关于嵌入式设备上的Linux 系统开发

文章摘要：Ext2 文件系统没有提供对基于扇区的擦除／写操作的良好管理。在 Ext2fs 中，为了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，然后重写入。考虑到闪存设备具有有限的擦除寿命（大约能进行 100,000 次擦除），在此之后就不能使用它们，所以这不是一个特别好的方法。在出现电源故障时，Ext2fs 不是防崩溃的。Ext2 文件系统不支持损耗平衡，因此缩短了扇区／闪存的寿命。（损耗平衡确保将地址范围的不同区域轮流用于写和／或擦除操作以延长闪存设备的寿命。）Ext2fs 没有特别完美的扇区管理，这使设计块驱动程序十分困难。由于这些原因，通常相对于 Ext2fs，在嵌入式环境中

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　　Ext2 文件系统没有提供对基于扇区的擦除／写操作的良好管理。在 Ext2fs 中，为了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，然后重写入。考虑到闪存设备具有有限的擦除寿命（大约能进行 100,000 次擦除），在此之后就不能使用它们，所以这不是一个特别好的方法。

　　在出现电源故障时，Ext2fs 不是防崩溃的。

　　Ext2 文件系统不支持损耗平衡，因此缩短了扇区／闪存的寿命。（损耗平衡确保将地址范围的不同区域轮流用于写和／或擦除操作以延长闪存设备的寿命。）

　　Ext2fs 没有特别完美的扇区管理，这使设计块驱动程序十分困难。

　　由于这些原因，通常相对于 Ext2fs，在嵌入式环境中使用 MTD/JFFS2 组合是更好的选择。

　　用 Ramdisk 挂装 Ext2fs

　　通过使用 Ramdisk 的概念，可以在嵌入式设备中创建并挂装 Ext2 文件系统（以及用于这一目的的任何文件系统）。

　　清单 6. 创建一个简单的基于 Ext2fs 的 Ramdisk

　　mke2fs -vm0 /dev/ram 4096

　　mount -t ext2 /dev/ram /mnt

　　cd /mnt

　　cp /bin, /sbin, /etc, /dev ... files in mnt

　　cd ../

　　umount /mnt

　　dd if=/dev/ram bs=1k count=4096 of=ext2ramdisk

　　mke2fs 是用于在任何设备上创建 ext2 文件系统的实用程序 — 它创建超级块、索引节点以及索引节点表等等。

　　在上面的用法中， /dev/ram 是上面构建有 4096 个块的 ext2 文件系统的设备。然后，将这个设备（ /dev/ram ）挂装在名为 /mnt 的临时目录上并且复制所有必需的文件。一旦复制完这些文件，就卸装这个文件系统并且设备（ /dev/ram ）的内容被转储到一个文件（ext2ramdisk）中，它就是所需的 Ramdisk（Ext2 文件系统）。

　　上面的顺序创建了一个 4 MB 的 Ramdisk，并用必需的文件实用程序来填充它。

　　一些要包含在 Ramdisk 中的重要目录是：

　　/bin ― 保存大多数象 init 、 busybox 、 shell 、文件管理实用程序等二进制文件。

　　/dev― 包含用在设备中的所有设备节点

　　/etc― 包含系统的所有配置文件

　　/lib― 包含所有必需的库，如 libc、libdl 等

　　日志闪存文件系统，版本 2（JFFS2）

　　瑞典的 Axis Communications 开发了最初的 JFFS，Red Hat 的 David Woodhouse 对它进行了改进。 第二个版本，JFFS2，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。JFFS2 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，JFFS2 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：

　　JFFS2 在扇区级别上执行闪存擦除／写／读操作要比 Ext2 文件系统好。

　　JFFS2 提供了比 Ext2fs 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内存（DRAM）中，在内存中合并新数据，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（64 KB）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。JFFS2 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。

　　这可能是最重要的一点：JFFS2 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。

　　因为本文主要是写关于闪存设备的使用，所以在嵌入式环境中使用 JFFS2 的 缺点很少：

　　当文件系统已满或接近满时，JFFS2 会大大放慢运行速度。这是因为垃圾收集的问题（更多信息，请参阅 参考资料）。

　　创建 JFFS2 文件系统

　　在 Linux 下，用 mkfs.jffs2 命令创建 JFFS2 文件系统（基本上是使用 JFFS2 的 Ramdisk）。

　　清单 7. 创建 JFFS2 文件系统

　　mkdir jffsfile

　　cd jffsfile

　　/* copy all the /bin, /etc, /usr/bin, /sbin/ binaries and /dev entries

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