【硬創(chuàng)邦】跟hoowa學做智能路由(十)：擴充RAM和FLASH

前幾篇好多人都說路由器的內存太小了，FLASH太小了怎么辦。那我們這章就介紹下怎么給路由器擴充內存和存儲器。

站在玩家興趣身份上來說，這章的內容會讓以后更精彩，操作技術上也存在一些難度，請大家認真操作一次。

在M150開發(fā)板上我們擁有3個USB接口以及1個TF卡接口，這些接口足夠我們連接各種外部存儲設備。

使用Linux的SWAP技術 (交換內存分區(qū)技術，類似Windows虛擬內存) 還可以讓外部存儲設備承擔一部分內存工作，慢是慢了點，但是聊勝于無啊。

至于擴展Flash的容量，我們有兩種技術：

• 外部磁盤替換/overlay可寫分區(qū)，這樣不論多大的數據就都是存儲在外部磁盤上了。
• 使用16MB的SPI Flash，這樣不用擴展外置磁盤了， 但是要是做網絡存儲還是不夠。
• 外置磁盤不替換任何存儲，只加載為/mnt/extdisk一個文件夾，需要的數據可以移動到/mnt/extdisk中。
  

關于供電部分，外置磁盤的供電在開發(fā)板上三個USB口也就差不多1A，移動硬盤要消耗500ma，而外置音箱也要消耗500ma，如果所接入的外置設備比較多，要解決供電問題，唯一的方法就是采用獨立供電。很多外置磁盤帶獨立供電的，可以單獨連接一個電源。

在我們沒有啟用外置磁盤之前系統是這樣啟動的：

從內核首先啟動加載了只讀分區(qū)部分,然后再掛載可寫分區(qū)部分，一直到之后的亂七八糟工作……

kernel–>rootfs(/rom)–>FLASH可寫分區(qū)(/overlay)–>….. (/overlay=mtd3)

在我們啟動了外置磁盤之后是這樣的順序：

從內核首先啟動加載了只讀分區(qū)部分,然后再掛載可寫分區(qū)部分,在可寫分區(qū)中發(fā)現了fstab(文件系統加載配置)配置,通過該配置掛載外部磁盤為可寫分區(qū)(卸載掉之前掛載的可寫分區(qū))，一直到之后的亂七八糟工作……

kernel–>rootfs(/rom)–>FLASH可寫分區(qū)(/overlay)–>fstab–>外部磁盤(/overlay) (/overlay=/dev/sd[N][X])

最大的區(qū)別在于，當FLASH可寫分區(qū)被掛載之后(外部磁盤模式)將通過fstab重新的將外部磁盤掛載為/overlay替換掉FLASH可寫分區(qū)的位置。

移動硬盤：在M150的電路板上有三個USB2.0接口均可以用來連接移動硬盤，請使用2.5寸或1.8寸移動硬盤，M150的外部供電至少要達到12V 1A才能帶動一塊硬盤，推薦使用支持獨立供電的移動硬盤。硬盤的優(yōu)勢是，沒有擦寫次數限制，速度快，并且性能也比較好。

FLASH閃存：閃存技術存儲現在很普遍，M150支持TF卡和U盤兩種閃存存儲方式，閃存選購時請注意數據存儲技術有區(qū)別：

• SLC: Single Layer Cell 單層單元, SLC的特點是成本高、容量小、速度快，每個存儲單元有1bit數據，每個單元可擦寫次數可達到10萬次，一般使用在工業(yè)級產品和服務器級的SSD中，如果你的設備主要提供頻繁擦寫，使用SLC比較適合，但是其價格也要貴很多。
• MLC: Multi-Level Cell多層單元，在相同的單元密度下可存儲2bit數據，這個是目前市面上消費級SSD使用的最主要存儲技術，但是由于密度增加和算法原因，每個單元理論可擦寫次數為3000-10000次。
• TLC: Triple-level cell多倍單元，在相同的單元密度下可存儲3bit數據，這個是目前低價位U盤常用的，其特點是密度大成本低，缺點是速度慢，容易損壞，每個單元理論可擦寫次數為500-1000次。
  

所以在這里hoowa推薦，如果你要做網絡存儲，使用移動硬盤是寫文件最快的(最好獨立給移動硬盤有一個供電)，理論連續(xù)寫速度可以達到20MB/s(實際在10MB/s以內，USB的限制)；如果使用U盤或TF卡，寫速度相對比較慢，如果不做網絡存儲也無所謂了。

