原创 CRAMFS 与 YAFFS

CRAMFS简介

       CRAMFS文件系统是专门针对闪存设计的只读压缩的文件系统,其容量上限为256M,采用zlib压缩,文件系统类型可以是EXT2或EXT3.
　　如果使用RAMDISK方式来使用文件系统,那么在系统运行之后,首先得把flash上的映像文件全部解压到ram中,构造ramdisk环境,才可以运行程序,但有一个致命的弱点,在正常情下,同样的代码不仅在flash占用了空间,而且还在ram中占用极大的空间,这违背了嵌入式中节省资源的原则.
　　cramfs文件系统并不需要一次性地将文件系统中的所有内容解压到ram中,而只是是系统需要访问某个位置的数据时,马上计算出该数据在cramfs中的位置,将其解压到ram中,然后通过内存访问来获取数据,cramfs中的解压缩之后的内存中的数据存放位置都是由cramfs文件系统本身来管理,用户并不需要实现过程,因此增加了透明度,给开发人员节约了时间.
　　cramfs拥有以下一些特性：
　　采用实时解压缩方式，但解压缩的时候有延迟。
　　cramfs的数据都是经过处理、打包的，对其进先写操作有一定困难。所以cramfs不支持写操作，这个特性刚好适合嵌入式应用中使用Flash存储文件系统的场合。
　　在cramfs中，文件最大不能超过16MB。
　　支持组标识(gid)，但是mkcramfs只将gid的低8位保存下来，因此只有这8位是有效的。
　　支持硬链接。但是cramfs并没有完全处理好，硬链接的文件属性中，链接数仍然为1.
　　cramfs的目录中，没有“.”和“..”这两项。因此，cramfs中的目录的链接数通常也仅有一个。
　　cramfs中，不会保存文件的时间戳(timestamps)信息。当然，正在使用的文件由于inode保存在内存中，因此其时间可以暂时地变更为最新时间，但是不会保存到cramfs文件系统中去。
　　当前版本的cramfs只支持PAGE_CACHE_SIZE为4096的内核。因此，如果发现cramfs不能正常读写的时候，可以检查一下内核的参数设置。

YAFFS简介

       YAFFS是第一个专门为NAND Flash存储器设计的嵌入式文件系统，适用于大容量的存储设备；并且是在GPL（General Public License）协议下发布的，可在其网站免费获得源代码。
　　YAFFS中，文件是以固定大小的数据块进行存储的，块的大小可以是512字节、1 024字节或者2 048字节。这种实现依赖于它能够将一个数据块头和每个数据块关联起来。每个文件（包括目录）都有一个数据块头与之相对应，数据块头中保存了ECC(Error Correction Code)和文件系统的组织信息，用于错误检测和坏块处理。充分考虑了NAND Flash的特点，YAFFS把这个数据块头存储在Flash的16字节备用空间中。当文件系统被挂载时，只须扫描存储器的备用空间就能将文件系统信息读入内存，并且驻留在内存中，不仅加快了文件系统的加载速度，也提高了文件的访问速度，但是增加了内存的消耗。
　　为了在节省内存的同时提高文件数据块的查找速度，YAFFS利用更高效的映射结构把文件位置映射到物理位置。文件的数据段被组织成树型结构，这个树型结构具有32字节的节点，每个内部节点都包括8个指向其他节点的指针，叶节点包括16个2字节的指向物理地址的指针。YAFFS在文件进行改写时总是先写入新的数据块，然后将旧的数据块从文件中删除。这样即使在修改文件时意外掉电，丢失的也只是这一次修改数据的最小写入单位，从而实现了掉电保护，保证了数据完整性。
　　结合贪心算法的高效性和随机选择的平均性，YAFFS实现了兼顾损耗平均和减小系统开销的目的。当满足特定的小概率条件时，就会尝试随机选择一个可回收的页面；而在其他情况下，则使用贪心算法来回收最“脏”的块[2]。
　　YAFFS文件系统是按层次结构设计的，分成以下4部分： yaffs_guts.c，文件系统的主要算法，这部分代码完全是用可移植的C语言编写的；yaffs_fs.c，Linux VFS层的接口；NAND 接口，yaffs_guts 和NAND 内存访问函数之间的包装层，例如调用Linux mtd 层或者RAM模拟层；可移植函数，服务的包装函数。最重要的一点是，为了获得更好的移植性，YAFFS提供直接调用的模式，这才使得我们有机会来实现YAFFS文件系统在C51系统上的移植。

CRAMFS & YAFFS

      cramfs这种只读的压缩格式，linux内核是直接支持的，而yaffs必须要自己来打补丁才能让内核支持，在yaffs2的目录内执行sh patch-ker.sh c $KERNEL 就可以让内核支持yaffs格式了。至于根文件系统个人觉得cramfs要好些，即省空间又是只读的，对于产品来说安全性稍高一点点。
      首先需你有两个分区，一个cramfs和一个yaffs，这个要通过bootloader来实现。当根文件系统设置为cramfs后，修改一下初始化的脚本liunxrc，在里面加上一句mount /dev/mtdblockX /my 其中X为的yaffs分区number，即可实现两种分区共存。TE2440的板子出厂时/dev/mtdblock/3是cramfs格式，/dev/mtdblock/4是yaffs的，内核启动后用mount /dev/mtdblock/4 /root之后，就可以操纵那一块yaffs的空间了。
     这里还有一个小问题，/dev/mtdblock/2是内核的分区，我在mount /dev/mtdblock/2 /tmp和umount/tmp之后,有save exit: isCheckpointed 0的提示，重新启动时提示Dabort kernel就死了，使用串口下载内核到RAM里启动，再mount /dev/mtdblock/2 /root（/root为空）发现原来/tmp下的文件夹出现在了/root下，也就是/dev/mtdblock/2里。所以板子内核这块貌似只读的分区，只要mount出来一样是可以破坏它的，无意间的发现不知道是内核的小缺陷，还是我没有明白真实意义，有待查明。
    这样，不希望用户修改的文件都放在cramfs分区下，供用户随意修改的放在yaffs下就可以有效利用Flash，实现两种分区共存了。当然前提是你的内核必须支持。