YAFFS文件系統(tǒng)在嵌入式Linux上的實(shí)現(xiàn)

1、yaffs文件系統(tǒng)在嵌入式linux上的實(shí)現(xiàn)隨著技術(shù)在各種產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理已經(jīng)成為一個(gè)重要的討論課題。flash存儲(chǔ)器具有速度快、容量大、成本低等無數(shù)優(yōu)點(diǎn)，因此在嵌入式系統(tǒng)中被廣泛用做外存儲(chǔ)器件。flash主要有nor和nand兩種類型。目前，針對(duì)nor flash設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng)jffs/jffs2在嵌入式系統(tǒng)中已得到廣泛的應(yīng)用；隨著nand作為大容量存儲(chǔ)介質(zhì)的普及，基于nand閃存的文件系統(tǒng)yaffs(yet another flash file system)正逐漸被應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中。nand閃存介紹nor 和nand是現(xiàn)在市場上兩種主要的非易失性閃存技術(shù)。

2、nor比較適合存儲(chǔ)程序代碼，其容量普通小于16mb；nand則是高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的抱負(fù)解決計(jì)劃，其容量可達(dá)1gb以上。nand閃存的存儲(chǔ)單元為頁和塊。普通來說，128mb以下容量芯片的一頁大小為528字節(jié)，依次分為2個(gè)256字節(jié)的主數(shù)據(jù)區(qū)，最后是16字節(jié)的備用空間；一個(gè)塊由若干頁組成，通常為32頁；一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備又由若干塊組成。與其他存儲(chǔ)器相比，nand閃存具有以下特點(diǎn)：不是徹低牢靠的，每塊芯片出廠時(shí)都有一定比例的壞塊存在；各個(gè)存儲(chǔ)單元是不行挺直改寫的，在每次改寫操作之前需要先擦除；擦除操作以塊為單位舉行，而讀寫操作通常以頁為單位舉行；各塊的擦除次數(shù)有限，普通為10萬"100萬次；用法復(fù)

3、雜的i/o口串行存取數(shù)據(jù)。yaffs文件系統(tǒng)簡介yaffs類似于jffs/jffs2，是特地為nand閃存設(shè)計(jì)的嵌入式文件系統(tǒng)，適用于大容量的存儲(chǔ)設(shè)備。它是日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，提供了損耗平衡和掉電庇護(hù)，可以有效地避開意外掉電對(duì)文件系統(tǒng)全都性和完整性的影響。yaffs文件系統(tǒng)是按層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，分為文件系統(tǒng)管理層接口、yaffs內(nèi)部實(shí)現(xiàn)層和nand接口層，這樣就簡化了其與系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)，可以便利地集成到系統(tǒng)中去。與jffs相比，它削減了一些功能，因此速度更快，占用內(nèi)存更少。yaffs充分考慮了nand閃存的特點(diǎn)，按照nand閃存以頁面為單位存取的特點(diǎn)，將文件組織成固定大小的數(shù)據(jù)段。利用nand閃

4、存提供的每個(gè)頁面16字節(jié)的備用空間來存放ecc(error correction code)和文件系統(tǒng)的組織信息，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)錯(cuò)誤檢測和壞塊處理，也能夠提高文件系統(tǒng)的加載速度。yaffs采納一種多策略混合的垃圾回收算法，結(jié)合了貪心策略的高效性和隨機(jī)挑選的平均性，達(dá)到了兼顧損耗平均和系統(tǒng)開銷的目的。yaffs文件組織結(jié)構(gòu)yaffs將文件組織成固定大小(512字節(jié))的數(shù)據(jù)段。每個(gè)文件都有一個(gè)頁面特地存放文件頭，文件頭保存了文件的模式、全部者id、組id、長度、文件名等信息。為了提高文件數(shù)據(jù)塊的查找速度，文件的數(shù)據(jù)段被組織成樹形結(jié)構(gòu)。yaffs在文件舉行改寫時(shí)總是先寫入新的數(shù)據(jù)塊，然后將舊的數(shù)據(jù)塊從