在這里到以后的操作流程需要保證設備連接外網，如果你的外網連接有問題，請參考前幾章的教程重新排查。

在保證設備已經能連接外網的情況下執(zhí)行以下指令：

root@SmartRouter:/# opkg update
root@SmartRouter:/# opkg install kmod-usb-core kmod-usb-ohci kmod-usb-uhci kmod-usb2
root@SmartRouter:/# opkg install kmod-usb-storage kmod-usb-storage-extras kmod-fs-ext4 kmod-fs-vfat kmod-nls-utf8 kmod-nls-cp437
root@SmartRouter:/# opkg install usbutils fdisk block-mount e2fsprogs blkid

執(zhí)行過程中會有很多安裝包安裝狀態(tài)提示，只要提示不是報錯就不用理會。

重新啟動系統使相關驅動加載進入內核：

root@SmartRouter:/# reboot

檢測U盤和移動硬盤的方法一樣，直接插入存儲設備，等待片刻后執(zhí)行以下指令看到(40G 1.8寸移動硬盤舉例)：

root@SmartRouter:/# fdisk -l

Disk /dev/mtdblock0: 128 KiB, 131072 bytes, 256 sectors
…..

Disk /dev/sdb: 37.3 GiB, 40007759872 bytes, 78140156 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x13015f0b

….

檢測TF卡方式有點區(qū)別，TF卡沒有自動上電功能，首先給開發(fā)板斷電，然后插入TF卡，然后再給開發(fā)板上電，之后執(zhí)行以下指令：

root@SmartRouter:/# fdisk -l

Disk /dev/mtdblock0: 128 KiB, 131072 bytes, 256 sectors
……

Disk /dev/sda: 3.7 GiB, 3995074560 bytes, 7802880 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0×00000000

….

以上檢測其中的Disk /dev/sda的/dev/sda就是外置磁盤的設備符號，這個設備符號不是固定不變的，隨著驅動順序可能會產生變化，但是現在我們要記住這個設備符號。

在我們的開發(fā)板上，設備符號總是以/dev/sd[X][n]方式顯示的。其中X表明設備符號，n表明分區(qū)符號。

每個插入系統的存儲設備根據順序是有變化的，在開發(fā)板上：

• /dev/sda 第一個插入的USB存儲設備，也可能是TF卡
• /dev/sda1 第一個插入的USB存儲設備的第一個分區(qū)
• /dev/sda2 第一個插入的USB存儲設備的第二個分區(qū)
• /dev/sdb 第二個插入的USB存儲設備，也可能是TF卡
• /dev/sdc 第三個插入的USB存儲設備，也可能是TF卡
• …..
  

切記：

1. 如果設備重啟，順序可能會產生變化，/dev/sda可能會變成/dev/sdb的，不過后續(xù)我們有辦法解決。
2. 在下面的操作流程，不論是TF卡，還是U盤或移動硬盤，都是相同的，唯一不同的就是設備符號，每次檢查設備符號都要使用fdisk -l這個指令。
3. 再嘮叨一次，設備符號是會變化的，每次操作時候要fdisk -l查看。

hoowa使用了一個320GB的2.5寸移動硬盤做演示，各位用什么都可以，沒有硬性規(guī)定(硬盤速度快點)。

hoowa計劃的分區(qū)結構是這樣：2GB SWAP交換內存分區(qū)，余下的容量作為新的外置可寫分區(qū)系統。

我們使用linux下的分區(qū)指令fdisk來進行操作，這次啟動hoowa磁盤被識別成為了/dev/sda(記住這里要看你自己的設備符號是什么，不能直接抄h(huán)oowa的舉例)：

輸入p指令查看當前磁盤分區(qū)情況：

輸入d指令刪除掉舊分區(qū)(如果你有多個分區(qū)刪除程序會讓你輸入刪除哪一個范圍是1到4，如果只有一個會默認刪除掉)：

一直刪除到沒有分區(qū)為止：

輸入n指令創(chuàng)建分區(qū)：

輸入p創(chuàng)建主”分區(qū)1″：

輸入開始位置直接回車,結束位置填寫+2G表示容量為2GB:

