UBIFS闪存文件系统分析与研究
作者:鞠高明 俞建新
来源:《电脑知识与技术》2014年第04期
摘要:该文详细介绍了无序区块映像文件系统(Ubifs)三个组成模块,并对其中使用的垃圾回收和损耗均衡算法做了深入分析。同时介绍了一个新特性:快速映射。随后对快速映射进行实验分析,证明快速映射的确可以大幅降低挂载时间。
关键词: UBIFS;UBI;快速映射;垃圾回收;损耗均衡
中图分类号:TP334 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)04-0749-06
闪速存储器(Flash Memory)是一种非易失性存储器,简称闪存。闪存的不易挥发性、抗震性、灵活性、低功耗以及高速的读写速度等特点使之常用于嵌入式平台和移动计算机。现在有两种主流的闪存,分别是NOR型和NAND型。NOR型和NAND型闪存的主要差别之一是IO接口不同。NOR型闪存采用总线接口,允许随机读写任意位置的存储数据。NAND型闪存采用多路复用的IO接口,串行地存取数据,它虽然能以字节或字为单位寻址,但最小存取单元是页(Page)。NAND型闪存的擦除操作以块(block)为最小单位进行,一个块又由若干页构成。NAND型闪存有三个主要物理特性:页块结构、先擦后写、擦除限制。页块结构使得闪存文件系统的数据访问管理围绕(Erase Blocks,简称EB)擦除块展开;先擦后写使闪存文件系统需要支持异步更新(out of update),因为一般擦除一个块的时间是写一个块的时间的100倍[5];擦除次数限制使得闪存文件系统必须使用损耗均衡算法,力求做到各个块擦除次数基本差不多,实现延长闪存寿命。
NAND型闪存具有擦除速度快、批量写入速度快、容量大等优点,所以NAND型闪存具有更加广泛的应用前景。UBIFS闪存文件系统主要用于NAND型闪存。
目前Linux系统中使用闪存的方法主要有两种:
1)采用闪存转化层(Flash Translation Layer,FTL)。主要思想是通过该层将闪存硬件模拟成普通磁盘文件。
2)采用闪存文件系统,如JFFS2、YAFFS2、UBIFS等。闪存文件系统管理通过硬件驱动直接管理闪存。
闪存文件系统层次结构图如图1所示[4]。
由于采用FTL加传统磁盘文件系统这种设计方法增加了中间转换环节,工作效率低,并且不能发挥闪存固有优势,所以开发了专门面向闪存的文件系统。具有代表性的文件系统有Cramfs、YAFFS/YAFFS2、JFFS/JFFS2、UBIFS等。面向Linux的闪存文件系统绝大部分都是
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