深入理解yaffs2文件系统(一)

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1、深入理解yaffs2文件系统（一）1、Flash文件系统1.1、背景已经有多种flash文件系统(FFSs)或flash块驱动（在之上运行一个常规的FS），同时都有优点或缺点。Flash存储器有非常多的限制，这里就不一一列举了。已经有各种方法解决这些限制，以提供一个文件系统。必须认识到，“flash”，包括NOR和NAND，各自有不同的限制。很容易被专业术语“flash”误导，误以为用于NorFlash的方法也立即适用于NandFlash。Nand块驱动一般采用FAT16作为文件系统，但不够健壮，也不够贴近Flash的特性。这些块驱动通过一个“本地--物理”的映射层来仿真可写的、类似于

2、磁盘扇区的块。当使用FAT16时，这些文件系统工作的相当好，它们内存消耗小，代码尺寸也很小。但就像所有基于FAT的系统一样，它们很容易损坏（如，丢失簇）。其他的途径则是设计整个文件系统，不是基于块驱动，而且是flash友好的，这允许更多的余地来解决上述所提到的问题。当前有两个linux文件系统能非常好的支持NorFLash，那就是JFFS以及它的升级版本JFFS2。这两者都提供日志机制，大大的提升了健壮性，这也是嵌入式系统特别重要的一个特性。不幸的是，它们在RAM消耗和启动时间方面都不是很好。JFFS在flash中的每一个journalling日志节点，需要一个基于RAM的jffs_n

3、ode结构，每一个节点为48字节。JFFS2做了一个大改进，通过剪裁相关的结构体（jffs2_raw_node_ref）而减少到16字节。即使如此，在512字节页大小128M的NandFlash，按平均节点大小来算，也需要250000字节约4M大小。JFFS和JFFS2在启动时，需要扫描整个flash阵列来查找journaling节点，并决定文件结构。由于NAND容量大、慢、连续访问、需要ECC校验，这些特性将导致不可接受的、很长的启动时间。随便掐指一算，扫描128M字节的Nand阵列大小需要25秒钟。设计yaffs2的目的就是：NandFlash友好的、通过提供日志机制达到健壮的、大

4、大减少JFFSx所具有的RAM消耗和启动时间。Yaffs主要是用于内部Nand而不是可移动的Nand（SM卡）。在可移动的SM智能卡，兼容性显得更重要，一般使用FAT文件系统。当然，yaffs也做了深思熟虑，认为稳定性比兼容性更重要。1.2、Yaffs文件系统特性YAFFS是一个专为NandFlash特性设计的文件系统。它已经被证实的好特性有：（1）fast–快速，比其他Flash文件系统要快很多。（2）Easilyported–易于移植，已经移植到GNU/Linux，WinCE，eCOS，pSOS，VxWorks，以及其他各种系统。（3）Logstructured–日志结构，提供均衡

5、负载，使得它非常健壮。（4）支持多种类型的NandFlash芯片，如页大小为512B、1KB、2KB的NnadFlash等等。（5）Veryfastmount–非常快速的文件系统挂载速度，几乎是立即启动的。（6）非常少的RAM消耗。（7）灵活的Licensing授权机制，适合许多情况。YAFFS当前版本为v2，yaffs2除了支持512字节页大小的flash，还支持2K字节页大小的flash（YAFFS1仅仅支持原先的512字节页大小的flash）。YAFFS1和2已经被众多的商业产品所采用。2、关于yaffs1文件系统2.1、yaffs1概述Yaffs使用一个类似于SmartMedi

6、a的flash物理格式，这是由于以下原因所致：（1）一些格式，如坏块标识位置是由芯片厂家决定的，并且不能更改的。（2）潜在的重用编码。有一些域是明显不同的，以反映不同的通途。尽管有这些相似性，yaffs跟SM/FAT还是不兼容的。SM卡需要被重新格式化，才能用于yaffs，反之亦然。文件数据存储在固定大小的跟页大小相同的“chunks”里面，每一页都被文件ID和chunk号所标识。标签则存储在“sparedata”区域，通过文件位置除以chunk大小来决定chunk号。当一个文件的数据被重写时，相关的chunks被新的pages替换，新的pages包含了新的数据，但标签为改变，旧的页则

7、被标识为丢失的（discarded）。文件头“Fileheaders”存储在一个单独的页里面，具有标识，以便和数据页区分开来。页还有一个2bit的短序列号，如果此页被修改过则加1，之所以这样做，是因为：“如果被替换的页被标识为丢弃（discarded）之前，这时发生了意外掉电/意外情况，可能会有两个页具有一摸一样的标签”，这时序列号就可用于仲裁哪一页是被丢弃了的。一个仅仅包含被丢弃页的块（脏块）将被当垃圾回收，另外，也可以把块内的有效页拷贝出来