jffs2 文件系统及新特性介绍

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1、JFFS2文件系统及新特性介绍JFFS2文件系统及新特性介绍http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-jffs2/JFFS2文件系统及新特性介绍赵复生,软件工程师，开源技术中心(OTC),Intel(China)SoftwareCenter2005年12月22日JFFS2是一个开放源码的项目(www.infradead.org)。它是在闪存上使用非常广泛的读/写文件系统，在嵌入式系统中被普遍的应用。这篇文章首先分析了在闪存上使用JFFS2的必要性，然后详细的

2、阐述了JFFS2实现的内部机制，包括日志结构的文件系统，关键的数据结构，挂载过程和垃圾收集机制。同时也指出了JFFS2的局限性，并介绍了最新的针对JFFS2的不足进行改进的补丁程序。最后对JFFS3的设计思想和现在的开发状况给予了简单的介绍。1．为什么需要JFFS2这一小节首先介绍了闪存相对于磁盘介质的特别之处，然后分析了将磁盘文件系统运行在闪存上的不足，同时也给出了我们使用JFFS2的理由。1.1闪存(FlashMemory)的特性和限制这里所介绍的闪存的特性和限制都是从上层的文件系统的角度来看的，而不会涉及到

3、具体的物理特性。总的来说，有两种类型的flashmemory:NORflash和NANDflash.先介绍一下这两种闪存所具有的共同特性。A)闪存的最小寻址单位是字节(byte)，而不是磁盘上的扇区(sector)。这意味着我们可以从一块闪存的任意偏移(offset)读数据，但并不表明对闪存写操作也是以字节为单位进行的。我们会在下面的阐述中找到答案。B)当一块闪存处在干净的状态时（被擦写过，但是还没有写操作发生），在这块flash上的每一位(bit)都是逻辑1。C)闪存上的每一位(bit)可以被写操作置成逻辑0。

4、可是把逻辑0置成逻辑1却不能按位(bit)来操作，而只能按擦写块（eraseblock）为单位进行擦写操作。擦写块的大小从4K到128K不等。从上层来看，擦写所完成的功能就是把擦写块内的每一位都重设置（reset）成逻辑1。D)闪存的使用寿命是有限的。具体来说，闪存的使用寿命是由擦写块的最大可擦写次数来决定的。超过了最大可擦写次数，这个擦写块就成为坏块(badblock)了。因此为了避免某个擦写块被过度擦写，以至于它先于其他的擦写块达到最大可擦写次数，我们应该在尽量小的影响性能的前提下，使擦写操作均匀的分布在每个

5、擦写块上。这个过程叫做磨损平衡（wearleveling）。NORflash与NANDflash的不同之处：A)NORflash读/写操作的基本单位是字节；而NANDflash又把擦写块分成页(page),页是写操作的基本单位，一般一个页的大小是512或2K个字节。对于一个页的重复写操作次数是有限制的，不同厂商生产的NANDflash有不同的限制，有些是一次，有些是四次，六次或十次。B)按照现在的技术水平，一般来说NORflash擦写块的最大可擦写次数在十万次左右，NANDflash擦写块的最大可擦写次数在百万次

6、左右。1.2闪存转换层将磁盘文件系统(ext2,FAT)运行在闪存上的很自然的方法就是在文件系统和闪存之间提供一个闪存转换层(FlashTranslationLayer),它的功能就是将底层的闪存模拟成一个具有512字节扇区大小的标准块设备(blockdevice)。对于文件系统来说，就像工作在一个普通的块设备上一样，没有任何的差别。图一一个闪存转换层的最简单的实现就是将模拟的块设备一对一的映射到闪存上。举例来说，当上层的文件系统要写一个块设备的扇区时，闪存转换层要做下面的操作来完成这个写请求：1将这个扇区所在擦

7、写块地数据读到内存中，放在缓存(buffer)中2将缓存中与这个扇区对应的内容用新的内容替换掉3对该擦写块执行擦写操作4将缓冲中的数据写回该擦写块这种实现方式的缺点是很明显的：1效率低，对一个扇区的更新要重写整个擦写块上的数据，造成数据带宽很大的浪费。2没有提供磨损平衡，那些被频繁更新的数据所在擦写块将首先变成坏块。3非常不安全，很容易引起数据的丢失。如果在上面的第三步和第四步之间发生了突然掉电(powerloss)，那么整个擦写块中的数据就全部丢失了。这在突然掉电经常发生的嵌入式系统中是不能接受的。MTD中的内

8、核模块mtdblock就是基于这种机制实现的，同时还作了一些优化。只有当文件系统的写请求超过了一个擦写块的边界的时候，它才会执行对闪存的擦写，写回操作。因此，为了解决上面这种实现方式的问题，闪存转换层需要做更多的事情。闪存转换层不能只实现这种一对一的映射，而需要将模拟块设备的扇区存储在闪存的不同位置，并且维持扇区到闪存的映射关系。更进一步，闪存转换层还必须能理解上层文件系