1．文件系統簡述
隨著32位CPU價格不斷下跌，片上存儲設備的容量相比越來越大，越來越多的嵌入式系統開始應用各種嵌入式操作系統。壹般在嵌入式領域，只要應用到操作系統的必然會需要壹個，甚至是多個文件系統。所謂文件系統，實際上就是在壹個具體的存儲設備上任何文件的組織和目錄。這個設備可能是各種RAM、NAND FLASH、NOR FLASH等DOC設備，還有以NAND FLASH 為基礎的各種存儲卡等[1]。目前，針對不同的設備和應用有很多文件系統可供選擇，例如EXT2、TEMPFS、RAMDISK、CRAMFS、JFFS1/2、YAFFS1/2、XFS等。除此之外，還有很多供應商提供的商用文件系統。
選擇文件系統，要根據具體應用的需求。壹般，首先要考慮的就是可靠性，健壯性和增強的需求。如果是像工控這樣的不需經常更新控制程序的應用來說，我們選擇CARAMFS這樣的只讀文件系統已經足夠了，而且它還可以帶來的另外壹個好處就是CRAMFS的壓縮率高達50%，可以大大節省我們的存儲空間。但是如果是像涉及到數據采集這類需要保存數據的應用來說，只讀的文件系統就很難滿足應用系統的需求，我們可以選擇JFFS或者YAFFS這樣的可讀寫的文件系統。不過在實際應用中，需要考慮的因素還應該更多。
2．文件系統的實現
2．1文件系統的選擇
在本文涉及的應用中，根文件系統並不需要頻繁的更改，但是卻涉及到壹些數據的存取。考慮到的存儲設備是NAND FLASH，所以在根文件系統格式的選擇上可以用壓縮率比較高的CRAMFS，而在根文件系統下掛載壹個可讀寫的YAFFS2文件系統。
YAFFS2（Yet Another nandFlash FileSytem2）是專門針對NAND設備的壹種文件系統。YAFFS2類似於JFFS/JFFS2文件系統，與YAFFS2不同的是JFFSS1/2文件系統最初是針對NOR FLASH的應用場合設計的。而YAFFS2針對NAND FLASH的特點采用增強的碎片回收和均衡磨損技術，大大提高了讀寫速度，延長了存儲設備的使用壽命[2],可以更好的支持大容量的NAND FLASH芯片。而且在斷電可靠性上，YAFFS2的優勢更加明顯[3]。
2．2建立根文件系統
Linux內核啟動以後，根據參數linux_cmd_line的指示跳轉到根文件系統的地址，完成文件系統的初始化和掛載任務。根文件系統的建立可以借助各種開發套件來完成，也可以完全由自己搭建壹個。這裏介紹如何通過開發套件的幫助來完成基本的根文件系統。Busybox是由Bruce Perens發起的壹項計劃，該計劃最初的目的是協助Debian發行套件建立安裝磁盤。由於Busybox小巧但功能不失強大，所以在嵌入式系統中有很廣的應用。下載Busybox穩定版（www.busybox.net），解壓後直接make menuconfig 進入Busybox配置菜單，這個界面根內核差不多。在Applets下面選擇妳需要命令，然後退出保存, 執行make , make install。在Busybox的目錄下就會生成_install目錄，這個目錄就包含了將要配置的命令的工具包。把這個目錄拷貝到工作目錄，更名為rootfs, 這個目錄就是要建立的根文件系統的雛形——但是它還不能工作，需要進壹步的完善。
在rootfs/下，首先在/rootfs/dev下建立必須的設備文件。關於設備的建立，可以參考Filesystem Hierarchy Standard來確定需要的哪些設備文件(/fhs/)。下壹步就是完成/rootfs/etc這個目錄下的3個比較重要的文件inittab,fstab,init.d/rcS(或者是rc.d/rc.sysinit,這個由inittab決定)。下面給出可供參考的樣例：
Inittab文件
#System initialization .
