linux内存文件系统之指南

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linux内存文件系统之指南

 午夜稻草人
 2013-11-12  原文

内存文件系统使用及示例:ramdisk, ramfs, tmpfs 

第一部分

在Linux中可以将一部分内存mount为分区来使用，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。 

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。 

如果对Ramdisk的支持已经编译进内核，我们就可以使用它了： 

查看一下可用的RamDisk，使用ls /dev/ram* 

首先创建一个目录，比如test，运行mkdir /mnt/test； 

然后对/dev/ram0 创建文件系统，运行mke2fs /dev/ram0； 

最后挂载 /dev/ram0，运行mount /dev/ram /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

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。

Ramfs顾名思义是内存文件系统，它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。创建一个目录，加载Ramfs到该目录即可： 

                  # mkdir  /testRam 

                  # mount -t ramfs none /testRAM 

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）

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。 

   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）" 。 

  然后就可以加载tmpfs文件系统了： 

            # mkdir -p /mnt/tmpfs 

            # mount tmpfs /mnt/tmpfs -t tmpfs 

  同样可以在加载时指定tmpfs文件系统大小的最大限制： 

           # mount tmpfs /mnt/tmpfs -t tmpfs -o size=32m

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，而且每次重启后文件也就丢失了。

第二部分

LINUX下我所接触过的内存文件系统有三个:

(1)ramdisk,使用前需要先创建文件系统,并且调整文件系统大小比较麻烦,需要修改内核引导参数并重新启动操作系统,在繁杂多变的应用与需要 7X24不间断运行的系统来说,并不是一个可以接受的选择.好处是自2.0版本起内核便支持(这也算好处?嗯,确实算,如果你手头真有这样的系统的话)

(2)ramfs,使用前不需要去创建文件系统了,直接通过mount的方式即可挂载上来用,需要的时候可以使用"mount -o remount,maxsize=..."这种方式来调整大小.

(3)tmpfs,同ramfs在表面上基本上一样啦,不同于ramfs针对"物理内存",tmpfs是在虚拟内存下分配空间的,也就是说tmpfs实例中存储的文件既可能存在于物理内存中,也可能存在于交换分区中,具体存在哪里,是由"虚拟内存子系统"来调度的.

纯性能角度讲,ramfs会在进程占用内存使用较多的情况下会优于tmpfs,在没有交换分区或进程占用内存较小而不发生swap行为的情况下,两者性能不会有差异(这个结论没有实测过,我"想当然"用猜的)

基本情况介绍完毕,下面介绍tmpfs的应用,(没办法,我手头机器内存不是那么宽裕...)

0,根据需要创建挂载目录,例:

mkdir -p $DIR_TMP;

1,挂载

mount my_tmpfs $DIR_TMP -t tmpfs -o size=512m

my_tmpfs这个名字需要起,一个标识而已,会出现在df 的Filesytem一列,起个别致点的名字比较容易被自己写的其它监控脚本找到,如果非要起个none或tmpfs之类的名字的话...反正系统默认挂载的tmpfs都比较喜欢用这两个名字,好坏自己琢磨吧.

成功以后自己用df 看一下就知道了,写监控脚本时可以用"df -t tmpfs|grep ^my_tmpfs"来找到这一行.

2,调整

应用中如果感觉不合适,随时可以用mount命令调整

mount $DIR_TMP -o remount,size=1024m,nr_inodes=100k

nr_inodes为最大节点数,如果你的$DIR_TMP使用df命令查看明明有空间,却无法创建新文件(例如touch一个新文件),可能是文件节点用到上限了,可以用"df -i"命令来查看,如果是有空间但节点达到上限,就需要用nr_inodes来调整了.

其它可以调整的参数:

mode,uid,gid,

        uid和gid就不多说了,不知道的回家补基础,mode也不多说了,取值是3个八进制数字,表示许可权限,不知道这个的也回家...

其它参数,参见mount命令的man page之OPTIONS一节中"-o"参数的说明.

3,卸载

umount $DIR_TMP

4,其它

mount 命令的man page中对tmpfs提及不多,详细一些的文档,请参阅内核文档Documentation/filesystems/tmpfs.txt(内核源代码目录内)

当任何目录有 mount, 然后有程序使用/挂在那个目录上的话, 就没有办法 umount 掉,  umount 时会出现 Device is busy 的讯息,解决方法

fuser -m -v -i -k 目录路径 # 会问你是不是要把相关的进程kill掉, 选 y 就会 kill 掉

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