1. 嵌入式存储系统1.1. 计算机组成原理从冯.诺依曼的存储程序工作原理及计算机的组成来说，计算机由运算器、控制器、存储器和输入/输出设备五大部件组成。其中运算器和控制器统称为中央处理器(CPU)，而存储系统分成内部存储器(内存)和外部存储器(外存)。输入/输出设备并非计算机所必需的，如果一个设备具有CPU，内存和外存，我们就可以说它是一台计算机。在很多嵌入式设备上，都没有输入/输出设备，所以从广义来讲，我们的手机，MP3，平板电脑都可以说是一台计算机。
大家可能都听说过单片机，那么什么是单片机呢？其实单片机就是把CPU，内存和外存集成在一个芯片里面，当然他还包括其他的一些功能模块。那么我们听说的ARM9,ARM11是不是单片机呢？从严格意义上来讲，他们并不是单片机，虽说在很多ARM处理器里面都集成得有一个小容量的SRAM，但是由于CPU内部没有能够掉电保存数据的外存，所以它就不是单片机。
1.1.1. CPU中央处理器（英文CentralProcessingUnit，CPU）是一台计算机的运算核心和控制核心，其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取/取指（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）和写回（Writeback）。 由于CPU的速度很快，而外存的速度很慢，所以CPU不从外存中取出数据，而是从内存或高速缓冲存储器(cache)中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。
1.1.2. 存储器 存储器是用来存储程序和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。存储器的种类很多，按其用途可分为主存储器（简称内存或主存）和辅助存储器(简称外存)。内存是电脑中的主要部件，它是相对于外存而言的，其存储速度快，掉电后数据丢失，是CPU能直接寻址的存储空间。内存一般采用半导体存储单元，包括随机存储器（RAM）以及高速缓存（CACHE），而RAM是其中最重要的存储器。在系统上电前，所有的数据都是存放在外存中的，内存中的数据不可使用。当内存中没有CPU需要的数据时，会使用DMA(相当于一个协处理器)将数据从外存中调入到内存后，再从内存取数据。
l 随机存储器（RAM）
RAM（random access memory）随机存储器。存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。 按照存储信息的不同，随机存储器又分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。
SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据，而DRAM（Dynamic Random Access Memory)每隔一段时间，要刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较快的速度和较高的性能，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积，且功耗较大。SRAM的速度快但昂贵，一般用小容量的SRAM作为更高速CPU和较低速DRAM 之间的缓存（cache）.
在嵌入式领域，我们常见的DRAM有SDRAM和DDR（DOUBLE DATA RATE）RAM。SDRAM将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起，使CPU和RAM能够共享一个时钟周期，以相同的速度同步工作，每一个时钟脉冲的上升沿便开始传递数据。DDR RAM 是SDRAM的更新换代产品，他允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据，这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM的速度，在PC上上很常见，另外，很多高端的ARM处理器也支持DDR RAM。
l 高速缓冲存储器（Cache）
Cache也是我们经常遇到的概念，也就是平常看到的一级缓存(L1 Cache）、二级缓存(L2 Cache）、三级缓存(L3 Cache）这些数据，它位于CPU与内存之间，是一个读写速度比内存更快的存储器。当CPU向内存中写入或读出数据时，这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据，而不是访问较慢的内存，当然，如需要的数据在Cache中没有，CPU会再去读取内存中的数据。
l 只读存储器（ROM）
只读存储器（Read-Only Memory）是一种只能读取资料的存储器。在制造过程中，将资料以一特制光罩（mask）烧录于线路中，其资料内容在写入后就不能更改，所以有时又称为“光罩式只读内存”（mask ROM）。此内存的制造成本较低，常用于电脑中的开机启动如启动光盘，在系统装好的电脑上时，计算机将C盘目录下的操作系统文件读取至内存，然后通过cpu调用各种配件进行工作这时系统存放存储器为RAM 。这种属于COMPACT DISC激光唱片，光盘就是这种。
l 可编程程序只读内存(PROM)
