文件系统都会被烧录在与某一存储设备上。在嵌入式设备上很少使用大容量的IDE 硬盘作为自己的存储设备，嵌入式设备往往选用ROM、闪存（flash memory）等作为它的主要存储设备。在嵌入式设备上选用哪种文件系统格式与闪存的特点是相关的。

1．闪存技术

目前市场上的flash 从结构上大体可以分为AND、NAND、NOR 和DiNOR 等几种。其中NOR 和DiNOR 的特点为相对电压低、随机读取快、功耗低、稳定性高，而NAND 和AND 的特点为容量大、回写速度快、芯片面积小。现在，NOR 和NAND FLASH 的应用最为广泛，除了

在嵌入式设备上得到广泛的应用外，在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards、MMC存储卡以及USB 闪盘存储器市场都都占用较大的份额。

NOR 的特点是可在芯片内执行，这样应该程序可以直接在flash 内存内运行，不必再把代码读到系统RAM 中。NOR 的传输效率很高，但写入和探险速度较低。而NAND 结构能提供极高的单元密度，并且写入和擦除的速度也很快，是高数据存储密度的最佳选择。这两种结构性能上的异同步如下：

(1) NOR 的读速度比NAND 稍快一些。

(2) NAND 的写入速度比NOR 快很多。

(3) NAND 的擦除速度远比NOR 快。

(4) NAND 的擦除单元更小，相应的擦除电路也更加简单。

(5) NAND 闪存中每个块的最大擦写次数量一百万次，而NOR 的擦写次数是十万次。

此外，NAND 的实际应用方式要比NOR 复杂得多。NOR 可以直接使用，并在上面直接运行代码。而NAND 需要I/O 接口，因此使用时需要驱动程序。不过当今流行的操作系统对NAND Flash 都有支持，Linux 内核也对NAND Flash 提供了很好的支持。由于以上flash的特性决定了，在嵌入式设备中，我们一般会把只读属性的映象文件，如启动引导程序blob、内核、文件系统文件存放在NOR Flash 中，而把一些读写类的文件，如用户应用程序等存放在NAND Flash 中,出于成本的考虑，很多厂家会选用低容量昂贵的NOR Flash 存储启动引导程序和内核，而把文件系统存放在NAND Flash 中。

2．Ext2fs 文件系统

Ext2fs 是 Linux 事实上的标准文件系统，它已经取代了它的前任 — 扩展文件系统（或 Extfs）。Extfs 支持的文件大小最大为 2 GB，支持的最大文件名称大小为 255 个字符 — 而且它不支持索引节点（包括数据修改时间标记）。Ext2fs 做得更好，它的优点是：

(1) Ext2fs 支持达 4 TB 的内存。

(2) Ext2fs 文件名称最长可以到 1012 个字符。

(3) 当创建文件系统时，管理员可以选择逻辑块的大小（通常大小可选择 1024、2048和 4096 字节）。

(4) Ext2fs 了实现快速符号链接：不需要为此目的而分配数据块，并且将目标名称直接存储在索引节点（inode）表中。这使性能有所提高，特别是在速度上。因为 Ext2 文件系统的稳定性、可靠性和健壮性，所以几乎在所有基于 Linux 的系统

（包括台式机、服务器和工作站 — 并且甚至一些嵌入式设备）上都使用 Ext2 文件系统。然而，当在嵌入式设备中使用 Ext2fs 时，它有一些缺点：

(1) Ext2fs 是为象 IDE 设备那样的块设备设计的，这些设备的逻辑块大小是 512 字节，1 K 字节等这样的倍数。这不太适合于扇区大小因设备不同而不同的闪存设备。

(2) 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。

(3) 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）。

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

3． 日志闪存文件系统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：

(1) 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。

(2) 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。

4. YAFFS 文件系统

YAFFS，Yet Another Flash File System，是一种类似于JFFS/JFFS2 的专门为Flash设计的嵌入式文件系统。与JFFS 相比，它减少了一些功能，因此速度更快、占用内存更少。

YAFFS 和JFFS 都提供了写均衡，垃圾收集等底层操作。它们的不同之处在于：

（1）、JFFS 是一种日志文件系统，通过日志机制保证文件系统的稳定性。YAFFS 仅仅借鉴了日志系统的思想，不提供日志机能，所以稳定性不如JAFFS，但是资源占用少。

（2）、JFFS 中使用多级链表管理需要回收的脏块，并且使用系统生成伪随机变量决定要回收的块，通过这种方法能提供较好的写均衡，在YAFFS 中是从头到尾对块搜索，所以在垃圾收集上JFFS 的速度慢，但是能延长NAND 的寿命。

（3）、JFFS 支持文件压缩，适合存储容量较小的系统；YAFFS 不支持压缩，更适合存储容量大的系统。

YAFFS 还带有NAND 芯片驱动，并为嵌入式系统提供了直接访问文件系统的API，用户可以不使用Linux 中的MTD 和VFS，直接对文件进行操作。NAND Flash 大多采用MTD+YAFFS的模式。MTD（ Memory Technology Devices，内存技术设备）是对Flash 操作的接口，提供了一系列的标准函数，将硬件驱动设计和系统程序设计分开。

5. tmpfs

当 Linux 运行于嵌入式设备上时，该设备就成为功能齐全的单元，许多守护进程会在后台运行并生成许多日志消息。另外，所有内核日志记录机制，象 syslogd、dmesg 和klogd，会在 /var 和 /tmp 目录下生成许多消息。由于这些进程产生了大量数据，所以允许将所有这些写操作都发生在闪存是不可取的。由于在重新引导时这些消息不需要持久存储，所以这个问题的解决方案是使用 tmpfs。tmpfs 是基于内存的文件系统，它主要用于减少对系统的不必要的闪存写操作这一唯一目的。因为 tmpfs 驻留在 RAM 中，所以写／读／擦除的操作发生在 RAM 中而不是在闪

存中。因此，日志消息写入 RAM 而不是闪存中，在重新引导时不会保留它们。tmpfs 还使用磁盘交换空间来存储，并且当为存储文件而请求页面时，使用虚拟内存（VM）子系统。tmpfs 的优点包括：

(1) 动态文件系统大小 — 文件系统大小可以根据被复制、创建或删除的文件或目录的数量来缩放。使得能够最理想地使用内存。

(2) 速度 — 因为 tmpfs 驻留在 RAM，所以读和写几乎都是瞬时的。即使以交换的形式存储文件，I/O 操作的速度仍非常快。

先写这么多，未完待续！