輸入t指令修改這個分區(qū)類型為SWAP交換內存(編號為82的分區(qū)類型)：

再創(chuàng)建第二個分區(qū)：

在結束位置這里直接按回車，表示使用全部容量：

查看當前分區(qū)是否OK：

保存分區(qū)到磁盤上：

重新啟動系統，有時候這一步的操作會出現內核表沒有更新：

root@SmartRouter:/# reboot

sda2分區(qū)是用來存放數據的，因此需要格式化。
hoowa向大家推薦使用ext3或ext4分區(qū)類型進行格式化，這樣速度和穩(wěn)定性都比較好。

由于重新啟動后磁盤的設備符號可能變化，因此這里hoowa又看了一次當前的狀態(tài)：

root@SmartRouter:/# fdisk -l
……

這里/dev/sda1的類型為82，Linux swap表示它是交換內存分區(qū)；/dev/sda2的類型是83， Linux表示它是文件系統分區(qū)。

使用ext4文件系統格式化/dev/sda2作為外置可寫分區(qū)：

格式化swap交換分區(qū)/dev/sda1：

這里hoowa的外置磁盤上根分區(qū)設備符號為/dev/sda2(記住上面講的，要看你自己的設備符號是什么，不能直接抄h(huán)oowa的舉例sda2)。

創(chuàng)建和掛載外部磁盤的文件分區(qū)：

root@SmartRouter:/# mkdir /mnt/extdisk
root@SmartRouter:/# mount /dev/sda2 /mnt/extdisk

復制文件：

root@SmartRouter:/# tar -C /overlay -cvf – . | tar -C /mnt/extdisk -xf -
root@SmartRouter:/# sync

卸載外部磁盤：

root@SmartRouter:/# umount /mnt/extdisk

使用磁盤設備符號掛載太危險了，因為它可能變化，這次是/dev/sda下次你隨便接入個其他什么設備可能變成/dev/sdb了，這怎么得了啊。

我們要用UUID了，UUID編號的作用就像身份證，不論磁盤的設備符號怎么變化，UUID是不改變的(如果改變了跟順序沒關系，可能是分區(qū)本身有變化了)。

先讀出UUID我們下一步要使用：

每個分區(qū)的UUID都不同，這里我們記住/dev/sda2的，因為這個是我們要準備做可寫分區(qū)的部分。在hoowa的這個硬盤上它是”0af3648e-a204-4e8d-b6a1-31cb6e8ce3ed”，每臺機器不一樣，這玩意不能直接抄啊。

現在我們寫的文件還是FLASH可寫分區(qū)。/etc/config/fstab配置文件是掛載記錄(現在還是修改FLASH可寫分區(qū)的，只有這么修改才能實現轉換，記得10.2咋講的不)。

文件結構：

#自動掛載部分
config global automount
……
#自動交換區(qū)掛載
config global autoswap
……
#靜態(tài)掛載(匿名段配置，可以有多個相同的)
config mount
……

fstab配置config global automount段 可選參數：

鍵 值 必須設置 說明
from_fstab 1 是 在hotplug執(zhí)行的時候掛載，值為1表示打開，可選參數: 0 禁用，1 啟用
anon_mount 0 是 當hotplug執(zhí)行到掛載的時候，自動掛載匿名(無config mount配置)的磁盤到/mnt/下?？蛇x參數: 0 禁用，1 啟用

fstab配置global autoswap段 可選參數:
鍵 值 必須設置 說明
from_fstab 1 是 在hotplug執(zhí)行的時候掛載，值為1表示打開，可選參數: 0 禁用，1 啟用
anon_swap 1 是 自動掛載任何一個外置磁盤上的交換區(qū)，可選參數: 0 禁用，1 啟用

fstab配置config mount段 該段為匿名段可重復存在，可選參數:
鍵 值 必須設置 說明
target 字符串 是 被掛載的位置
device 字符串 否 被掛載的設備符號，如果采用uuid方式掛載可以不配置，可選參數通過fdisk -l查看具體要掛載設備符號
uuid 字符串 否 被掛載的設備UUID號，不能跟device一起使用。
fstype 字符串 是 分區(qū)文件系統類型，可選參數: ext4 / ext3 / fat32
options 字符串 否 掛載時候所使用的參數，如果是ext3 / ext4 可以填寫: rw,sync 表示同步允許讀寫，如果是只讀修改為ro,sync
enabled 數值 是 是否啟用，可選參數: 0 禁用，1 啟用
enabled_fsck 數值 是 是否在掛載的時候檢測文件系統是否異常，可選參數: 0 禁用，1 啟用