可编程程序只读内存（Programmable ROM，PROM）之内部有行列式的镕丝，是需要利用电流将其烧断，写入所需的资料，但仅能写录一次。 PROM在出厂时，存储的内容全为1，用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0(部分的PROM在出厂时数据全为0，则用 户可以将其中的部分单元写入1)， 以实现对其“编程”的目的。PROM的典型产品是“双极性熔丝结构”，如果我们想改写某些单元，则可以给这些单元通以足够大的电流，并维持一定的时间，原 先的熔丝即可熔断，这样就达到了改写某些位的效果。另外一类经典的PROM为使用“肖特基二极管”的PROM，出厂时，其中的二极管处于反向截止状态，还 是用大电流的方法将反相电压加在“肖特基二极管”，造成其永久性击穿即可。
l EPROM
可擦出可编程只读内存（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）可利用高电压将资料编程写入，抹除时将线路曝光于紫外线下，则资料可被清空，并且可重复使用。通常在封装外壳上会预留一个石英透明窗以方便曝光。
l EEPROM
电可擦出可编程只读内存（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM）之运作原理类似EPROM，但是抹除的方式是使用高电场来完成，因此不需要透明窗。
l FLASH
FLASH表示Flash Memory的意思，即平时所说的“闪存”，全名叫Flash EEPROM Memory。它结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦除可编程（EEPROM）的性能，还可以快速读取数据（NVRAM的优势），使数据不会因为断电而丢失。U盘和MP3里用的就是这种存储器。在过去的20年里，嵌入式系统一直使用ROM（EPROM）作为它们的存储设备，然而近年来Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系统中的地位，用作存储Bootloader以及操作系统或者程序代码，或者直接当硬盘使用（U盘）。
1.2. 嵌入式Flash存储器 嵌入式硬件系统一般都需要有软件的支持才能够正常工作，嵌入式系统需要为软件提供相应的存储空间。在以往的单片机系统内，一般使用ROM（Read Only Memory）或EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）存储程序。由于现有的嵌入式系统越来越复杂，原有的ROM由于容量、灵活性差等的限制，无法满足日益复杂的应用要求。
闪存(Flash)是电可擦除只读存储器（EEPROM）的变种，但兼有RAM和ROM 的优点，是一种可在系统（In-System）进行电擦写，掉电后信息不丢失的存储器，同时它的高集成度和低成本使它成为市场主流。随着Flash技术的成熟和普及，一些单片机芯片（如Freescale的8位单片机MC68HC908）已经开始采用片内FLASH取代过去常用的片内ROM或EPROM，使单片机具有了在线编程写入或擦除的功能。
FLASH在结构和操作方式上与硬盘、EEROM等其他存储介质有较大区别，他都是只能将1写为0，而不能将0写成1。所以在Flash编程之前，必须以块为单位(块大小一般为256KB到20MB)将对应的块擦除，而擦除的过程就是将所有位都写为1的过程，块内的所有字节变为0xFF。因此可以说，编程是将相应位写0的过程，而擦除是将相应位写1的过程，两者的执行过程完全相反。而EEPROM能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写，这样闪存就比EEPROM的更新速度快。
Flash 芯片是由内部成千上万个存储单元组成的，每个单元存储一个bit。具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区在系统编程（烧写）、擦除等特点，并且可由内部嵌入的算法完成对芯片的操作，因而在各种嵌入式系统中得到了广泛的应用。作为一种非易失性存储器，Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据等。常用的Flash为8位或16位的数据宽度，编程电压为单3.3V。主要的生产厂商为INTEL、ATMEL、AMD、HYUNDAI等。Flash 技术根据不同的应用场合也分为不同的发展方向，有擅长存储代码的NOR Flash和擅长存储数据的NAND Flash。
1.3. Norflash和Nandflash的对比1.3.1. NANDFlash和NORFlash芯片的共性 首先表现在向芯片中写数据必须先将芯片中对应的内容清空，然后再写入，即先擦后写。只不过NORFlash芯片只用擦写一个字，而NAND需要擦写整个块.其次，闪存擦写的次数都是有限的.当闪存使用接近使用寿命时，经常会出现写操作失败；到达使用寿命时，闪存内部存放的数据虽然可以读，但不能再进行写操作了.所以为了防止上面问题的发生，不能对某个特定的区域反复进行写操作.通常NANDFlash可擦写次数高于NORFlash芯片，但是由于NANDFlash通常是整块擦写，块内的页面中如果有一位失效整个块就会失效，而且由于擦写过程复杂，失败的概率相对较高，所以从整体上来说NOR的寿命较长.