5、文件中刪除。yaffs用法存放在頁面?zhèn)溆每臻g中的ecc舉行錯(cuò)誤檢測，浮現(xiàn)錯(cuò)誤后會(huì)舉行一定次數(shù)的重試，多次重試失敗后，該頁面就被停止用法。yaffs物理數(shù)據(jù)組織yaffs充分利用了nand閃存提供的每個(gè)頁面16字節(jié)的備用空間，參考了smartmedia的設(shè)定，備用空間中6個(gè)字節(jié)被用作頁面數(shù)據(jù)的ecc，2個(gè)字節(jié)分離用作塊狀態(tài)字和數(shù)據(jù)狀態(tài)字，其余的8字節(jié)(64位)用來存放文件系統(tǒng)的組織信息，即元數(shù)據(jù)。因?yàn)槲募到y(tǒng)的基本組織信息保存在頁面的備份空間中，因此，在文件系統(tǒng)加載時(shí)只需要掃描各個(gè)頁面的備份空間，即可建立起囫圇文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而不需要像jffs 那樣掃描囫圇介質(zhì)，從而大大加快了文件系統(tǒng)的加載速度

6、。yaffs擦除塊和頁面分配yaffs中用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述每個(gè)擦除塊的狀態(tài)。該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄了塊狀態(tài)，并用一個(gè)32位的位圖表示塊內(nèi)各個(gè)頁面的用法狀況。在yaffs中，有且僅有一個(gè)塊處于“當(dāng)前分配”狀態(tài)。新頁面從當(dāng)前舉行分配的塊中挨次舉行分配，若當(dāng)前塊已滿，則挨次尋覓下一個(gè)空閑塊。yaffs垃圾收集機(jī)制yaffs用法一種多策略混合的算法來舉行垃圾回收，將貪心策略和隨機(jī)挑選策略按一定比例混合用法：當(dāng)滿足特定的小概率條件時(shí)，垃圾回收器會(huì)試圖隨機(jī)挑選一個(gè)可回收的頁面；而在其他狀況下，則用法貪心策略回收最“臟”的塊。通過用法多策略混合的辦法，yaffs能夠有效地充實(shí)貪心策略造成的不平均；通過不同的混合比例，

7、則可以控制損耗平均和系統(tǒng)開銷之間的平衡?？紤]到nand的擦除很快(和nor相比可忽視不計(jì))，yaffs將垃圾收集的檢查放在寫入新頁面時(shí)舉行，而不是采納jffs那樣的后臺(tái)線程方式，從而簡化了設(shè)計(jì)。yaffs實(shí)現(xiàn)開發(fā)環(huán)境簡介本文采納的是宿主機(jī)目標(biāo)板的開發(fā)模式。宿主機(jī)為pc+redhat9.0,目標(biāo)板為三星公司的嵌入式，版本為2.6.11.12。nand閃存是三星公司64mb的k9f5608u0c。yaffs的源碼可以從網(wǎng)站下載。yaffs移植：1)在內(nèi)核中建立yaffs名目fs/yaffs，并把下載的yaffs代碼復(fù)制到該名目下面。2)修改fs/kconfig，使得可以配置yaffs。3)修改fs

8、/makefile，添加如下內(nèi)容：obj-$(config_yaffs_fs) += yaffs/4)在生成的yaffs名目中生成makefile 和kconfig文件。5)修改nand分區(qū)。此分區(qū)要結(jié)合vivi里的分區(qū)舉行設(shè)置，如下：6)配置內(nèi)核時(shí)選中mtd支持和yaffs支持。7)編譯內(nèi)核并將內(nèi)核下載到開發(fā)板的flash中。yaffs文件系統(tǒng)測試：1)內(nèi)核啟動(dòng)之后，啟動(dòng)信息中應(yīng)當(dāng)含有如下內(nèi)容：2)假如在內(nèi)核里面添加了proc文件系統(tǒng)的支持，那么proc中應(yīng)當(dāng)包含有關(guān)yaffs的信息。3)dev名目下的相關(guān)名目中包括有關(guān)nand設(shè)備的信息。4)建立mount名目將文件拷貝到mount上的名目

9、下后，umount設(shè)備，再次mount后可以發(fā)覺拷貝的文件仍然存在。這時(shí)刪除該文件，然后umount，再次mount后可以發(fā)覺拷貝的文件已經(jīng)被刪除，由此可見該分區(qū)可以正常讀寫。5)在flash上建立根文件系統(tǒng)：重新啟動(dòng)，并轉(zhuǎn)變啟動(dòng)參數(shù)：param set linux_cmd_line "noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console="ttysac0""再次重新啟動(dòng)后，開發(fā)板就可以從flash啟動(dòng)根文件系統(tǒng)了。結(jié)語yaffs是特地為nand閃存設(shè)計(jì)的,它的浮現(xiàn)使得價(jià)格低廉的nand閃存芯片具有了高效性和茁壯性。yaffs文件系統(tǒng)性能優(yōu)越且易于移植，已經(jīng)勝利應(yīng)用于linux、