基于Flash存儲器的嵌入式文件系統(tǒng)設(shè)計
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內(nèi)存中的文件節(jié)點不包含文件真正的數(shù)據(jù)，而使用指針。文件被打開時，在內(nèi)存中創(chuàng)建一塊新存儲區(qū)域存放數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)指針便指向此存儲區(qū)，未被打開時，此指針指向空。 對于每個目錄有1 個目錄層數(shù)，表示此目錄的深度，如根目錄的目錄層數(shù)為0 ，根目錄的下一級目錄則為1 ，依此類推。 存儲地址保存文件或目錄在Flash 中的地址。文件和目錄都被存在上一級目錄下，所屬目錄指針即指向上一級目錄在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根目錄的所屬目錄指針即為空。對于同目錄下的不同節(jié)點，在內(nèi)存中使用鏈表將其串聯(lián)，同目錄文件指針即聯(lián)成鏈表。 鏈表的首指針保存在上一級目錄中，首目錄項指針即指向鏈表的首項。為提高塊擦寫的效率，存儲在同一個可擦寫塊中的各個節(jié)點在內(nèi)存中也建立一個鏈表，塊隊列指針即用于連成此鏈表。為標識被修改的節(jié)點，利用一個未保存隊列，未保存隊列指針即用來建立此隊列。
該文件系統(tǒng)載入(mount ) 時，首先順序掃描Flash 中的每個索引節(jié)點，查找出最大的索引節(jié)點更新號，此更新號對應(yīng)的索引節(jié)點即為最新的索引節(jié)點。查找到最新索引節(jié)點后，將簇狀態(tài)表等信息映射到內(nèi)存的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。依據(jù)索引節(jié)點中的根目錄信息，遍歷所有節(jié)點，建立內(nèi)存中的目錄文件結(jié)構(gòu)，并將節(jié)點添加到對應(yīng)的擦寫塊隊列中。 對一個文件編輯并保存的過程見圖6。
文件打開時，先在內(nèi)存中分配一塊空間作為數(shù)據(jù)區(qū)，將內(nèi)容寫入，并定位文件節(jié)點的數(shù)據(jù)指針指向該內(nèi)存中的數(shù)據(jù)區(qū)。如果文件內(nèi)容被修改，就將文件節(jié)點添加到未存盤隊列，依次寫入Flash 存儲器中，并修改簇狀態(tài)表。 保存時將內(nèi)存中數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)容寫入Flash 中，釋放申請的內(nèi)存空間，修改節(jié)點中的數(shù)據(jù)指針和簇狀態(tài)表，再將文件的所有上級目錄重新寫入Flash ，最后將更新后的索引節(jié)點內(nèi)容寫入Flash。如果文件未被修改，則只需修改數(shù)據(jù)指針即可。
節(jié)點加入未存盤隊列的順序按照目錄層數(shù)的大小排列，文件節(jié)點排在隊列首，目錄層數(shù)最大的排在其后，目錄層數(shù)為1 的排在隊列末尾，根目錄不加入未存盤隊列。
嵌入式文件系統(tǒng)特殊處理機制
均衡擦寫機制
為了避免任意一個可擦除塊因擦寫次數(shù)過多而過早報廢，文件系統(tǒng)對Flash擦寫時采用了均衡擦寫機制。 考慮到系統(tǒng)的精簡性，擦寫在整片F(xiàn)lash 的各塊中依次進行，一塊擦寫完后，下一個被擦寫的塊即為后一個塊，在系統(tǒng)的索引節(jié)點中保存了下一個要擦除的塊號。當文件系統(tǒng)中的剩余空間減少到設(shè)定值時，系統(tǒng)會擦除此塊，以回收臟簇占用的空間。對應(yīng)每個可擦寫塊都有一個節(jié)點隊列，此塊中包含的節(jié)點都加入其中。塊擦除的流程見圖7。
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
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