清理掉fstab舊配置：

root@SmartRouter:/# echo > /etc/config/fstab
root@SmartRouter:/# uci set fstab.automount=global
root@SmartRouter:/# uci set fstab.automount.from_fstab=1
root@SmartRouter:/# uci set fstab.automount.anon_mount=0
root@SmartRouter:/# uci set fstab.autoswap=global
root@SmartRouter:/# uci set fstab.autoswap.from_fstab=1
root@SmartRouter:/# uci set fstab.autoswap.anon_swap=1
root@SmartRouter:/# uci add fstab mount  cfg044d78

上面這個cfg044d78是hoowa這臺機器在創(chuàng)建mount時候產生的唯一值，因為mount是屬于匿名段(還記得之前章節(jié)里介紹過UCI部分的匿名段嗎)。也就是說后續(xù)的增加參數操作使用這個cfg044d78代表當前mount操作就行，請注意啊各位，這個cfg開頭的名字在每臺機器上都不一樣各位不要直接抄這部分的指令啊，要變通修改為自己的啊。

UUID填寫剛才blkid取到的那個UUID，其他參考這個設置：

root@SmartRouter:/etc/config# uci set fstab.cfg044d78.uuid=0af3648e-a204-4e8d-b6a1-31cb6e8ce3ed
root@SmartRouter:/etc/config# uci set fstab.cfg044d78.target=/overlay
root@SmartRouter:/etc/config# uci set fstab.cfg044d78.fstype=ext4
root@SmartRouter:/etc/config# uci set fstab.cfg044d78.options=rw,sync
root@SmartRouter:/etc/config# uci set fstab.cfg044d78.enable=1
root@SmartRouter:/etc/config# uci set fstab.cfg044d78.enabled_fsck=0

保存全部fstab的配置：

root@SmartRouter:/etc/config# uci commit fstab

重新啟動系統使一些生效:

root@SmartRouter:/# reboot

/overlay是否已經到磁盤上(如下顯示表示掛載)：

root@SmartRouter:/# mount|grep sda2
/dev/sda2 on /overlay type ext4 (rw,sync,relatime,user_xattr,barrier=1,data=ordered)

我們來檢測下是否swap已經工作了(Swap部分的free有了值表示生效)：

root@SmartRouter:/# free
total used free shared buffers
Mem: 61664 19184 42480 0 1708
-/+ buffers: 17476 44188
Swap: 1048572 0 1048572

從本節(jié)開始，到以后我們再也不用操作FLASH原有的可寫分區(qū)了，也就是說同樣的/etc/config/fstab這個文件，上面的修改永久的保存在了FLASH可寫分區(qū)里，下面我們再做修改就都是針對外置磁盤的了。

如果拔掉了，系統會默認使用FLASH的可寫分區(qū)來作為/overlay掛載，這樣系統將恢復到10.6節(jié)之前的系統了。如果你的系統被玩壞了，你可以重復操作本章的這個流程，這樣就相當于重新做系統了。

這是因為供電和啟動的原因導致磁盤順序瞬間變化，這個時候hoowa建議你關機，再重新開機。UUID會再次找到你的那個磁盤的。

現在你已經是外置磁盤的文件系統了，而那個文件里可能保留著FLASH上的那個加載/overlay的語法(已經是外置了還加載個鳥)。如果有問題就這么清理(UCI命令舉例)：

root@SmartRouter:/# echo > /etc/config/fstab
root@SmartRouter:/# uci set fstab.automount=global
root@SmartRouter:/# uci set fstab.automount.from_fstab=1
root@SmartRouter:/# uci set fstab.automount.anon_mount=0
root@SmartRouter:/# uci set fstab.autoswap=global
root@SmartRouter:/# uci set fstab.autoswap.from_fstab=1
root@SmartRouter:/# uci set fstab.autoswap.anon_swap=1
root@SmartRouter:/# uci commit fstab

重啟生效：

root@OpenWrt:/# reboot

經過以上操作以后，我們的系統以后安裝軟件都將自動安裝到外置的磁盤上，而內存也通過Swap方式增加了2G容量。為我們后續(xù)玩更多的功能打好了基礎。經過這樣設置后，這個外置磁盤就不能斷開連接，否則系統將崩潰。