最近在学习系统移植的相关知识,在学习和调试过程中,发现了很多问题,也解决了很多问题,但总是对于我们的开发结果有一种莫名其妙的感觉,纠其原因,主要对于我们的开发环境没有一个深刻的认识,有时候几个简单的命令就可以完成非常复杂的功能,可是我们有没有想过,为什么会有这样的效果没有去追问,只是机械地完成,并且看到实验效果,这样做其实并没有真正的掌握系统移植的本质。
【图1】Flash存储中存放文件的分布图
二、为什么系统移植之前要先移植BootLoaderstrong>
BootLoader的任务是引导操作系统,所谓引导操作系统,就是启动内核,让内核运行就是把内核加载到内存RAM中去运行,那先问两个问题:第一个问题,是谁把内核搬到内存中去运行个问题:我们说的内存是SDRAM,大家都知道,这种内存和SRAM不同,最大的不同就是SRAM只要系统上电就可以运行,而SDRAM需要软件进行初始化才能运行,那么在把内核搬运到内存运行之前必须要先初始化内存吧,那么内存是由谁来初始化的呢这两件事情都是由bootloader来干的,目的是为内核的运行准备好软硬件环境,没有bootloadr我们的系统当然不能跑起来。
三、bootloader的分类。
首先更正一个错误的说法,很多人说bootloader就是U-boot,这种说法是错误的,确切来说是u-boot是bootloader的一种。也就是说bootloader具有很多种类,大概的分类如下图所示:
【图3】文件系统实现
[说明]
A. VFS(virtual file system)是虚拟文件系统,它管理特殊文件(虚拟文件)、磁盘文件和设备文件
B. fs_operations结构是由一系列文件操作接口函数组成,由文件系统层来完成,为VFS提供文件操作;
C. 在文件系统层,磁盘文件要实现各种文件系统(如:ext2),设备文件要实现各种抽象的设备驱动
D. 在设备驱动层,磁盘驱动要实现各种磁盘的驱动程序,其他设备驱动要实现具体的设备驱动
E. 物理层就是设备自身
为什么会有不同的文件类型strong>
由于存储介质有很多种,所以没有办法用一种统一的格式存放文件系统到各种不同的存储介质上,而是需要多种不同的存储格式来适应各种存储介质的特性,以求达到存取效率和空间利用率的最优化,这样就需要对每种存储格式制定一个规范,这些规范就叫文件系统类型。常见的文件系统类型有:
1.Dos
FAT16
2.windows
FAT16、FAT32、NTFS
3.Linux
Minix、ext、ext2 、ext3 、ISO9660 、jffs2, yaffs, yaffs2、cramfs, romfs, ramdisk, rootfs、proc、sysfs、usbfs、devpts、 tmpfs & ramfs、 NFS
由此可见,Linux支持的文件系统最多。以不同的介质来分类,如下所示:
nbsp;磁盘
FAT16、 FAT16、FAT32、NTFS、ext、ext2 、ext3、Minix
nbsp;光盘
ISO9660、
nbsp;Flash
jffs2, yaffs, yaffs2、cramfs, romfs
nbsp;内存
Ramdisk、tmpfs & ramfs
nbsp;虚拟
rootfs、proc、sysfs、usbfs、devpts、NFS
常用的存储介质理论上都可以用于存储Linux支持的文件系统;因为我们这里只研究嵌入式系统,而嵌入式系统由于体积和移动特性的限制,不能采用磁盘和光盘,所以只能采用flash类的存储设备、内存和虚拟存储设备作为文件系统的存储介质;
flash芯片的驱动程序是由系统来提供,所以它的存取特点完全是flash自身的特点,这时最好有更加适合flash的文件系统——Jffs、Yaffs、Cramfs和Romfs。这些文件系统都是嵌入式Linux系统中常用的文件系统,可以根据特点来选择使用它们,特点如下:
共同点
基于MTD驱动
Jffs
A.针对NOR Flash的实现
B.基于哈希表的日志型文件系统
C.采取损耗平衡技术,每次写入时都会尽量使写入的位置均匀分布
D.可读写,支持数据压缩
E.崩溃/掉电安全保护
F.当文件系统已满或接近满时,因为垃圾收集的关系,运行速度大大放慢
Yaffs
A.针对Nand Flash的实现
B.日志型文件系统
C.采取损耗平衡技术,每次写入时都会尽量使写入的位置均匀分布
D.可读写,不支持数据压缩
E.挂载时间短,占用内存小
F.自带Nandflash驱动,可以不使用VFS和MTD
Cramfs
A.单页压缩,支持随机访问,压缩比高达2:1
B.速度快,效率高
C.只读,有利于保护文件系统免受破坏,提高了系统的可靠性,但是无法对其内容进行扩充
Romfs
A.简单的、紧凑的、只读的文件系统
B.顺序存放数据,因而支持应用程序以XIP(execute In Place,片内运行)方式运行,在系统运行时,节省RAM空间
特有的文件系统类型:Ramdisk文件系统
在Linux系统中,内存经常用于存储文件系统,这种叫做Ramdisk,Ramdisk有两种,一种是完全把内存看成物理存储介质,利用内存模拟磁盘,运用磁盘的文件系统类型;另一种只是在内存中存储了文件系统逻辑结构,运用tmpfs & ramfs文件系统类型:
tmpfs & ramfs
1. 概述
用物理内存模拟磁盘分区,挂载这种分区后,就可以跟读写磁盘文件一样读写这里面的文件,但是操作速度要比磁盘文件快得多;所以一般应用在下面几个方面:
1)读写速度要求快的文件应该放在这种文件系统中
2)磁盘分区为flash的情况下,把需要经常读写的文件放在这种文件系统中,然后定期写回flash
3)系统中的临时文件,如/tmp、/var目录下的文件应该放在这种文件系统中
4)/dev设备文件(因为设备文件随驱动和设备的加载和卸载而变化),应该放在这种文件系统中
2. 特点
1)由于数据都存放在物理内存中,所以系统重启后,这个文件系统中的数据会全部丢失
2)ramfs在没有指定最大的大小值情况下,会自动增长,直到用掉系统中所有的物理内存为止,这时会导致系统的崩溃,建议挂载时最好限定其最大的大小值
3)tmpfs如果指定了大小值,自动增长至大小值后,系统会限定它的大小;这个文件系统占用的物理内存页可以背置换到swap分区,但是ramfs不行
不同的文件系统具有不同的制作方法,有的比较复杂,有的比较简单,在此由于篇幅限制,先不做介绍,在后续的文章中会单独介绍文件系统的制作。
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