Blackfin輕量級內(nèi)核VDK及其文件系統(tǒng)設計
加入技術交流群
為提高存儲效率和方便管理，地址緩沖區(qū)的內(nèi)容會被記錄在數(shù)據(jù)Nor Flash中，作為一個地址映射表.地址映射表體積不大，燒寫到Nor Flash時，可將燒寫代碼推入到VDK的關鍵域中，因為燒寫時間小于兩次中斷間隔，這樣既不會照成中斷延時，又能保證燒寫工作一次完成。
硬件平臺上電后，系統(tǒng)啟動線程首先讀取Nor Flash中的地址映射表到地址緩沖區(qū)，隨后基于地址緩沖區(qū)進行文件管理；如需更新壞塊信息，首先更新地址緩沖區(qū)，然后將地址緩沖區(qū)內(nèi)容記錄到Nor Flash中。故而名為映射,實質(zhì)是一種標記的方法。地址映射機制如圖2所示。
圖2 地址映射機表的設置與使用
3.3 壞塊回收
Nand Flash芯片在出廠時就存在隨機壞塊，同時隨著使用時間的推移，一些有效塊也會因為編程的原因成為新的壞塊，故而存儲陣列在使用一段時間后，應當更新壞塊信息。考慮到陣列中文件的安全性和完整性，系統(tǒng)設置為存儲陣列為空時方能更新壞塊信息。
格式化整個陣列后，存儲陣列中的FPGA芯片依次讀取每個數(shù)據(jù)塊的第一頁數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)非0xFF數(shù)據(jù)的個數(shù)超過設定閾值，就認為此數(shù)據(jù)塊為壞塊。之所以設定閾值而不是一有非0xFF數(shù)據(jù)就視為壞塊，是為了克服數(shù)據(jù)讀取的不穩(wěn)定性。
BF537讀取存儲陣列傳送來最新壞塊信息后，按照圖2中地址映射表設置的辦法，首先更新地址映射緩沖區(qū)，隨即將地址映射緩沖區(qū)的內(nèi)容實時更新到數(shù)據(jù)Nor Flash中，保持兩者的同步。
由于壞塊信息更新的時間可能較長，更新工作放在主線程中可能造成較大時延，影響主線程對用戶命令的響應，所以壞塊回收與標記可放在子線程中。
3.4 磨損均衡
Nand Flash芯片的編程次數(shù)有限，如果對某個數(shù)據(jù)塊操作過于頻繁，將迅速縮短其使用壽命，最終成為壞塊，乃至影響整個芯片的使用。如果均衡地使用Flash芯片的每個數(shù)據(jù)塊，對其操作的概率在較長時間內(nèi)大體相當，這樣不僅能減少芯片壞塊的比例，也能延長存儲陣列的使用壽命。
開源和商業(yè)的文件系統(tǒng)，都有較為完備的臟塊回收和磨損均衡的機制，但是其算法往往較復雜，同時需要將運行信息實時更新到Flash芯片中。在存儲速率要求很高的情況下，復雜的機制對存儲速率將不可避免地造成影響。
文件系統(tǒng)關于磨損均衡的解決方案主要是順序存儲和陣列整理。文件存儲時，并不使用鏈式存儲,填充文件刪除所留下的空洞,而采用連續(xù)存儲的方式，將最新的文件存儲到當前所有文件的末尾。這樣不僅編程簡單，而且存儲陣列在一段時間后可能會被耗盡，此時如果刪除尾部的某些文件，那么下個的文件可以存儲在這些空余出來的位置；如果利用陣列整理功能將當前文件壓縮為連續(xù)緊湊的文件序列，去除文件刪除時留下的空洞，這樣整理出來的空間也可以繼續(xù)用于下次存儲。
3.5 掉電保護
嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的工作環(huán)境一般較為惡劣，電源模塊隨時會有停止供電的可能。故而掉電保護是嵌入式文件系統(tǒng)設計的重點和難點。
微軟的FNT文件系統(tǒng)的掉電保護主要針對FAT表，本文件系統(tǒng)也是基于這個理念。開始文件存儲時，子線程對發(fā)送的塊地址數(shù)目做一個計數(shù)，當計數(shù)量達到設定的閾值N后，將新文件的信息更新到文件目錄表緩沖區(qū)中，并立即將文件目錄表更新到Nor Flash中，兩個更新的操作不能被中斷，故而將這段代碼推入到關鍵域中。隨后將計數(shù)值清零，重新開始前一過程。如果在存儲過程中掉電，重新上電啟動后，開始新的存儲，系統(tǒng)會自動查詢存儲陣列最后一個文件的狀態(tài)標記，如果標記為暫存，則判定最后一個文件在存儲時遇到了掉電的情況，那么系統(tǒng)自動擦除該文件接下來N個數(shù)據(jù)塊的信息，然后最后一個文件開始新的存儲。
文件刪除操作是在刪除動作完成后才更新文件目錄表，如果在刪除過程中掉電，那么上電后，用戶可以對該文件重新刪除。文件的拷貝和剪切是在操作前更新文件目錄表，如果在操作過程中出現(xiàn)斷電，重新上電后，用戶可先刪除拷貝后的新的文件，去除殘塊，然后開始新的操作。
4 結束語
介紹的嵌入式文件系統(tǒng)已在項目中成功投入使用，當然仍有許多方面需要改進。例如文件目錄表如果較長，線性遍歷耗時也會相對較長；文件目錄表沒有備份，如果更新文件列表時存儲系統(tǒng)出現(xiàn)掉電，該如何應對等。VDK是ADI公司為自己的集成開發(fā)環(huán)境量身打造的內(nèi)核，相對于Linux等開源系統(tǒng)來說，使用范圍可能較窄，但基于ADI的DSP使用自然有其得天獨厚的優(yōu)勢。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/149266.htm
評論