YAFFS文件体系在嵌入式Linux上的实现

    随着嵌入式技能在种种电子产品中的广泛应用，嵌入式体系中的数据存储和办理已经成为一个告急的研究课题。Flash存储用具有速率快、容量大、资源低等很多长处，因此在嵌入式体系中被广泛用做外存储器件。Flash紧张有NOR和NAND两种典范。如今，针对NOR Flash筹划的文件体系JFFS/JFFS2在嵌入式体系中已得到广泛的应用；随着NAND作为大容量存储介质的广泛，基于NAND闪存的文件体系YAFFS(Yet Another Flash File System)正垂垂被应用到嵌入式体系中。 

    NAND闪存先容 

    NOR 和NAND是如今市场上两种紧张的非易失性闪存技能。NOR比较得当存储步调代码，其容量一样通常小于16MB；NAND则是高密度数据存储的抱负办理方案，其容量可达1GB以上。NAND闪存的存储单位为页和块。一样通常来说，128MB以下容量芯片的一页大小为528字节，依次分为2个256字节的主数据区，着末是16字节的备用空间；一个块由多少页构成，通常为32页；一个存储配置又由多少块构成。与其他存储器相比，NAND闪存具有以下特点：不是完全可靠的，每块芯片出厂时都有肯定比例的坏块存在；各个存储单位是不可直接改写的，在每次改写利用之前须要先擦除；擦除利用以块为单位举行，而读写利用通常以页为单位举行；各块的擦除次数有限，一样通常为10万~100万次；利用巨大的I/O口串行存取数据。 

    YAFFS文件体系简介 

    YAFFS雷同于JFFS/JFFS2，是专门为NAND闪存筹划的嵌入式文件体系，实用于大容量的存储配置。它这天记布局的文件体系，提供了斲丧均衡和失电掩护，可以有效地克制不测失电对文件系同划一性和完备性的影响。YAFFS文件体系是按层次布局筹划的，分为文件体系办理层接口、YAFFS内部实现层和NAND接口层，如许就简化了其与体系的接口筹划，可以方便地集成到体系中去。与JFFS相比，它淘汰了一些结果，因此速率更快，占用内存更少。 

    YAFFS充分思量了NAND闪存的特点，根据NAND闪存以页面为单位存取的特点，将文件构导致牢固大小的数据段。利用NAND闪存提供的每个页面16字节的备用空间来存放ECC(Error Correction Code)和文件体系的布局信息，不但可以大概实现错误检测和坏块处理惩罚处罚，也可以大概提大作件体系的加载速率。YAFFS采取一种多战略殽杂的垃圾采取算法，连合了贪婪战略的高效性和随机选择的匀称性，到达了分身斲丧匀称和体系开销的目标。 

    YAFFS文件布局布局 

    YAFFS将文件构导致牢固大小(512字节)的数据段。每个文件都有一个页面专门存放文件头，文件头生存了文件的模式、全部者id、组id、长度、文件名等信息。为了提大作件数据块的查找速率，文件的数据段被构导致树形布局。YAFFS在文件举行改写时总是先写入新的数据块，然后将旧的数据块从文件中删除。YAFFS利用存放在页面备用空间中的ECC举行错误检测，出现错误后会举行肯定次数的重试，多次重试失败后，该页面就被克制利用。 

    YAFFS物理数据布局 

    YAFFS充分利用了NAND闪存提供的每个页面16字节的备用空间，参考了SmartMedia的设置，备用空间中6个字节被用作页面数据的ECC，2个字节分别用作块状态字和数据状态字，别的的8字节(64位)用来存放文件体系的布局信息，即元数据。由于文件体系的底子布局信息生存在页面的备份空间中，因此，在文件体系加载时只须要扫描各个页面的备份空间，即可创建起整个文件体系的布局，而不须要像JFFS 那样扫描整个介质，从而大大加快了文件体系的加载速率。 

    YAFFS擦除块和页面分派 

    YAFFS中用数据布局来形貌每个擦除块的状态。该数据布局记录了块状态，并用一个32位的位图表现块内各个页面的利用环境。在YAFFS中，有且仅有一个块处于“当前分派”状态。新页面从当前举行分派的块中序次举行分派，若当前块已满，则序次探求下一个空闲块。 

    YAFFS垃圾网络机制 

    YAFFS利用一种多战略殽杂的算法来举行垃圾采取，将贪婪战略和随机选择战略按肯定比例殽杂利用：当餍足特定的小概率条件时，垃圾采取器会试图随机选择一个可采取的页面；而在其他环境下，则利用贪婪战略采取最“脏”的块。通过利用多战略殽杂的要领，YAFFS可以大概有效地改造贪婪战略导致的不匀称；通过差别的殽杂比例，则可以控制斲丧匀称和体系开销之间的均衡。思量到NAND的擦除很快(和NOR相比可敷衍不计)，YAFFS将垃圾网络的查抄放在写入新页面时举行，而不是采取JFFS那样的背景线程要领，从而简化了筹划。 

    YAFFS实现开辟环境简介 

    本文采取的是宿主机＋目标板的开辟模式。宿主机为PC+REDHAT9.0,目标板为三星公司的S3C2410＋嵌入式Linux，版本为2.6.11.12。NAND闪存是三星公司64MB的K9F5608U0C。YAFFS的源码可以从网站下载。 

    YAFFS移植： 

    1)在内核中创建YAFFS目次fs/yaffs，并把下载的YAFFS代码复制到该目次下面。 

    2)修改fs/Kconfig，使得可以配置YAFFS。 

    3)修改fs/makefile，添加如下内容：obj-$(CONFIG_YAFFS_FS) += yaffs/ 

    4)在天生的YAFFS目次中天生Makefile 和Kconfig文件。 

    [ 干系贴图 ]

    6)配置内核时选中MTD支持和YAFFS支持。

    7)编译内核并将内核下载到开辟板的Flash中。

     YAFFS文件体系测试：

     1)内核启动之后，启动信息中应该含有如下内容：

    2)要是在内核内里添加了proc文件体系的支持，那么proc中应该包括有关YAFFS的信息。

    3)dev目次下的干系目次中包括有关NAND配置的信息。

    4)创建mount目次 

    将文件拷贝到mount上的目次下后，umount配置，再次mount后可以发明拷贝的文件仍旧存在。这时删除该文件，然后umount，再次mount后可以发明拷贝的文件已经被删除，由此可见该分区可以正常读写。

    5)在Flash上创建根文件体系：

   重新启动，并变革启动参数：param set linux_cmd_line "noinitrd root=/dev/mtdblock3 init=/linuxrc console=ttySAC0"再次重新启动后，开辟板就可以从Flash启动根文件体系了。 

    结语
    YAFFS是专门为NAND闪存筹划的,它的出现使得价格低廉的NAND闪存芯片具有了高效性和壮实性。YAFFS文件体系性能精良且易于移植，已经告成应用于Linux、?Clinux和Windows CE等嵌入式利用体系上。如今，每页大小为2Kb的新型超大容量NAND闪存已经出现，针对这种Flash的文件体系YAFFS2正处于研究和应用当中。可以预见，基于NAND闪存的文件体系YAFFS/ YAFFS2将会应用于更多的嵌入式体系。