基于CPS節(jié)點操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)研究與設計.pdf

1、隨著電子通信和計算技術的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡化嵌入式系統(tǒng)特別是CPS（物理信息系統(tǒng)）已成為國內外研究的重要領域，而節(jié)點操作系統(tǒng)是CPS研究的關鍵方向。其中，文件系統(tǒng)作為節(jié)點操作系統(tǒng)的重要組成部分，具有很高的社會發(fā)展和科學研究價值。因此，設計并實現(xiàn)一個滿足節(jié)點硬件資源限制和節(jié)點操作系統(tǒng)需求的文件系統(tǒng)，是本文的主要目標。
　　基于對現(xiàn)有存儲管理技術的研究與分析，并結合節(jié)點操作系統(tǒng)的需求，本文總結并提出了節(jié)點操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)的研究目標:實時

2、性，可靠性，可擴展性與低功耗。為了提高文件系統(tǒng)的實時性和可靠性，本文提出并實現(xiàn)了虛擬扇區(qū)和級聯(lián)日志相結合的映射管理策略，允許文件的動態(tài)增長。同時提出文件系統(tǒng)的硬件抽象與數(shù)據(jù)老化策略，進一步增強文件系統(tǒng)的可擴展性和本地存儲中數(shù)據(jù)的生存能力。
　　本文首先在參閱大量相關文獻的基礎上，深入研究了現(xiàn)有的無線傳感網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)存儲管理技術，分析并指出它們的適用范圍與不足。其次，本文詳細分析了節(jié)點操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲需求，結合CPS節(jié)點操作系統(tǒng)的特點

3、，提出了傳感器節(jié)點上數(shù)據(jù)分類的概念，并對在傳感器節(jié)點上構建閃存文件系統(tǒng)進行了可行性分析。再次，針對節(jié)點操作系統(tǒng)的可擴展性需求，本文構建了傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)存儲硬件抽象?；诖吮疚奶岢隽颂摂M扇區(qū)映射，級聯(lián)日志和數(shù)據(jù)老化等關鍵設計策略，用于保證文件操作時間的可預測和文件系統(tǒng)的可靠性。同時，本文提出和實現(xiàn)了3級故障恢復機制，并在文件系統(tǒng)中合理應用了數(shù)據(jù)緩沖管理、壓縮存儲和錯誤處理等基本設計策略，實現(xiàn)了盡最大努力的損耗均衡機制。最后，通過理論分析