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<p><FONT class=normalfont><B><font color=blue>使用虚拟内存（virtual memory，VM）文件系统和绑定安装</font></B></FONT><BR><FONT class=smallfont color=#ff9900>2004-04-23 15:18 pm</FONT><BR><FONT class=normalfont>作者：Daniel Robbins<br>来自：Linux知识宝库<br>联系方式：无名<br><br>Daniel Robbins（[e-mail]）<br>
总裁／首席执行官，Gentoo Technologies，Inc.<br>
2001 年 9 月<br>
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    伴随着 Linux 2.4 版本的发行，出现了大量的文件系统可能性，其中包括 ReiserFS、XFS、GFS 和其它文件系统。这些文件系统听起来的确都很酷，但是它们真正能做些什么呢，擅长在哪些方面，以及在 Linux 产品环境下如何才能安全地使用它们呢？Daniel Robbins 通过向您展示如何在 Linux 2.4 的环境下建立这些新的高级文件系统来回答以上的问题。在这个部分，Daniel 简单地介绍了 tmpfs，一个基于 VM 的文件系统，还向您介绍了 2.4 版本的“绑定”安装功能带来的新的可能。<br>
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在本系列我以前的文章中，我介绍了创建日志和使用 ReiserFS 的好处，并展示了如何安装一个稳固的基于 Linux 2.4 的 ReiserFS 系统。在本文中，我们要谈论几个相对次要的主题。首先，我们会简单地介绍一下 tmpfs，也就是我们知道的虚拟内存（virtual memory，VM）文件系统。Tmpfs 可能是现在 Linux 可以使用的最好的类似于 RAM 磁盘的系统，而且是 2.4 内核的一个新功能。然后，我们将简单地介绍另一个 2.4 内核的新功能，叫做“绑定安装”，它在安装（和重新安装）文件系统的时候带来了很大的灵活性。在下一篇文章中，我们会把重点集中在 devfs 上，之后，我们会花点时间来进一步熟悉新的 ext3 文件系统。<br>
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介绍 tmpfs<br>
如果我必须一下子说清楚 tmpfs，我会说 tmpfs 就象虚拟磁盘（ramdisk），但不一样。象虚拟磁盘一样，tmpfs 可以使用您的 RAM，但它也可以使用您的交换分区来存储。而且传统的虚拟磁盘是个块设备，并需要一个 mkfs 之类的命令才能真正地使用它，tmpfs 是一个文件系统，而不是块设备；您只是安装它，它就可以使用了。总而言之，这让 tmpfs 成为我有机会遇到的最好的基于 RAM 的文件系统。<br>
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tmpfs 和 VM<br>
让我们来看看 tmpfs 更有趣的一些特性吧。正如我前面提到的一样，tmpfs 既可以使用 RAM，也可以使用交换分区。刚开始这看起来可能有点武断，但请记住 tmpfs 也是我们知道的“虚拟内存文件系统”。而且，您可能也知道，Linux 内核的虚拟内存资源同时来源于您的 RAM 和交换分区。内核中的 VM 子系统将这些资源分配到系统中的其它部分，并负责在后台管理这些资源，通常是透明地将 RAM 页移动到交换分区或从交换分区到 RAM 页。<br>
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tmpfs 文件系统需要 VM 子系统的页面来存储文件。tmpfs 自己并不知道这些页面是在交换分区还是在 RAM 中；做这种决定是 VM 子系统的工作。tmpfs 文件系统所知道的就是它正在使用某种形式的虚拟内存。<br>
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不是块设备<br>
这里是 tmpfs 文件系统另一个有趣的特性。不同于大多数“标准的”文件系统，如 ext3、ext2、XFS、JFS、ReiserFS 和其它一些系统，tmpfs 并不是存在于一个底层块设备上面。因为 tmpfs 是直接建立在 VM 之上的，您用一个简单的 mount 命令就可以创建 tmpfs 文件系统了。<br>
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# mount tmpfs /mnt/tmpfs -t tmpfs<br>
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执行这个命令之后，一个新的 tmpfs 文件系统就安装在 /mnt/tmpfs，随时可以使用。注意，不需运行 mkfs.tmpfs；事实上，那是不可能的，因为没有这样的命令存在。在 mount 命令执行之后，文件系统立即就被安装并且可以使用了，类型是 tmpfs。这和 Linux 虚拟磁盘如何使用大相径庭；标准的 Linux 虚拟磁盘是块设备，所以在使用它们之前必须用您选择的文件系统将其格式化。相反，tmpfs 是一个文件系统。所以，您可以简单地安装它就可以使用了。<br>
