基于NAND Flash的YAFFS文件系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著嵌入式系統(tǒng)在消費(fèi)電子、信息多媒體、汽車電子、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,對(duì)嵌入式系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在容量和掉電保護(hù)方面提出了更高要求,因Flash存儲(chǔ)器在性能上具有容量大、掉電不丟失數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)而成為嵌入式系統(tǒng)中使用最廣泛的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。為實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash存儲(chǔ)器中大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀寫擦除操作的管理,在Flash存儲(chǔ)器上建立文件系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　目前使用在NAND Flash存儲(chǔ)器上的文件系統(tǒng)主要有兩種類型

2、:一種是常用于硬磁盤存儲(chǔ)器的集中索引文件系統(tǒng);另一種是日志閃存文件系統(tǒng)如YAFFS(Yet Another Flash File System)。YAFFS因具有更高存取訪問速度和有更強(qiáng)的易移植性等諸多優(yōu)點(diǎn),使YAFFS成為管理NAND Flash存儲(chǔ)器最可行的文件系統(tǒng)。
　　本文針對(duì)YAFFS文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理和管理機(jī)制,進(jìn)行了深入研究和相關(guān)算法的改進(jìn),具體所做工作和取得成果如下:
　　1)為掌握YAFFS文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理

3、,在閱讀YAFFS文件系統(tǒng)核心算法基礎(chǔ)上,對(duì)YAFFS文件系統(tǒng)使用的最主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究;并對(duì)YAFFS在系統(tǒng)內(nèi)存的組織方式和YAFFS塊的壞塊管理機(jī)制進(jìn)行了研究。
　　2)為實(shí)現(xiàn)YAFFS文件系統(tǒng)通過訪問Linux內(nèi)核提供的MTD(Memory Technology Device)的驅(qū)動(dòng)程序,去完成對(duì)NAND Flash的讀寫等操作,在閱讀分析與NAND驅(qū)動(dòng)有關(guān)的源代碼基礎(chǔ)上,對(duì)Linux內(nèi)核操作系統(tǒng)中的MTD和基于MTD系

4、統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)NAND Flash設(shè)備驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了深入研究。
　　3)針對(duì)YAFFS垃圾收集機(jī)制(Garbage Collection)因使用貪婪算法而出現(xiàn)的Flash磨損不均衡問題,依據(jù)KimLim算法將Flash中的block區(qū)域分為“cold”和“hot”區(qū)域方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash存儲(chǔ)器中的塊擦除進(jìn)行計(jì)數(shù),并將擦除計(jì)數(shù)值應(yīng)用到改進(jìn)的損耗均衡算法中,很好解決原垃圾收集算法出現(xiàn)的損耗不均衡問題。
　　4)針對(duì)YAFFS文件系統(tǒng)

5、進(jìn)行垃圾回收時(shí),因臟塊中有效頁數(shù)目多于文件系統(tǒng)中的可使用塊而出現(xiàn)的“死鎖”而造成文件系統(tǒng)寫數(shù)據(jù)慢的問題,設(shè)計(jì)出根據(jù)nEraseBlocks(YAFFS可使用的空塊)的閥值把nReserveBlocks(專為垃圾收集而預(yù)保留的塊)設(shè)置為動(dòng)態(tài)可變(tuneable)的改進(jìn)算法,改進(jìn)的算法在保障文件系統(tǒng)穩(wěn)定性基礎(chǔ)上,在寫數(shù)據(jù)方面有了很大提高,并很好的緩解出現(xiàn)的“死鎖”問題。
　　5)為驗(yàn)證改進(jìn)算法的有效性,搭建了測(cè)試平臺(tái)。在SBC-24