另一个共性是闪存的读写操作不仅仅是一个物理操作，实际上在闪存上存放数据必须使用算法实现，这个模块一般在驱动程序的MTD'(Memory Technology Drivers)模块中或者在FTLZ (Flash Translation Layer)层内实现，具体算法和芯片的生产厂商以及芯片型号有关系.通过比较可以发现，NAND更适用于复杂的文件应用，但是由于NAND芯片的使用相对复杂，所以对文件系统有较高的要求.
1.3.2. NANDFlash和NORFlash芯片的不同(1)闪存芯片读写的基本单位不同
应用程序对NorFlash芯片操作以“字”为基本单位.为了方便对大容量NorFlash闪存的管理，通常将NOR闪存分成大小为128KB或64KB的逻辑块，有时块内还分扇区.读写时需要同时指定逻辑块号和块内偏移.应用程序对NandFlash芯片操作是以“块”为基本单位.NAND闪存的块比较小，一般是8KB，然后每块又分成页，页大小一般是512字节.要修改NandFlash芯片中一个字节，必须重写整个数据块.
(2)NorFlash闪存是随机存储介质，用于数据量较小的场合；NandFlash闪存是连续存储介质，适合存放大的数据.
(3)由于NorFlash地址线和数据线分开，所以NorFlash芯片可以像SDRAM一样连在数据线上.NOR芯片的使用类似于通常内存芯片，传输效率高，可执行程序可以在芯片内执行(XI P, eXecute In Place)，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中.由于NorFlash的这个特点，嵌入式系统中经常将NOR芯片做启动芯片使用.NandFlash共用地址和数据总线，需要额外联结一些控制的输入输出，所以直接将NAND芯片做启动芯片比较难.
(4)NandFlash闪存芯片因为共用地址和数据总线的原因，不允许对一个字节甚至一个块进行的数据清空，只能对一个固定大小的区域进行清零操作；NorFlash芯片可以对字进行操作.所以在处理小数据量的I/O操作的时候的速度要快与NorFlash的速度.比如一块NorFlash芯片通常写一个字需要10us，在32位总线上写512字节需要1280us；NandFlash闪存写512字节需要的时间包括：512×每字节50ns+10us的寻页时间+200us的片擦写时间＝234us.
(5)NandFlash闪存的容量比较大，最大容量己达到8G字节.为了方便管理，NandFlash的存储空间使用了块和页两级存储体系，也就是说它的存储空间是二维的，比如K9F5608UOA闪存块的大小为16K，每页大小是512字节，每页还16字节空闲区用来存放错误校验码空间(也称为out-of-band，OOB空间).在进行写操作时，NandFlash闪存每次将一个字节的数据放入内部的缓存区，然后再发出“写指令”进行写操作.由于对NandFlash闪存的操作都是以块和页为单位的，所以在向NandFlash闪存进行大量数据的读写时，NAND的速度要快于NOR闪存.
(6)NorFlash闪存的可靠性要高于NandFlash闪存，是因为NorFlash型闪存的接口简单，数据操作少，位交换操作少，因此可靠性高，极少出现坏区块，一般用在对可靠性要求高的地方.NandFlash型闪存接口和操作均相对复杂，位交换操作也很多，关键性数据更是需安错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法来确保数据的完整性，因此出现问题的几率要大得多，坏区块也是不可避免的，而且由于坏区块是随机分布的，连纠错也无法做到.
(7)NANDFlash一般地址线和数据线共用，对读写速度有一定影响；NORFlash闪存数据线和地址线分开，相对而言读写速度快一些.
(8)接口对比
NorFlash带有通用的SRAM接口，可以轻松地挂接在CPU的地址、数据总线上，对CPU的接口要求低。NorFlash的特点是芯片内执行(XIP,eXecute In Place)，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中.如uboot中的ro段可以直接在NorFlash上运行，只需要把rw和zi段拷贝到RAM中运行即可.
NandFlash器件使用复杂的I/O口来串行地存取数据，8个引脚用来传送控制、地址和数据信息。由于时序较为复杂，所以一般CPU最好集成NandFlash控制器.另外由于NandFlash没有挂接在地址总线上，所以如果想用NandFlash作为系统的启动盘，就需要CPU具备特殊的功能，如s3c2440在被选择为NandFlash启动方式时会在上电时自动读取NandFlash的4k数据到地址0的SRAM中.如果CPU不具备这种特殊功能，用户不能直接运行NandFlash上的代码，那可以采取其他方式，比如好多使用NandFlash的开发板除了使用NandFlash以外，还用上了一块小的NorFlash来运行启动代码.