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Tmpfs 的优势<br>
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动态文件系统的大小<br>
您可能想知道我们前面在 /mnt/tmpfs 安装的 tmpfs 文件系统有多大。这个问题的答案有点意外，特别是在和基于磁盘的文件系统比较的时候。/mnt/tmpfs 最初会只有很小的空间，但随着文件的复制和创建，tmpfs 文件系统驱动程序会分配更多的 VM，并按照需求动态地增加文件系统的空间。而且，当 /mnt/tmpfs 中的文件被删除时，tmpfs 文件系统驱动程序会动态地减小文件系统并释放 VM 资源，这样做可以将 VM 返回到循环当中以供系统中其它部分按需要使用。因为 VM 是宝贵的资源，所以您一定不希望任何东西浪费超出它实际所需的 VM，tmpfs 的好处之一就在于这些都是自动处理的。 请参阅参考资料。<br>
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速度<br>
tmpfs 的另一个主要的好处是它闪电般的速度。因为典型的 tmpfs 文件系统会完全驻留在 RAM 中，读写几乎可以是瞬间的。即使用了一些交换分区，性能仍然是卓越的，当更多空闲的 VM 资源可以使用时，这部分 tmpfs 文件系统会被移动到 RAM 中去。让 VM 子系统自动地移动部分 tmpfs 文件系统到交换分区实际上对性能上是好的，因为这样做可以让 VM 子系统为需要 RAM 的进程释放空间。这一点连同它动态调整大小的能力，比选择使用传统的 RAM 磁盘可以让操作系统有好得多的整体性能和灵活性。<br>
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没有持久性<br>
这看起来可能不象是个积极因素，tmpfs 数据在重新启动之后不会保留，因为虚拟内存本质上就是易失的。我想您可能猜到了 tmpfs 被称为“tmpfs”的一个原因，不是吗？然而，这实际上可以是一件好事。它让 tmpfs 成为一个保存您不需保留的数据（如临时文件，可以在 /tmp 中找到，还有 /var 文件系统树的某些部分）的卓越的文件系统。<br>
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使用 tmpfs<br>
为了使用 tmpfs，您所需要的就是启用了“Virtual memory file system support（以前是 shm fs）”选项的 2.4 系列内核；这个选项在内核配置选项的“File systems”部分。一旦您有了一个启用了 tmpfs 的内核，您就可以开始安装 tmpfs 文件系统了。其实，在您所有的 2.4 内核中都打开 tmpfs 选项是个好主意，不管您是否计划使用 tmpfs。这是因为您需要内核 tmpfs 支持来使用 POSIX 共享的内存。然而，System V 共享的内存不需要内核中有 tmpfs 就可以工作。注意，您不需要为了让 POSIX 共享的内存工作而安装 tmpfs 文件系统；您只需要在内核中支持 tmpfs 就可以了。POSIX 共享的内存现在使用得不太多，但这种情况可能会随着时间而改变。<br>
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避免低 VM 情况<br>
tmpfs 根据需要动态增大或减小的事实让人疑惑：如果您的 tmpfs 文件系统增大到它耗尽了所有虚拟内存的程度，而您没有剩余的 RAM 或交换分区，这时会发生什么？一般来说，这种情况是有点讨厌。如果是 2.4.4 内核，内核会立即锁定。如果是 2.4.6 内核，VM 子系统已经以很多种方式得到了修正，虽然耗尽 VM 并不是一个美好的经历，事情也不会完全地失败。如果 2.4.6 内核到了无法分配更多 VM 的程度，您显然不愿意不能向 tmpfs 文件系统写任何新数据。另外，可能会发生其他一些事情。首先，系统的其他一些进程会无法分配更多的内存；通常，这意味着系统多半会变得极度缓慢而且几乎没有响应。这样，超级用户要采取必要的步骤来缓解这种低 VM 的情况就会很困难，或异常地耗时。<br>
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另外，内核有一个内建的最终防线系统，用来在没有可用内存的时候释放内存，它会找到占用 VM 资源的进程并终止该进程。不幸的是，这种“终止进程”的解决方案在 tmpfs 的使用增加引起 VM 耗尽的情况下通常会导致不良后果。以下是原因。tmpfs 本身不能（也不应该）被终止，因为它是内核的一部分而非一个用户进程，而且也没有容易的方法可以让内核找出是那个进程占满了 tmpfs 文件系统。所以，内核会错误地攻击它能找到的最大的占用 VM 的进程，通常会是 X 服务器（X server），如果您碰巧在使用它。所以，您的 X 服务器会被终止，而引起低 VM 情况的根本原因（tmpfs）却没有被解决。Ick.<br>
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低 VM：解决方案<br>