嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器淺談

嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器淺談嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器淺談（zz）PC機(jī)不同，一般沒有硬盤這樣的存儲(chǔ)設(shè)備而是使用Flash閃存芯片、小型FLASH的文1Linux文件系統(tǒng)，必然會(huì)涉及到兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，一是文件系統(tǒng)類型的選擇，它關(guān)系到文件系統(tǒng)的讀寫性能、尺寸大小;供的功能及尺寸大小。嵌入式設(shè)備中使用的存儲(chǔ)器是像Flash芯片、小型閃存卡等專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)裝置。Flash/FlashNOR,NANDNORNOR型芯片可以像SRAM一樣連在數(shù)據(jù)線上，對(duì)NOR芯片可以RAM中運(yùn)行。它與SRAM的最大不同在于寫操作需要經(jīng)過(guò)擦除和寫入兩個(gè)過(guò)程。NAND型閃存芯片共用地址線與數(shù)據(jù)線，NAND型閃存芯片共用地址線與數(shù)據(jù)線，內(nèi)部數(shù)據(jù)以塊為單位進(jìn)行存儲(chǔ)，直接將NAND芯片做啟動(dòng)芯片比較難。NAND續(xù)存儲(chǔ)介質(zhì)，適合放大文件。NOR64-128KB/5sNAND8-32KB4ms。NANDRashNORNANDNORflash1—16MB閃存市場(chǎng)的大部分，而NANDflash只是用在8—128MB的產(chǎn)品當(dāng)中，這也說(shuō)明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。壽命（耐用性），在NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬(wàn)次，而NOR的擦寫次數(shù)是十萬(wàn)次。NAND101NOR8倍，每個(gè)NAND存儲(chǔ)器塊在給定的時(shí)間內(nèi)的刪除次數(shù)要少一些。所有嵌入式系統(tǒng)的啟動(dòng)都至少需要使用某種形式的永久性存儲(chǔ)設(shè)備，它們需要合適的驅(qū)動(dòng)程序，當(dāng)前在嵌入式Linux中有三常用的塊驅(qū)動(dòng)程序可以選擇。 Blkmem驅(qū)動(dòng)層Blkmemuclinux序之一，現(xiàn)在仍然有很多嵌入式Linux序之一，現(xiàn)在仍然有很多嵌入式Linux操作系統(tǒng)選用它作為塊驅(qū)動(dòng)程，尤其是在uClinux中。它相對(duì)來(lái)說(shuō)是最簡(jiǎn)單的，而且只支持建立在NOR型Flash和RAM中的根文件系統(tǒng)。使用Blkmem驅(qū)動(dòng)，建立Flash分區(qū)配置比Flash/寫操作RAMdisk驅(qū)動(dòng)層RAMdisk驅(qū)動(dòng)層通常應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)Linux中無(wú)盤工作站的啟動(dòng)，對(duì)Flash存儲(chǔ)器并不提供任何的直接支持，RAMdisk就是在開機(jī)時(shí)把一部分的內(nèi)存虛擬成塊設(shè)備，并且把之前所準(zhǔn)備好的檔案系統(tǒng)映像解壓縮到該RAMdisk環(huán)境中。當(dāng)在Flash中放置一個(gè)壓縮的文件系統(tǒng)，可以將文件系統(tǒng)解壓到RAM，使用RAMdisk驅(qū)動(dòng)層支持一個(gè)保持在RAM中的文件系統(tǒng)。 MTD驅(qū)動(dòng)層為了盡可能避免針對(duì)不同的技術(shù)使用不同的工具，以及為不同的的LinuxMTDTechnologyDevice)JFFS2,Cramfs,YAFFS等文件系統(tǒng)都可以被安裝成MTD塊設(shè)備。MTD驅(qū)動(dòng)也可以為那些支持CFI接口的NOR型Flash提供支持。雖然MTD可以建立在RAM上，但它是專為基于Flash但它是專為基于Flash的設(shè)備而設(shè)計(jì)的。MTD包含特定Flash芯片的驅(qū)動(dòng)程序，開發(fā)者要選擇適合自己系統(tǒng)的Flash芯片驅(qū)動(dòng)。Flash芯片驅(qū)動(dòng)向上層提供讀、寫、擦除等基本的操作，MTD對(duì)這些操作進(jìn)行封裝后向用戶層提供MTDchar和MTDblock類型的設(shè)備。char/dev/mtd0,/dev/mtdl等，它們提供對(duì)Flash原始字符的訪問。MTDblock/dev/mtdblock0,/dev/mtdblock1等，MTDblock設(shè)備是將Flash備上創(chuàng)建像Cramfs,JFFS2等格式的文件系統(tǒng)。