rw console=ttyS0,115200 mem=64mb initrd=0x41000000,0x800000 init=/linuxrc"
define CONFIG_BOOTCOMMAND "mtdparts default; nand read 0x41000000 0xe00000 0x800000; nand read 0x40008000 0x400000 0x300000; bootm 0x40008000;"

当然，在嵌入式中，对于ramdisk的支持需要一些配置，列出：

1、General setup --->
[*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support
2、File systems --->
<*> Second extended fs support
3、Device Drivers --->
[*] Block devices --->
--- Block devices
<*> Loopback device support
<*> Cryptoloop Support
<*> RAM block device support
(16) Default number of RAM disks
(8192) Default RAM disk size (kbytes)
说明：1、这里配置的是支持initramfs（只是下面要介绍到的一个重要的文件系统）和ramdisk的支持

2、ramdisk是基于EXT2的，所以需要支持EXT2，当然，也有EXT3类型的ramdisk

3、这里可以指定ramdisk的最大空间

2、RamFS和TmpFS文件系统

这两个文件系统（以下简称RamFS）是Linus Torvalds开发的一种基于内存的文件系统，工作于虚拟文件系统（VFS）层，不能格式化，可以创建多个，创建时可以指定其最大能使用的内存大小，并且可以读写。

嵌入式Linux中许多的后台守护进程会生成很多的日志消息，还有内核日志记录机制，如syslogd、dmesg和klogd等，会在/var/ 和 /tmp/目录下生成许多的消息。如果这些消息都保存在Flash中，势必极大的消耗Flash的使用寿命，这里最好的方法是使用RamFS。

与传统的ramdisk相比，不同之处在于其不可以格式化，文件系统大小可以动态变化。

A、挂载方式

#mkdir /mnt/ramfs
#mount -t ramfs none /mnt/ramfs
注意ramfs没有对应的/dev/设备节点
默认，ramfs被限制为可以内存大小的一半，也可以通过maxsize(kB单位）
#mount -t ramfs none /mnt/ramfs -o maxsize=2000
另外，在/etc/rc.d等文件里面会看到这样的内容
#mount -t tmpfs tmpfs /var -o size=512k
#mkdir -p /var/tmp
#mkdri -p /var/log
#ln -s /var/tmp /tmp
这段命令这/var上创建了ramfs并将其大小限制为512k，同时tmp和log目录成为ramfs的一部分以便在RAM中存储日志消息。
也可将ramfs的一个项添加到/etc/fstab中，语法为
tmpfs /var tmpfs size=32m 0 0
这将在/var上挂装一个新的ramfs的文件系统

3、initramfs文件系统

这个文件系统也是基于ramfs的，不过最大的区别就是，在内核中配置了选项之后，可以将其和内核镜像打包在一起，并支持例如gzip等的压缩，可以进一步的简化uboot的配置和镜像的大小。

内核配置

General setup --->
[*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support
(../ramdisk/rootfs) Initramfs source file(s)
(0) User ID to map to 0 (user root)
(0) Group ID to map to 0 (group root)
[*] Support initial ramdisks compressed using gzip

对于initramfs，就可以不用在去配置file system下面的那些个文件系统选项，也可以去掉块设备里面列出的关于ramdisk的相关选项。

这里是可以指定你的rootfs的目录的，内核会将其与img镜像编在一起，生成的initramfs根文件系统镜像在Linux源码树的usr目录下。名字叫initramfs_data.cpio.gz，它是gz格式的压缩文件。我的一个6.6M的rootfs和2.5的img，合并之后只有大概5M左右，比较理想。这对于Flash大小敏感的项目来说，是一个很理想的选择。

在作为前期内核调试的时候，这个方法应该是十分实用的，可以不要在去单独编译根文件系统。

具体可以参照http://www.arm9home.net/simple/index.php?t5645.html

相应的在uboot中的配置可以修改为

bootargs=root=/dev/ram0 rw console=ttyS0,115200 mem=64mb
bootcmd=mtdparts default; nand read 0x40008000 0x100000 0x800000; bootm 0x40008000;

这里也就是只要读一个uImage就行了，已经包含了rootfs镜像了。

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