(9)容量和成本对比
相比起NandFlash来说，NorFlash的容量要小，一般在1~16MByte左右，一些新工艺采用了芯片叠加技术可以把NorFlash的容量做得大一些.在价格方面，NorFlash相比NandFlash来说较高，如目前市场上一片4Mbyte的AM29lv320 NorFlash零售价在20元左右，而一片128MByte的k9f1g08 NandFlash零售价在30元左右. NandFlash生产过程更为简单，NAND结构可以在给定的模具尺寸内提供更高的容量，这样也就相应地降低了价格.
(10)可靠性性对比
NandFlash器件中的坏块是随机分布的，以前也曾有过消除坏块的努力，但发现成品率太低，代价太高，根本不划算.Nand器件需要对介质进行初始化扫描以发现坏块，并将坏块标记为不可用.在已制成的器件中，如果通过可靠的方法不能进行这项处理，将导致高故障率。而坏块问题在NorFlash上是不存在的.
在Flash的位翻转(一个bit位发生翻转)现象上，NAND的出现几率要比NorFlash大得多.这个问题在Flash存储关键文件时是致命的，所以在使用NandFlash时建议同时使用EDC/ECC等校验算法.
(11)升级对比
NorFlash的升级较为麻烦，因为不同容量的NorFlash的地址线需求不一样，所以在更换不同容量的NorFlash芯片时不方便.通常我们会通过在电路板的地址线上做一些跳接电阻来解决这样的问题，针对不同容量的NorFlash. 而不同容量的NandFlash的接口是固定的，所以升级简单.
(12)读写性能对比
写操作：任何flash器件的写入操作都只能在空或已擦除的单元内进行.NAND器件执行擦除操作是十分简单的，而NOR则要求在进行擦除前先要将目标块内所有的位都写为1.擦除NOR器件时是以64～128KB的块进行的，执行一个擦除/写入操作的时间约为5s.擦除NAND器件是以8～32KB的块进行的，执行一个擦除/写入操作最多只需要4ms. 读操作：NOR的读速度比NAND稍快一些.
(13)文件系统比较
Linux系统中采用MTD来管理不同类型的Flash芯片，包括NandFlash和NorFlash.支持在Flash上运行的常用文件系统有cramfs、jffs、jffs2、yaffs、yaffs2等.cramfs文件系统是只读文件系统.如果想在Flash上实现读写操作，通常在NorFlash上我们会选取jffs及jffs2文件系统，在NandFlash上选用yaffs或yaffs2文件系统.Yaffs2文件系统支持大页(大于512字节/页)的NandFlash存储器.
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2. 多种嵌入式文件系统的制作和移植2.1. 嵌入式Linux文件系统简介 Linux支持多种文件系统，包括ext2、ext3、vfat、ntfs、iso9660、jffs、romfs和nfs等，为了对各类文件系统 进行统一管理，Linux引入了虚拟文件系统VFS(Virtual File System)，为各类文件系统提供一个统一的操作界面和应用编程接口。Linux启动时，第一个必须挂载的是根文件系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。之后可以自动或手动挂载其他的文件系统。因此，一个系统中可以同时存在不同的文件系统。
不同的文件系统类型有不同的特点，因而根据存储设备的硬件特性、系统需求等有不同的应用场合。在嵌入式Linux应用中，主要的存储设备为 RAM(DRAM, SDRAM)和ROM(常采用FLASH存储器)，常用的基于存储设备的文件系统类型包括：jffs2, yaffs, cramfs, romfs, ramdisk, ramfs/tmpfs等。
2.2. 基于RAM的文件系统2.2.1. initramfs initramfs在编译内核的同时被编译并与内核生成一个映像文件，可以压缩也可以不压缩，但是目前只支持cpio包格式。它是根文件系统制作和制作的一种非常简单的方法，也可以通过执行这个文件系统中的程序引导真正的文件系统，这样加载根文件系统的工作就不是内核的工作，而是initramfs的工作。由于initramfs使用cpio包格式，所以很容易将一个单一的文件、目录、node编译链接到系统中去，这样很简单的系统中使用起来很方便，不需要另外挂接文件系统。
