linux中常用文件系统介绍——cramfs、 JFFS2、 NFS、 initrd、 yaffs2、 Ext4、 squashfs

文件系统简介

嵌入式系统中常用文件系统包括有 cramfs、 JFFS2、 NFS、 initrd、 yaffs2、 Ext4 以及
squashfs。

它们的特点如下：

• cramfs 和 JFFS2 具有好的空间特性，很适合嵌入式产品应用。
• cramfs 与 squashfs 为只读文件系统。
• squashfs 压缩率最高。
• JFFS2 为可读写文件系统。
• NFS 文件系统适用于开发初期的调试阶段。
• yaffs2 文件系统只用于 NAND Flash。
• initrd 采用 cramfs 文件系统，为只读。
• Ext4 文件系统用于 EMMC 卡。

cramfs

cramfs 是针对 Linux 内核 2.4 之后的版本所设计的一种新型文件系统，使用简单，加载
容易，速度快。
cramfs 的优缺点如下：

• 优点
  将文件数据以压缩形式存储，在需要运行时进行解压缩，能节省 Flash 存储空间。
• 缺点
  由于它存储的文件是压缩的格式，所以文件系统不能直接在 Flash 上运行。同时，
  文件系统运行时需要解压数据并拷贝至内存中，在一定程度上降低读取效率。另
  外 cramfs 文件系统是只读的。

如果想要在单板运行的 Linux 中提供 cramfs 的能力，必须要在编译内核时把 cramfs 的 选项加入。 在 make
menuconfig 后，进入“ File>systems”，选择“ miscellaneous filesystems”，最后选中其中的“Compressed ROM file system support”（ SDK 里面提供 的内核默认已经选择了该文件系统的支持）。

mkfs.cramfs 是用来制作 cramfs 文件系统映象的工具。通过这个工具处理已经制作好的 根文件系统，就可以生成 cramfs
文件系统的映象（这类似于我们把光盘制作成 ISO 文 件映像）。具体操作如下所示： hisilicon$mkfs.cramfs ./rootbox ./cramfs-root.img 其中， rootbox 是之前已经制作好的根文件系统，cramfs-root.img 是生成的 cramfs 文件 系统映像文件。

jffs2

JFFS2 是 RedHat 的 David Woodhouse 在 JFFS 基础上改进的文件系统，是用于微型嵌入
式设备的原始闪存芯片的实际文件系统。 JFFS2 文件系统是日志结构化的可读写的文
件系统。

JFFS2 的优缺点如下：

• 优点
  使用了压缩的文件格式。最重要的特性是可读写操作。
• 缺点
  JFFS2 文件系统挂载时需要扫描整个 JFFS2 文件系统，因此当 JFFS2 文件系统分
  区增大时，挂载时间也会相应的变长。使用 JFFS2 格式可能带来少量的 Flash 空间
  的浪费。这主要是由于日志文件的过度开销和用于回收系统的无用存储单元，浪
  费的空间大小大致是若干个数据段。 JFFS2 的另一缺点是当文件系统已满或接近
  满时， JFFS2 运行速度会迅速降低。这是因为垃圾收集的问题。

加载 JFFS2 文件系统时的步骤如下：

• 步骤 1. 扫描整个芯片，对日志节点进行校验，并且将日志节点全部装入内存缓存。
• 步骤 2. 对所有日志节点进行整理，抽取有效的节点并整理出文件目录信息。
• 步骤 3. 找出文件系统中无效节点并且将它们删除。
• 步骤 4. 最后整理内存中的信息，将加载到缓存中的无效节点释放。
• ----结束

由此可以看出虽然这样能有效地提高系统的可靠性，但是在一定程度上降低了系统的
速度。尤其对于较大的闪存芯片，加载过程会更慢。

为了使内核支持 JFFS2 文件系统，必须在编译内核时把 JFFS2 的选项加入（我们发布 的内核默认已经加入了支持）。在 make
menuconfig 后，进入“ File>systems”，选择 “ miscellaneous
filesystems”，最后选中其中的“ Journalling Flash File System v2 (JFFS2)
support”选项（ SDK 里面提供的内核默认已经选择了该文件系统的支持）。 JFFS2 的制作方法为：
hisilicon$mkfs.jffs2 –d ./rootbox -l –e 0x20000 -o jffs2-root.img
其中，mkfs.jffs2 工具可以从互联网中下载，也可以在 SDK 包中找到。

