嵌入式Linux下文件系统的研究与实现

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随着嵌入式系统的迅猛发展,嵌入式Linux也得到了广泛的应用。Linux的内核精简而高效,具有非常良好的网络性能,并且支持多种体系结构。更重要的是,Linux来源于UNIX,拥有许多经过良好训练的开发人员和大量的开发资源。这些都是Linux在嵌入式领域内取得飞速发展的重要原因。Linux的文件系统,相比其他操作系统的文件系统,有两大特点,一是为了支持多种不同的文件系统而引入了VFS;二是各种文件系统可以很方便的挂载到Linux的文件系统树上或从文件系统树上卸载。VFS是Linux下各个文件系统的基础,所有的文件系统都是基于VFS之上的。所以了解VFS机制以及如何基于VFS机制添加对新的文件系统的支持,对于我们深入理解Linux及其文件系统,对于我们构建满足要求的合适的嵌入式Linux系统都具有重大的意义。从目前看,国内外针对Linux文件系统的研究大多数都是针对文件系统的一些典型应用,却很少有研究是针对Linux文件系统的基础机制VFS,VFS的设计原理,以及如何利用VFS机制来支持新的文件系统的。本论文将采用理论分析和实践结合的研究思路,首先从Linux下的文件系统基础构建机制VFS开始,研究Linux文件系统的体系结构,VFS的文件系统模型以及VFS的各个文件模型对象,并根据对VFS和其他内核工作机制的分析和研究结果,研究如何利用VFS机制来支持新的文件系统。接着,本文以一个文件系统NEFS的设计为例,分析了一般文件系统设计时需要考虑的问题,介绍了NEFS文件系统的设计过程,以及针对嵌入式系统的一些特点所做的改进,从而达到提高访问效率,节省系统开销的目的。通过编写NEFS文件系统驱动程序并在嵌入式Linux系统中进行了实际的验证。最后,在这个基础上,从Linux支持的三种典型的文件系统—基于磁盘的文件系统,网络文件系统,以及特殊的文件系统中各选取了一种代表,研究了它们在嵌入式Linux系统的构建过程中的典型应用。
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