但是因为cpio包实际是文件、目录、节点的描述语言包，为了描述一个文件、目录、节点，要增加很多额外的描述文字开销，特别是对于目录和节点，本身很小额外添加的描述文字却很多，这样使得cpio包比相应的image文件大很多。
2.2.2. Ramdiskramdisk是一种基于内存的虚拟文件系统(并非一个实际的文件系统)，它将一部分固定大小(这个大小在编译内核的make menuconfig时配置)的内存当作硬盘一个分区来使用。ramdisk是一种将实际的文件系统装入内存的机制，并且可以作为根文件系统，通常我们会使用ext2或ext3文件系统来格式化它。由于ramdisk是在内存中进行操作的，所以我们可以对里面的文件进行添加，修改，删除等等操作，但是一掉电，就什么也没有了。由于这个特性，我们可以将一些经常被访问而又不会更改的文件(如只读的根文件系统)通过Ramdisk放在内存中，这样可以明显地提高系统的性能。
在Linux的启动阶段，内核和ramdisk都是由 bootloader在启动时加载至内存的指定位置()，而initrd提供了一套机制，可以将内核映像和根文件系统一起载入内存。initrd 是boot loader initialized RAM disk，顾名思义是在系统初始化引导时候用的ramdisk，它的作用是完善内核的模块机制，让内核的初始化流程更具弹性。
2.2.3. ramfs/tmpfsRamfs是Linus Torvalds开发的一种基于内存的文件系统，工作于虚拟文件系统(VFS)层，不能格式化，可以创建多个，在创建时可以指定其最大能使用的内存大小。(实际上，VFS本质上可看成一种内存文件系统，它统一了文件在内核中的表示方式，并对磁盘文件系统进行缓冲。)Ramfs/tmpfs文件系统把所有的文件都放在RAM中，所以读/写操作发生在RAM中，可以用ramfs/tmpfs来存储一些临时性或经常要修改的数据，例如/tmp和/var目录，这样既避免了对Flash存储器的读写损耗，也提高了数据读写速度。Ramfs/tmpfs相对于传统的Ramdisk的不同之处主要在于：不能格式化，文件系统大小可随所含文件内容大小变化。但他们都不可以像ramdisk一样作为根文件系统，而只能想procfs，devfs一样作为伪文件系统使用。
2.2.4. NFS NFS网络文件系统（Network File System）是由Sun开发并发展起来的一项在不同机器、不同操作系统之间通过网络共享文件的技术。在嵌入式Linux系统的开发调试阶段，可以利用该技术在主机上建立基于NFS的根文件系统，挂载到嵌入式设备，可以很方便地修改根文件系统的内容。
2.2.5. 伪文件系统 以上讨论的都是基于存储设备的文件系统(memory-based file system)，它们都可用作Linux的根文件系统(除tmpfs和ramfs外)。实际上，Linux还支持逻辑的或伪文件系统(logical or pseudo file system)，例如procfs(proc文件系统)，用于获取系统信息，以及devfs(设备文件系统)和sysfs，用于维护设备文件。
2.3. 基于FLASH的文件系统 Flash(闪存)作为嵌入式系统的主要存储媒介，有其自身的特性。Flash的写入操作只能把对应位置的1修改为0，而不能把0修改为1(擦除Flash就是把对应存储块的内容恢复为1)，因此，一般情况下，向Flash写入内容时，需要先擦除对应的存储区间，这种擦除是以块(block)为 单位进行的。
闪存主要有NOR和NAND两种技术(简单比较见附录)。Flash存储器的擦写次数是有限的，NAND闪存还有特殊的硬件接口和读写时序。因 此，必须针对Flash的硬件特性设计符合应用要求的文件系统；传统的文件系统如ext2等，用作Flash的文件系统会有诸多弊端。
在嵌入式Linux下，MTD(Memory Technology Device,存储技术设备)为底层硬件(闪存)和上层(文件系统)之间提供一个统一的抽象接口，即Flash的文件系统都是基于MTD驱动层的(参见下面的Linux下的文件系统结构图)。使用MTD驱动程序的主要优点在于，它是专门针对各种非易失性存储器(以闪存为主)而设计的，因而它对Flash有 更好的支持、管理和基于扇区的擦除、读/写操作接口。
顺便一提，一块Flash芯片可以被划分为多个分区，各分区可以采用不同的文件系统；两块Flash芯片也可以合并为一个分区使用，采用一个文件系统。即文件系统是针对于存储器分区而言的，而非存储芯片。