yaffs2

yaffs2 是专门为 NAND Flash 设计的嵌入式文件系统。
它是日志结构的文件系统，提供了损耗平衡和掉电保护，可以有效地避免意外掉电对文件系统一致性和完整性的影响。

yaffs2 的优缺点如下：

• 优点
  − 专门针对 NAND Flash，软件结构得到优化，速度快。
  − 使用硬件的 spare area 区域存储文件组织信息，启动时只需扫描组织信息，启
  动比较快。
  − 采用多策略垃圾回收算法，能够提高垃圾回收的效率和公平性，达到损耗平衡
  的目的。
• 缺点
  没有采用压缩的文件格式。当包含的内容相同时， yaffs2 镜像文件要比 jffs2 镜像
  文件大。

yaffs2 文件系统在 SDK 中作为一个模块提供。只需在 yaffs2 代码中的 Makefile 中加入所依赖的内核代码路径，进行编译，即可生成 yaffs2 文件系统模块。 yaffs2 镜像文件的制作和 cramfs相同，即通过工具制作，只需简单的几个参数，具体 如下：
hisilicon$ mkyaffs2image ./rootboxyaffs2-root.img pagesize ecctype

其中， rootbox 是之前已经制作好的根文件系统，yaffs2-root.img 是生成的 yaffs2 文件 系统镜像文件， pagesize 是单板上焊接 NAND Flash器件的页大小， ecctype 是单板上 焊接 NAND Flash 器件的 ecc 类型。

initrd

initrd 相当于存储介质，它支持的文件系统格式有 ext2、 cramfs 等，因此内核除了支持
initrd 之外，还要支持 cramfs 文件系统。

内核需要做如下配置， initrd 才可以正常工作：

• 进入“ Device Drivers->Block devices”，选择支持“ RAM disk support” 和“ Initial RAM disk (initrd) support”。
• 进入“ File>systems”，选择“ miscellaneous filesystems”，最后选中其中的 “ Compressed ROM file system support”。

Squashfs

squashfs 文件系统是一套基于 Linux 内核使用的压缩只读文件系统，压缩率高。

squashfs 具有如下特点：

• 数据(data),节点(inode)和目录(directories)都被压缩
• 保存了全部的 32 位 UID/GIDS 和文件的创建时间
• 最大支持 4G 文件系统
• 检测并删除重复文件

使用 squashfs 文件系统步骤：
步骤 1. 制作支持 squashfs 的内核镜像。进入 linux-3.4.y目录下，执行以下命令：
cp arch/arm/configs/hi3518ev200_mini_defconfig .config make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-hisiXXX-linux- menuconfig （保存退出即可） make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-hisiXXX-linux- uImage

步骤 2. 制作 squashfs 文件系统镜像。在发布包 SDK/package/osdrv/tools/pc_tools 目录下的
mksquashfs 为制作 squashfs 文件系统工具。使用方法如下：
./mksquashfs rootfs ./rootfs.squashfs.img -b 64K –comp xz
其中， rootfs 是之前已经制作好的根文件系统,rootfs.squashfs.img 是生成的 squashfs 文 件系统映像文件。 -b 64K 指定 squashfs文件系统的块大小为 64K（决定于实际 spi flash 块大小）。 -comp 指定文件系统压缩方式为 xz。根据实际情况修改参数。
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ext4

Ext4 文件系统是一个高效的、优秀的、可靠的和极具特点的文件系统，相对于 Ext3 的
的改进是更深层次的，是文件系统数据结构方面的优化。

步骤 1. 制作支持 Ext4 的内核镜像。进入 linux-3.4.y 目录下，执行以下命令：
cparch/arm/configs/hi3518ev200_full_defconfig .config
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-hisiXXX-linux- menuconfig（保存退出即可）
make ARCH=armCROSS_COMPILE=arm-hisiXXX-linux- uImage
步骤 2. 制作 Ext4 文件系统镜像。在发布包SDK/package/osdrv/tools/pc_tools 目录下的 make_ext4fs 为制作 Ext4文件系统工具。使用方法如下：
./make_ext4f –l 32M –s rootfs.ext4.img

其中， -l 32M 是指定 uboot 中配置 emmc 的文件系统分区大小为 32M， -s 为使用 gzip 压缩，
rootfs.ext4.img 是生成的 Ext4 文件系统映像文件， rootfs 是之前已经制作好的根
文件系统。请根据实际情况修改参数。
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