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嵌入式设备上的 Linux 系统开发 (3)
szzunzheng 发表于 2007/11/13 12:35:36 940 查看 2 回复 [上一主题] [下一主题]
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MTD_CHAR 提供对闪存的原始字符访问，而 MTD_BLOCK 将闪存设计为可以在上面创建文件系统的常规块设备（象 IDE 磁盘）。与 MTD_CHAR 关联的设备是 /dev/mtd0、mtd1、mtd2（等等），而与 MTD_BLOCK 关联的设备是 /dev/mtdblock0、mtdblock1（等等）。由于 MTD_BLOCK 设备提供象块设备那样的模拟，通常更可取的是在这个模拟基础上创建象 FTL 和 JFFS2 那样的文件系统。
为了进行这个操作，可能需要创建分区表将闪存设备分拆到引导装载程序节、内核节和文件系统节中。样本分区表可能包含以下信息：
清单 5. MTD 的简单闪存设备分区 struct mtd_partition sample_partition = {
{
/* First partition */
name : bootloader, /* Bootloader section */
size : 0x00010000, /* Size */
offset : 0, /* Offset from start of flash- location 0x0*/
mask_flags : MTD_WRITEABLE /* This partition is not writable */
},
{ /* Second partition */
name : Kernel, /* Kernel section */
size : 0x00100000, /* Size */
offset : MTDPART_OFS_APPEND, /* Append after bootloader section */
mask_flags : MTD_WRITEABLE /* This partition is not writable */
},
{ /* Third partition */
name : JFFS2, /* JFFS2 filesystem */
size : MTDPART_SIZ_FULL, /* Occupy rest of flash */
offset : MTDPART_OFS_APPEND /* Append after kernel section */
}
}
上面的分区表使用了 MTD_BLOCK 接口对闪存设备进行分区。这些分区的设备节点是：
简单闪存分区的设备节点 User device node Major number Minor number
Bootloader /dev/mtdblock0 31 0
Kernel /dev/mtdblock1 31 1
Filesystem /dev/mtdblock2 31 2
在本例中，引导装载程序必须将有关 root 设备节点（/dev/mtdblock2）和可以在闪存中找到文件系统的地址（本例中是 FLASH_BASE_ADDRESS + 0x04000000）的正确参数传递到内核。一旦完成分区，闪存设备就准备装入或挂装文件系统。
Linux 中 MTD 子系统的主要目标是在系统的硬件驱动程序和上层，或用户模块之间提供通用接口。硬件驱动程序不需要知道象 JFFS2 和 FTL 那样的用户模块使用的方法。所有它们真正需要提供的就是一组对底层闪存系统进行 read、 write 和 erase 操作的简单例程。
嵌入式设备的文件系统
系统需要一种以结构化格式存储和检索信息的方法；这就需要文件系统的参与。Ramdisk（请参阅参考资料）是通过将计算机的 RAM 用作设备来创建和挂装文件系统的一种机制，它通常用于无盘系统（当然包括微型嵌入式设备，它只包含作为永久存储媒质的闪存芯片）。
用户可以根据可靠性、健壮性和／或增强的功能的需求来选择文件系统的类型。下一节将讨论几个可用选项及其优缺点。
第二版扩展文件系统（Ext2fs）
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：
Ext2fs 支持达 4 TB 的内存。
Ext2fs 文件名称最长可以到 1012 个字符。
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）。
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：
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。
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