内存文件系统使用及示例:ramdisk, ramfs, tmpfs

转自：http://www.eit.name/blog/read.php?476

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)

另一篇介绍的也很好,转自：http://futureinhands.iteye.com/blog/1507863

前几天发现服务器的内存(ram)和swap使用率非常低，于是就想这么多的资源

不用岂不浪费了？google了一下，认识了tmpfs，总的来说tmpfs是一种虚拟内存文件系统

正如这个定义它最大的特点就是它的存储空间在VM里面，这里提一下VM(virtual memory)

，VM是由linux内核里面的vm子系统管理的东东，现在大多数操作系统都采用了虚拟内存

管理机制?更详细的说明请参考<<UnderStanding The Linux Virtual Memory Manager>)

linux下面VM的大小由RM(Real Memory)和swap组成,RM的大小就是物理内存的大小，而Swap

的大小是由你自己决定的。Swap是通过硬盘虚拟出来的内存空间，因此它的读写速度相对

RM(Real Memory）要慢许多，我们为什么需要Swap呢？当一个进程申请一定数量的内存时

，如内核的vm子系统发现没有足够的RM时，就会把RM里面的一些不常用的数据交换到Swap

里面，如果需要重新使用这些数据再把它们从Swap交换到RM里面。 如果你有足够大的物理

内存，根本不需要划分Swap分区。

     通过上面的说明，你该知道tmpfs使用的存储空间VM是什么了吧？ 前面说过VM由

RM+Swap两部分组成，因此tmpfs最大的存储空间可达（The size of RM + The size of

Swap）。 但是对于tmpfs本身而言，它并不知道自己使用的空间是RM还是Swap，这一切

都是由内核的vm子系统管理的。


     怎样使用tmpfs呢？

     #mount  -t tmpfs -o size=20m  tmpfs  /mnt/tmp

     上面这条命令分配了上限为20m的VM到/mnt/tmp目录下，用df命令查看一下，确实

/mnt/tmp挂载点显示的大小是20m，但是tmpfs一个优点就是它的大小是随着实际存储的

容量而变化的，换句话说，假如/mnt/tmp目录下什么也没有，tmpfs并不占用VM。上面的

参数20m只是告诉内核这个挂载点最大可用的VM为20m，如果不加上这个参数，tmpfs默认

的大小是RM的一半，假如你的物理内存是128M，那么tmpfs默认的大小就是64M，

    
     tmpfs有没有缺点呢?

     当然有，由于它的数据是在VM里面，因此断电或者你卸载它之后，数据就会立即丢

失，这也许就是它叫tmpfs的原故。不过这其实不能说是缺点。那tmpfs到底有什么用呢？

     tmpfs的用途

     由于tmpfs使用的是VM，因此它比硬盘的速度肯定要快，因此我们可以利用这个优点

使用它来提升机器的性能。


      #mount -t tmpfs  -o size=2m   tmpfs  /tmp

      上面这条命令分配了最大2m的VM给/tmp。    

       由于/tmp目录是放临时文件的地方，因此我们可以使用tmpfs来加快速度，由于

没有挂载之前/tmp目录下的文件也许正在被使用，因此挂载之后系统也许有的程序不能

正常工作。没有关系，只要在/etc/fstab里面加上下面的语句

      tmpfs    /tmp      tmpfs   size=2m    0   0

重启电脑之后就一切OK了。

         
      强列建议你看看下面这篇文章。

      http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/linux/filesystem/l-fs3/


      另外还可以参考

      2.6内核里面的Documentation/filesystems/tmpfs.txt

 

例子：

linux下用tmpfs加速你的WEB服务器

使用tmpfs,我把他消化后用来实现虚拟磁盘来存放squid的缓存文件和php的seesion。速度快不少哦！
默 认系统就会加载/dev/shm ，它就是所谓的tmpfs，有人说跟ramdisk（虚拟磁盘），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。

tmpfs有以下优势：

1.动态文件系统的大小，
2.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。
3.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。所以有必要做一些脚本做诸如加载，绑定的操作。
好了讲了一些大道理，大家看的烦了吧，还是讲讲我的应用吧：）
首先在/dev/stm建个tmp文件夹，然后与实际/tmp绑定
mkdir /dev/shm/tmp
chmod 1777 /dev/shm/tmp
mount --bind /dev/shm/tmp /tmp
1.squid的缓存目录设置
vi /etc/squid/squid.conf

修改成
cache_dir ufs /tmp 256 16 256
这里的第一个256表示使用256M内存，我觉得高性能LINUX双效防火墙HOWTO使用ramdisk的方法还不如直接使用tmpfs，至少每次启动不用mkfs，还可以动态改变大小。
然后重启一下服务，ok，现在所有的squid缓存文件都保存倒tmpfs文件系统里了，很快哦。

2.对php性能的优化
对于一个访问量大的以apache＋php的网站，可能tmp下的临时文件都会很多，比如seesion或者一些缓存文件，那么你可以把它保存到tmpfs文件。
保存seesion的方法很简单了只要修改php.ini就行了，由于我已经把/dev/stm/tmp与/tmp绑定，所以不改写也行，至于php程序产生的缓存文件那只能改自己的php程序了：）