Linux内存文件系统

转载自：https://cryolite.iteye.com/blog/358500

本人在博主基础上做了验证，并补充了编译细节。

 

在Linux中可以将一部分内存mount为分区来使用，可满足高IO的要求，通常称之为RamDisk。RamDisk有三种实现方式：

第一种就是传统意义上的，可以格式化，然后加载。ramdisk: 基于虚拟在内存中的其他文件系统(ex2fs)。

这在Linux内核2.0/2.2就已经支持，其不足之处是大小固定，之后不能改变。
为了能够使用Ramdisk，我们在编译内核时须将block device中的Ramdisk支持选上。它下面还有两个选项，一个是设定Ramdisk的大小，默认是4096k；另一个是initrd的支持。

4.6.0内核选择：

> Device Drivers > Block devices

    <*>   RAM block device support 
          (16)    Default number of RAM disks
          (16384) Default RAM disk size (kbytes)

如果对Ramdisk的支持已经编译进内核，我们就可以使用它了：
1 查看一下可用的RamDisk，使用ls /dev/ram*
2 首先创建一个目录，比如test，运行mkdir /mnt/test；
3 然后对/dev/ram0 创建文件系统，运行mke2fs /dev/ram0；
4 最后挂载 /dev/ram0，运行mount /dev/ram0  /mnt/test，就可以象对普通硬盘一样对它进行操作了。
更详细的内容可以参考： http://www.linuxfocus.org/ChineseGB/November1999/article124.html                                                 http://www.vanemery.com/Linux/Ramdisk/ramdisk.html

实验结果：内核配置就是  (16)    Default number of RAM disks (16384) Default RAM disk size (kbytes)，

所以执行查看命令：ls /dev/ram*，出现16个相关节点（ /dev/ram0 到 /dev/ram15）。

创建目录挂载以后，查询test挂载文件的大小为 15.3M，里面有lost+found文件夹。

重启后，/mnt/test存在，内部放置的文件丢失，直接进行第4步挂载出现报错"mount:you must specify the filesystem type"

所以开机还是得从第3步开始做起。

速度验证：暂时无验证。周末设计实验。

 

另两种则是内核2.4才支持的，通过Ramfs或者Tmpfs来实现：它们不需经过格式化，用起来灵活，其大小随所需要的空间而增加或减少。不管是使用ramfs还是tmpfs，必须明白的是，一旦系统重启，它们中的内容将会丢失。所以哪些东西可以放在内存文件系统中得根据系统的具体情况而定。

Ramfs顾名思义是内存文件系统，它处于虚拟文件系统（VFS）层，而不像ramdisk那样基于虚拟在内存中的其他文件系统(ex2fs)。因而，它无需格式化，可以创建多个，只要内存足够，在创建时可以指定其最大能使用的内存大小。
如果你的Linux已经将Ramfs编译进内核，你就可以很容易地使用Ramfs了。

4.6.0内核选择：

 > General setup

    [*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support
    ()    Initramfs source file(s)

ramfs: 物理内存文件系统，只存在于物理内存中。其大小也不是固定的，而是随着所需要的空间动态得增减。

1 创建一个目录，加载Ramfs到该目录即可：
                  # mkdir  /testRam
                  # mount -t ramfs none /testRAM
2 缺省情况下，Ramfs被限制最多可使用内存大小的一半。可以通过maxsize（以kbyte为单位）选项来改变。
                  # mount -t ramfs none /testRAM -o maxsize=2000 (创建了一个限定最大使用内存为2M的ramdisk）

实验结果：执行指令：mount -t ramfs none ./testRAM -o maxsize=2000，设置大小为2M，里面无有自动生成的文件夹。

查询属性也看不到大小，怀疑自己就没有设置成功，但是重启后，内部文件会消失，算是求证成功。

重启后，文件夹内的文件消失，看着还挺像成功了。

速度验证：暂时无验证。周末设计实验。

 

Tmpfs是一个虚拟内存文件系统，它不同于传统的用块设备形式来实现的Ramdisk，也不同于针对物理内存的Ramfs。
Tmpfs可以使用物理内存，也可以使用交换分区。在Linux内核中，虚拟内存资源由物理内存（RAM）和交换分区组成，这些资源是由内核中的虚拟内存子系统来负责分配和管理。
Tmpfs向虚拟内存子系统请求页来存储文件，它同Linux的其它请求页的部分一样，不知道分配给自己的页是在内存中还是在交换分区中。同Ramfs一样，其大小也不是固定的，而是随着所需要的空间而动态的增减。

4.6.0内核选择：

> File systems > Pseudo filesystems

    [*] sysfs file system support
    [*] Tmpfs virtual memory file system support (former shm fs)

1 使用tmpfs，首先你编译内核时得选择"虚拟内存文件系统支持（Virtual memory filesystem support）" 。
2 然后就可以加载tmpfs文件系统了：
            # mkdir -p /mnt/tmpfs
            # mount tmpfs /mnt/tmpfs -t tmpfs

3 为了防止tmpfs使用过多的内存资源而造成系统的性能下降或死机，可以在加载时指定tmpfs文件系统大小的最大限制：
           # mount tmpfs /mnt/tmpfs -t tmpfs -o size=32m
4 使用df -aT命令可以看到有个/dev/shm目录，该目录的文件系统是tmpfs的，因此这个目录下的文件访问是非常快的，但是其大小可能不同机器都不一样。

实验结果：执行指令：mount tmpfs /mnt/tmpfs -t tmpfs -o size=32m，设置大小为32M，里面没有自动生成的文件夹。

查询属性可看到大小为33.6M。

重启后，文件夹内的文件消失。

速度验证：暂时无验证。周末设计实验。

另外，作为对比，我做了普通的文件夹，内部放置文件，文件内写数字，重启后，普通文件夹内的东西依然存在不会消失。三种实验都算验证成功了。后续会观察读取数据的速度会加快多少。

更详细的可参考《FreeBSD下的内存文件系统》一文
“对于高负载的服务器，使用内存文件系统实际上得不偿失，在系统内存很快用光的情况下，操作系统将进行磁盘交换，导致系统性能严重下降，这比起直接使用磁盘文件系统更为糟糕。事实上，在高负载的服务器环境下，允许系统使用更多的内存来缓冲磁盘数据，更有效的发挥系统的磁盘缓冲能力，在实际使用中更为有效。 ”

嗯，整理了大半天以为离真理不远了。不过，工程师告诉我，他要整个文件系统都加到内核。

我：。。。可是整个文件系统好大啊，我们的有2,3个G呢

工程师：我不管，文件系统裁剪啊

我：。。。待续再来吧。