认识文件系统
物联网学院平震宇
文件系统
文件系统是一套实现了数据的存储、分级组织、访问和获取等操作的抽象数据类型，一种存储和组织计算机文件和数据的方法，它使得对其访问和查找变得容易。

Linux 最早的文件系统是Minix，但是专门为Linux 设计的文件系统——扩展文件系统第二版
(EXT2)被设计出来并添加到Linux中，这对Linux产生了重大影响。

EXT2文件系统功能强大、易扩充、性能上进行了全面优化，也是所有Linux发布和安装的标准文件系统类型。

虚拟文件系统
Linux支持ext，ext2，xia，minix，umsdos，msdes，fat32 ，ntfs,proc，stub，ncp，hpfs，affs 以及 ufs 等多种文件系统。

Linux 对所有的文件系统采用统一的文件界面，用户通过文件的操作界面来实现对不同文件系统的操作。

对于用户来说，我们不要去关心不同文件系统的具体操作过程，而只是对一个虚拟的文件操作界面来进行操作，这个操作界面就是 Linux 的虚拟文件系统(VFS ) 。

VFS 作为 Linux内核中的一个软件层，用于给用户空间的程序提供文件系统接口，同时也提供了内核中的一个抽象功能，允许不同的文件系统很好地共存。

VFS 使 Linux 同时安装、支持许多不同类型的文件系统成为可能。

VFS 拥有关于各种特殊文件系统的公共界面，如超级块、inode、文件操作函数入口等。

实际文件系统的细节，统一由 VFS 的公共界面来索引，它们对系统核心和用户进程来说是透明的。

Linux上有许多可用的文件系统。

每个文件系统都有其特定的用途，以便于特定用户解决不同的问题。

☐要求文件系统在频繁的文件操作（例如，新建，删
除，截断）下能够保持较高的读写性能，要求低碎
片化。

☐Linux下的日志文件系统能保持数据的完整性，但消
耗过多系统资源,的弱点使之不能成为嵌入式系统中
的主流应用。

并且这些都是专门为硬盘这类的存储
设备优化，对于flash这类的存储介质并不适用。

☐因为现有的嵌入式文件系统的碎片化的问题，大部分的嵌入式设备只给用户提供了只读文件系统，给用户带来不便。

☐嵌入式文件系统的载体是以Flash为主的存储介质，所以为了延长Flash的使用寿命，应该尽量减少对Flash的写入操作。

☐文件系统采用Direct I/O的话，使I/O效率明显降低，增加了写入次数；但采用延时写的话，虽然能够降低碎片问题，如果加入日志系统的话，有不能保证数据的安全性。

这是一个矛盾。

常用的嵌入式文件系统-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 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。

☐uClinux系统多采用Romfs文件系统，Romfs是一种相对简单、占用空间较少的文件系统。

空间的节约来自于两个方面：首先内核支持Romfs文件系统比支持ext2文件系统需要更少的代码；其次romfs文件系统相对简单，在建立文件系统超级块（Superblock）需要更少的存储空间。

Romfs是只读的文件系统，禁止写操作，因此系统同时需要虚拟盘（RAMDISK）支持临时文件和数据文件的存储。

☐只读文件系统，可以放在ROM空间，也可以在系统的RAM中，嵌入式linux中常用来作根文件系统。

☐CRAMFS中的数据已被压缩，属于只读性文件系统，不能在闪存中修改。

用户想获取数据时，CRAMFS先把数据送到RAM中，用户从RAM中读取。

一般CRAMFS的上层为RAMFS文件系统，经修改过的文件都保存在RAM中。

☐RAMFS和CRAMFS结合的缺陷在于，一旦出现掉电等特殊情况，保存在RAMFS中的修改数据将全部丢失。

☐JFFS2是比较常用的嵌入式日志文件系统。

☐ 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 附加文件而是重写整个扇区，并且具有崩溃／掉电安全保护这一功能。

☐Yaffs(Yet Another Flash File System)文件系统是专门针对NAND闪存设计的嵌入式文件系统，目前有Yaffs和Yaffs两个版本，两个版本的主要区别之一在于Yaffs2能够更好地支持大容量的NAND Flash芯片。

☐专门为Nand flash设计的日志文件系统，提供磨损平衡和调电恢复的鲁棒性。

Yaffs将文件组织成固定大小（512B）的数据段，在进行文件修改时，总是先写入新的数据块，然后将旧的的数据块从文件中删除。