MTD驅(qū)動(dòng)層也支持在一塊Flash上建立多個(gè)Flash分區(qū)，每一個(gè)分區(qū)作為了一個(gè)MTDblock2FlashFlash存儲(chǔ)介質(zhì)的讀寫特點(diǎn)，傳統(tǒng)的Linux文件系統(tǒng)己經(jīng)不適合應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)中，像Ext2fs文件系統(tǒng)是為像IDE那樣的塊設(shè)備設(shè)計(jì)的，這些設(shè)備的邏輯塊是512字節(jié)、1024字節(jié)等大小，沒有提供很好的扇區(qū)擦寫支持，不支持損耗平衡，沒有掉電保護(hù)，也沒有特別完美的扇區(qū)管理，這不太適合于扇區(qū)大小因設(shè)備類型而劃分的閃存設(shè)備?；谶@樣的原太適合于扇區(qū)大小因設(shè)備類型而劃分的閃存設(shè)備?；谶@樣的原因，產(chǎn)生了很多專為Flash設(shè)備而設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng)，常見的專用于閃存設(shè)備的文件系統(tǒng)如下： Romfs傳統(tǒng)型的Romfs文件系統(tǒng)是最常使用的一種文件系統(tǒng)，它是一種簡(jiǎn)單的、緊湊的、只讀的文件系統(tǒng)，不支持動(dòng)態(tài)擦寫保存;它按順序存放所有的文件數(shù)據(jù)所以這種文件系統(tǒng)格式支持應(yīng)用程序以XIP方式運(yùn)行，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可以獲得可觀的RAM節(jié)省空間。uClinux系統(tǒng)通常采用Romfs文件系統(tǒng)。 CramfsCramfs是Linux的創(chuàng)始人LinusTorvalds開發(fā)的一種可壓縮只讀文件系統(tǒng)在Cramfs文件系統(tǒng)中，每一頁(yè)被單獨(dú)壓縮，可以隨機(jī)頁(yè)訪問，其壓縮比高達(dá)2:1,為嵌入式系統(tǒng)節(jié)省大量FlashCramfs時(shí)解壓縮，所以不支持應(yīng)用程序以XIP方式運(yùn)行，所有的應(yīng)用程RAM里去運(yùn)行，但這并不代表比Ramfs需求的RAM空間要大一點(diǎn)，因?yàn)镃ramfsCramfs縮到RAM縮到RAM中。另外，它的速度快，效率高，其只讀的特點(diǎn)有利于保護(hù)文件系統(tǒng)免受破壞，提;得用戶無(wú)法對(duì)其內(nèi)容對(duì)進(jìn)擴(kuò)充。Cramfs映像通常是放在Flash中，但是也能放在別的文件系統(tǒng)里，使用loopback設(shè)備可以把它安裝別的文件系統(tǒng)里。用mkcramfs工具可以創(chuàng)建Cramfs映像。 Ramfs/TmpfsRamfs也是LinusTorvalds開發(fā)的，Ramfs文件系統(tǒng)把所有的文件都放在 RAM里運(yùn)行，通常是Flash系統(tǒng)用來(lái)存儲(chǔ)一些臨時(shí)性或經(jīng)常要修改的數(shù)據(jù)，相對(duì)于ramdisk來(lái)說(shuō)，Ramfs的大小可以隨著所含文件內(nèi)容大小變化，不像ramdisk的大小是固定的。Tmpfs是基于內(nèi)存的文件系統(tǒng)，因?yàn)閠mpfs駐留在RAM中，所以寫/讀操作發(fā)生在RAM中。tmpfs文件系統(tǒng)大小可隨所含文件內(nèi)容大小變化，使得能夠最理想地使用內(nèi)存;tmpfs駐留在RAM，所以讀和寫幾乎都是瞬時(shí)的。tmpfs的一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)重新引導(dǎo)時(shí)會(huì)丟失所有數(shù)據(jù)。 JFFS2是RedHat公司基于JFFS開發(fā)的閃存文件系統(tǒng)，最初是針對(duì)RedHat公司的嵌入式產(chǎn)品eCos開發(fā)的嵌入式文件系統(tǒng)，所以JFFS2也可以用在Linux,uCLinux中。JFFS文件系統(tǒng)最早是由AxisCommunications公司基于Linux2.0的內(nèi)核為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的文JFFS2崩潰/JFFS:表的日志節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，大大加快了對(duì)節(jié)點(diǎn)的操作速度;支持?jǐn)?shù)據(jù)壓縮；提供了“寫平衡”支;支持多種節(jié)點(diǎn)類型；提高了對(duì)閃存的用率，降低了內(nèi)存的消耗。這些特點(diǎn)使JFFS2文件系統(tǒng)成為目前Flash設(shè)備上最流行的文件系統(tǒng)格式，它的缺點(diǎn)就是當(dāng)文件系統(tǒng)已滿或接近滿時(shí)，JFFS2運(yùn)行會(huì)變慢，這主要是因?yàn)樗槠占膯栴}。 YAFFSYAFFS/YAFFS2是一種和JFF