2.3.1. jffs2 JFFS文件系统最早是由瑞典Axis Communications公司基于Linux2.0的内核为嵌入式系统开发的文件系统。JFFS2(Journalling Flash FileSystem v2，日志闪存文件系统版本2 )是RedHat公司基于JFFS开发的闪存文件系统，最初是针对RedHat公司的嵌入式产品eCos开发的嵌入式文件系统，所JFFS2也可以用在Linux, uCLinux中。它主要用于NOR型闪存，基于MTD驱动层，特点是：可读写的、支持数据压缩的、基于哈希表的日志型文件系统，并提供了崩溃/掉电安全保护，提供“写平衡”支持等。缺点主要是当文件系统已满或接近满时，因为垃圾收集的关系而使jffs2的运行速度大大放慢。
Jffs2不适合用于NAND闪存主要是因为NAND闪存的容量一般较大，这样导致jffs2为维护日志节点所占用的内存空间迅速增大，另外，jffs2文件系统在挂载时需要扫描整个FLASH的内容，以找出所有的日志节点，建立文件结构，对于大容量的NAND闪存会耗费大量时间。
目前jffs3正在开发中，关于jffs2系列文件系统的使用详细文档，可参考MTD补丁包中mtd-jffs-HOWTO.txt。
2.3.2. yaffs yaffs/yaffs2（Yet Another Flash File System）是专为嵌入式系统使用NAND型闪存而设计的一种日志型文件系统。与jffs2相比，它减少了一些功能(例如不支持数 据压缩)，所以速度更快，挂载时间很短，对内存的占用较小。另外，它还是跨平台的文件系统，除了Linux和eCos，还支持WinCE, pSOS和ThreadX等。
yaffs/yaffs2自带NAND芯片的驱动，并且为嵌入式系统提供了直接访问文件系统的API，用户可以不使用Linux中的MTD与VFS，直接对文件系统操作。当然，yaffs也可与MTD驱动程序配合使用。yaffs与yaffs2的主要区别在于，前者仅支持小页(512 Bytes) NAND闪存，后者则可支持大页(2KB) NAND闪存。同时，yaffs2在内存空间占用、垃圾回收速度、读/写速度等方面均有大幅提升。
2.3.3. ubifs 无排序区块图像文件系统(Unsorted Block Image File System, UBIFS)是用于固态硬盘存储设备上，并与LogFS相互竞争，作为JFFS2的后继文件系统之一。真正开始开发于2007年，并于2008年10月第一次加入稳定版本于Linux核心2.6.27版。UBIFS最早在2006年由IBM与Nokia的工程师Thomas Gleixner，Artem Bityutskiy所设计，专门为了解决MTD（Memory Technology Device）设备所遇到的瓶颈。由于Nand Flash容量的暴涨，YAFFS等皆无法再去控制Nand Flash的空间。UBIFS通过子系统UBI处理与MTD device之间的动作。与JFFS2一样，UBIFS 建构于MTD device 之上，因而与一般的block device不兼容。
JFFS2运行在MTD设备之上，而UBIFS则只能工作于UBI volume之上。也可以说，UBIFS涉及了三个子系统：
1. MTD 子系统， 提供对flash芯片的访问接口， MTD子系统提供了MTD device的概念，比如/dev/mtdx，MTD可以认为是raw flash
2. UBI subsystem，为flash device提供了wear-leveling和 volume management功能； UBI工作在MTD设备之上，提供了UBI volume；UBI是MTD设备的高层次表示，对上层屏蔽了一些MTD不得不处理的问题，比如wearing以及坏块管理
3. UBIFS文件系统，工作于UBI之上
以下是UBIFS的一些特点：
Ø 可扩展性：UBIFS对flash 尺寸有着很好的扩展性； 也就是说mount时间，内存消耗以及I/O速度都不依赖与flash 尺寸（对于内存消耗并不是完全准确的，但是依赖性非常的低）； UBIFS可以很好的适应GB flashes; 当然UBI本身还有扩展性的问题，无论如何 UBI/UBIFS都比JFFS2的可扩展性好，此外如果UBI成为瓶颈，还可以通过升级UBI而不需改变UBIFS