::sysinit:/etc/init.d/rcS
::askfirst:/bin/sh
::restart:/sbin/init
::shutdown:/bin/umount –a –r
::shutdown:/sbin/swapoff –a
Fstab文件
none /proc proc defaults 0 0
tmpfs /temp tmfs defaults 0 0
fstab指定了設備的掛載點。要了解關於fstab文件的格式以及詳細信息，可以參考
/nfs-howto/）來測試文件系統是否可行，但是最後我們還是要把這個文件系統燒進目標板。
可以有兩種方式來應用YAFFS2文件系統，壹是CRAMFS+YAFFS2的組合，壹種是純YAFFS2文件系統格式。由於在筆者的應用中，內核和根文件系統並不需要頻繁更新，所以從節省存儲空間和保護根文件系統的角度來考慮，我們選用CRAMFS這樣的高壓縮率、只讀文件系統，而應用程序，用戶空間使用YAFFS2文件系統格式。
對於CRAMFS，可以直接用mkcramfs /rootfs ~/root.img來制作cramfs鏡像，/rootfs是前面建立的根文件系統目錄，~/root.img指定做好鏡像的保存目錄。由於YAFFS2文件系統當初設計就是針對nand設備的，在筆者的應用中，文件系統是在NANDFLASH中啟動，因此要使用YAFFS2文件系統,就必須先在內核添加NAND設備驅動[5]，並修改arch\arm\mach-s3c2410\devs.c文件,增加nand flash分區。壹般情況下bootloader, kernel, root 三個分區是必須的，也有的加了param分區來保存內核參數，user分區來作為用戶空間的，但是也可以不要。
在www.aleph.co.uk下載YAFFS2（GPL）源碼，解壓後在YAFFS2目錄下執行
patch-ker.sh ~/Linux2.6.14.2
~/Linux2.6.14.2是內核的路徑，筆者的內核是2.6.14.2。patch後在內核的fs目錄下就會生成yaffs2目錄，這樣內核就已經得到YAFFS2的支持了。
接下來make menuconfig ,配置內核時在
Device Drivers->
Memory Technology Device (MTD)->
下選中MTD Partitioning Surpport,這樣我們的分區信息才有效。在
File System->
Miscellaneous filesystems->下配置YAFFS2如下:
<>EFS file system support(read only) (EXPERIMENTAL)
<*>YAFFS2 file system support
— 512 byte / page devices
[*]Lets Yaffs do its own ECC
[*]Use the same ecc byte order as Steven Hill’s nand_ecc.c
— 2048 byte (or larger) / page devices
[*]Autoselect yaffs2 format
[*]Disable lazy loading
[*]Turn off wide tnodes
[*]Turn off debug chunk erase check
[*]Cache short names in RAM
<>Jounalling Flash File System (JFFS) support
保存配置，退出，執行make。Make結束後就得到了壹個具備掛載yaffs2文件系統能力的內核鏡像。
在bootloader源文件中，將nand flash分成幾個分區，前面提到的devs.c文件裏的分區也必須與bootloader的分區壹致，因為bootloader指定了內核和文件系統的地址，最後啟動時也會到相應的地址尋找指令。在我們的應用中，將flash分成bootloader, param, kernel, root, user。其中root用來掛載CRAMFS根文件系統，user分區掛載YAFFS2文件系統。
在YAFFS2源文件的utils目錄下，執行make就可以生成 mkyaffs2image工具，執行
./mkyaffs2image （要制作yaffs2的目錄） (目標鏡像)
生成yaffs2文件系統，不過因為前面根文件系統是CRAMFS格式，YAFFS2可以作為模塊來加載，這樣更加方便，更加靈活。加載模塊也可以在後面給出的腳本中定義。
最後壹步就是要讓內核在啟動後掛載文件系統，掛載文件系統有兩種方式：手動和自動掛載。在實際應用中當然是要系統在無需人工幹預的情況下自動掛載文件系統。在Debian系統中，初始化腳本是/etc/init.d/rcS，在Rad Hat中是/etc/rc.d/rc.sysinit。這裏面包含了裝入文件系統，設置時間，打開交換分區，得到主機名等等內容。回顧前面給出的Inittab和init.d/rcS文件就知道，系統的Init進程是如何動作的。對照前面的rcS文件這裏給出壹個更加詳細的並給出註釋。
#! /bin/sh //busybox提供的SHELL
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin //設置系統路徑
runlevel=S //運行級別
prevlevel=N
umask 022 //缺省訪問權限為022
export PATH runlevel prevlevel
/bin/mount -f -t cramfs -o remount,ro /dev/mtdblock/3 /
//cramfs作為根文件系統掛到第四個分區下,即root分區。
/sbin/insmod -f /lib/yaffs2.ko //加載yaffs2模塊
/sbin/mount -t yaffs2 /dev/mtdblock/4 /usr //yaffs2掛到第五個分區，作為/usr
/sbin/mount -t proc none /proc //mount命令由busybox提供
/sbin/mount -t tmpfs none /root //掛載tmpfs到指定目錄,下同
/sbin/mount -t tmpfs none /tmp
/sbin/mount -t tmpfs none /var
/sbin/mkdir -p /var/lib //創建目錄
/sbin/mkdir -p /var/run
/sbin/mkdir -p /var/log
/etc/rc.d/init.d/leds start //初試用戶程序leds
/sbin/ifconfig lo 127.0.0.1 //指定lo設備的IP地址為127.0.0.1
#/sbin/ifconfig eth0 192.168.0.2
/sbin/hostname -F /etc/sysconfig/HOSTNAME //指定主機名文件路徑.
將文件系統燒進目標板對應分區，boot,即可運行。至此，目標板可以通過/usr進行讀寫文件，目標板完成對yaffs2的支持。
3．結束語
YAFFS2可靠的掉電保護和高效率的讀寫以及對nand存儲設備的保護等優勢使得它在越來越多的嵌入式系統中取得應用。在本文的應用中，YAFFS2在Linux下表現了良好的性能。