[發明專利]嵌入式Linux下大容量閃存文件系統的實現方法

無效

• 申請號: 200910096124.3
• 申請日: 2009-02-12
• 公開（公告）號: CN101488153A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 陳天洲;胡威;施青松;嚴力科;吳斌斌;王超;曹滿;馬健良;謝斌;章鐵飛
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06F12/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及嵌入式文件系統領域，特別是涉及一種嵌入式Linux下大容量閃存文件系統的實現方法。

背景技術

嵌入式Linux是按照嵌入式操作系統要求設計的一種小型操作系統。由一個Kernel(內核)和一些根據需求進行定制的系統模塊組成[6]。其Kernel很小，一般只有幾百KB左右的大小。即使加上其它必要的模塊和應用程序，所占的存儲空間也很小。

嵌入式Linux操作系統的主要特點有：精簡標準的Linux內核，適應于多種CPU和硬件平臺，性能穩定，裁減性很好，開發使用容易，還可以使用Unix或Linux上的應用程序。現在，嵌入式Linux也可以Windows下的多媒體應用。嵌入式Linux操作系統具有高度的靈活性，開發者可以很容易地對它進行定制或作適當開發，來滿足實際應用需要。

在嵌入式Linux下，一個管理操作系統和用戶數據的有效方法就是使用文件系統。嵌入式Linux支持的文件系統類型多樣，可以根據系統存儲器介質類型和系統應用目的進行選擇。

為了提供對各種類型文件系統的有效支持，嵌入式Linux提供了一個虛擬文件系統層，抽象了用戶的文件讀寫操作，對于用戶來說，所有的文件系統系統調用都有統一的接口，具體實現細節都被隱藏到虛擬文件系統對具體文件系統的調用中。該虛擬文件系統層方便了嵌入式Linux的移植。

隨著Nand閃存制造工藝的不斷改進以及制造成本的不斷下降，Nand閃存已取代其他非易失存儲器成為移動存儲市場的主流存儲介質，前景無限。這幾年，國內外計算機科學界不少科研機構開始或強加對Nand閃存管理技術的研究。研究方向大致可分為以下幾個：

1、Nand閃存塊映射技術：使用一個中間層驅動，將Nand閃存模擬成一個傳統可隨意讀寫的塊設備，并使用傳統的磁盤文件系統進行管理。美國人Ban于1995年和1997年分別提出的FTL技術以及NFTL技術是這種技術的前驅。當前的研究熱點包括：Nand閃存中大量數據存貯的熱點發現和處理、可伸縮塊映射技術等；

2、Nand閃存上的應用相關復雜數據的實現研究。如在Nand閃存上實現B-樹或者R-樹、移動通信以及傳感網絡上的Nand閃存應用等等。

其他方面的研究還包括Nand閃存啟動XIP技術以及閃存實時性研究。

3、Nand閃存專用文件系統研究。一個Nand閃存文件系統必須充分考慮Nand閃存的物理特性，在有效存儲的基礎上，管理好Nand閃存的使用壽命。關于Nand閃存文件系統研究的領域較多包括：文件系統快速初始化、文件系統日志化管理、系統崩潰恢復、垃圾收集與頁面分配技術等等。

目前的Nand閃存文件系統的研究把重點放在如果充分挖掘Nand閃存的存儲特性，通過合理設計文件系統支持擦寫平衡、保證Nand閃存的使用壽命、提升訪問性能，但對于大容量Nand閃存以及文件系統缺乏充分考量，特別是對大文件的隨機訪問缺乏有效的支持。

大容量閃存存儲器的典型特點就是存儲器內的頁面數較普通閃存相比有大幅提高。因此，設計大容量閃存文件系統除了考慮像設計普通閃存文件系統的問題外，還需要考慮和解決由于閃存容量增大所帶來的新問題，如：隨之而來的文件系統初始化時間變長、大量頁面管理方法、頁分配算法、大尺寸文件的存儲和訪問等。本發明中的閃存即是指大容量的Nand閃存。ssss

發明內容

本發明的目的在于提供一種嵌入式Linux下大容量閃存文件系統的實現方法。

本發明解決其技術問題采用的技術方案如下：

一種嵌入式Linux下大容量閃存文件系統的實現方法，該方法的步驟如下：

1)區段化存儲：

存儲點都是以區段的方式組織的，文件數據存放在一段連續的頁中，數據的添加和刪除也以段為單位進行；區段是能伸縮的，并且具有添加、刪除、合并、分割；所有的段存放在一個B-樹中；

2)數據頁分配：

在分配空白頁面時，將目錄的頁面和數據頁面分開放在不同的塊中，這樣避免了“全部拷貝”，從而降低了頁面的拷貝次數，提高了效率；

每種類型的塊有且僅有一個塊處于“當前分配”狀態。新頁面從當前進行分配的塊中順序進行分配，若當前塊已滿，則順序尋找下一個空閑塊；

3)垃圾收集：