Ø 快速mount：不像JFFS2，UBIFS在mount阶段不需要扫描整个文件系统，UBIFS mount介质的时间只是毫秒级，时间不依赖与flash的尺寸；然而UBI的初始化时间是依赖flash的尺寸的，因此必须把这个时间考虑在内
Ø write-back 支持： 回写或者叫延迟写更准确些吧，同JFFS2的write-through(立即写入内存)相比可以显著的提高文件系统的吞吐量。
Ø 异常unmount适应度：UBIFS是一个日志文件系统可以容忍突然掉电以及unclean重启； UBIFS 通过replay 日志来恢复unclean unmount，在这种情况下replay会消耗一些时间，因此mount时间会稍微增加，但是replay过程并不会扫描整个flash介质，所以UBIFS的mount时间大概在几分之一秒。
Ø 快速I/O - 即使我们disable write-back（可以在unmount时使用-o sync mount选项）， UBIFS的性能仍然接近JFFS2; 记住，JFFS2的同步I/O是非常惊人的，因为JFFS2不需要在flash上维护indexing data结构， 所以就没有因此而带来的负担； 而UBIFS恰恰是有index数据的。 UBIFS之所以够快是因为UBIFS提交日志的方式：不是把数据从一个地方移动到另外一个位置，而只是把数据的地址加到文件系统的index，然后选择不同的eraseblock作为新的日志块，此外还有multi-headed日志方式等技巧。
Ø on-the_flight compression - 存储在flash介质上的数据是压缩的；同时也可以灵活的针对单个文件来打开关闭压缩； 例如，可能需要针对某个特定的文件打开压缩，或者可能缺省方式下支持压缩，但是对多媒体文件则关闭压缩。
Ø 可恢复性 - UBIFS可以从index破坏后恢复； UBIFS中的每一片信息都有一个header来描述，因此可以通过扫描这个flash介质来重构文件系统，这点和JFFS2非常类似；想像一下，如果你擦出了FAT文件系统的FAT表，那么对于FAT FS是致命的错误，但是如果擦除UBIFS的index,你人然可以重构文件系统，当然这需要一个特定的用户空间程序来做这个恢复
Ø 完整性 - UBIFS通过写checksum到flash 介质上来保证数据的完整性，UBIFS不会无视损坏文件数据或meta-data； 缺省的情况，UBIFS仅仅检查meta-data的CRC，但是你可以通过mount选项，强制进行data CRC的检查
2.3.4. Cramfs Cramfs（Compressed ROM File System）是Linux的创始人 Linus Torvalds参与开发的一种只读的压缩文件系统，它也基于MTD驱动程序。在cramfs文件系统中，每一页(4KB)被单独压缩，可以随机页访问，其压缩比高达2:1,为嵌入式系统节省大量的Flash存储空间，使系统可通过更低容量的FLASH存储相同的文件，从而降低系统成本。
Cramfs文件系统以压缩方式存储，在运行时解压缩，所以不支持应用程序以XIP方式运行，所有的应用程序要求被拷到RAM里去运行，但这并不代表比Ramfs需求的RAM空间要大一点，因为Cramfs是采用分页压缩的方式存放档案，在读取档案时，不会一下子就耗用过多的内存空间，只针对目前实际读取的部分分配内存，尚没有读取的部分不分配内存空间，当我们读取的档案不在内存时，Cramfs文件系统自动计算压缩后的资料所存的位置，再即时 解压缩到RAM中。
另外，它的速度快，效率高，其只读的特点有利于保护文件系统免受破坏，提高了系统的可靠性。Cramfs映像通常是放在Flash中，但是也能放在别的文件系统里，使用loopback设备可以把它安装别的文件系统里。
由于以上特性，Cramfs在嵌入式系统中应用广泛。但是它的只读属性同时又是它的一大缺陷，使得用户无法对其内容对进扩充。
2.3.5. Romfs 传统型的Romfs文件系统是一种简单的、紧凑的、只读的文件系统，不支持动态擦写保存，按顺序存放数据，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。uClinux系统通常采用Romfs文件系统。
2.3.6. 其他文件系统fat/fat32也可用于实际嵌入式系统的扩展存储器(例如PDA, Smartphone, 数码相机等的SD卡)，这主要是为了更好的与最流行的Windows桌面操作系统相兼容。ext2也可以作为嵌入式Linux的文件系统，不过将它用于FLASH闪存会有诸多弊端。
3. 制作根文件系统树3.1. [url=]根文件系统简介[/url] 首先要明白的是“什么是文件系统”，文件系统是对一个存储设备上的数据和元数据进行组织的机制。这种机制有利于用户和操作系统的交互。在一篇oracle的技术文章中看到这样一句话“尽管内核是 Linux 的核心，但文件却是用户与操作系统交互所采用的主要工具。这对 Linux 来说尤其如此，这是因为在 UNIX 传统中，它使用文件 I/O 机制管理硬件设备和数据文件”，这句话我是这样理解的，在Linux没有文件系统的话，用户和操作系统的交互也就断开了，例如我们使用最多的交互shell，包括其它的一些用户程序，都没有办法运行。在这里可以看到文件系统相对于Linux操作系统的重要性。下面是Linux文件系统组件的体系结构。
用户空间包含一些应用程序（例如，文件系统的使用者）和 GNU C 库（glibc），它们为文件系统调用（打开、读取、写和关闭）提供用户接口。系统调用接口的作用就像是交换器，它将系统调用从用户空间发送到内核空间中的适当端点。
VFS 是底层文件系统的主要接口。这个组件导出一组接口，然后将它们抽象到各个文件系统，各个文件系统的行为可能差异很大。有两个针对文件系统对象的缓存（inode 和dentry）。它们缓存最近使用过的文件系统对象。
每个文件系统实现（比如 ext2、JFS 等等）导出一组通用接口，供 VFS 使用。缓冲区缓存会缓存文件系统和相关块设备之间的请求。例如，对底层设备驱动程序的读写请求会通过缓冲区缓存来传递。这就允许在其中缓存请求，减少访问物理设备的次数，加快访问速度。以最近使用（LRU）列表的形式管理缓冲区缓存。注意，可以使用 sync 命令将缓冲区缓存中的请求发送到存储媒体（迫使所有未写的数据发送到设备驱动程序，进而发送到存储设备）。
当我们在Windows下，提到文件系统时，你的第一反应是想到的是什么？是不是Windows下的一些Fat32、NTFS等的文件系统的类型。而在Linux中，你可能会想到Ext2、Ext3，但你还必须要有一个根文件系统的概念。根文件系统首先是一种文件系统，该文件系统不仅具有普通文件系统的存储数据文件的功能，但是相对于普通的文件系统，它的特殊之处在于，它是内核启动时所挂载（mount）的第一个文件系统，内核代码的映像文件保存在根文件系统中，系统引导启动程序会在根文件系统挂载之后从中把一些初始化脚本（如rcS,inittab）和服务加载到内存中去运行。我们要明白文件系统和内核是完全独立的两个部分。在嵌入式中移植的内核下载到开发板上，是没有办法真正的启动Linux操作系统的，会出现无法加载文件系统的错误。
那么根文件系统在系统启动中到底是什么时候挂载的呢？先将/dev/ram0挂载，而后执行/linuxrc.等其执行完后。切换根目录，再挂载具体的根文件系统.根文件系统执行完之后，也就是到了Start_kernel()函数的最后，执行init的进程，也就第一个用户进程。对系统进行各种初始化的操作。如果要能明白这里的过程的话，可要好好的看看Linux内核源码了。下图展示了VFS，内核，文件系统的层次结构：
根文件系统之所以在前面加一个”根“，说明它是加载其它文件系统的”根“，既然是根的话，那么如果没有这个根，其它的文件系统也就没有办法进行加载的。它包含系统引导和使其他文件系统得以挂载（mount）所必要的文件。根文件系统包括Linux启动时所必须的目录和关键性的文件，例如Linux启动时都需要有init目录下的相关文件，在 Linux挂载分区时Linux一定会找/etc/fstab这个挂载文件等，根文件系统中还包括了许多的应用程序bin目录等，任何包括这些Linux 系统启动所必须的文件都可以成为根文件系统。
Linux启动时，第一个必须挂载的是根文件系统；若系统不能从指定设备上挂载根文件系统，则系统会出错而退出启动。成功之后可以自动或手动挂载其他的文件系统。因此，一个系统中可以同时存在不同的文件系统。
在 Linux 中将一个文件系统与一个存储设备关联起来的过程称为挂载（mount）。使用 mount 命令将一个文件系统附着到当前文件系统层次结构中（根）。在执行挂装时，要提供文件系统类型、文件系统和一个挂装点。根文件系统被挂载到根目录下“/”上后，在根目录下就有根文件系统的各个目录，文件：/bin /sbin /mnt等，再将其他分区挂接到/mnt目录上，/mnt目录下就有这个分区的各个目录，文件。 |
