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基于闪存的嵌入式文件系统的研究与实现

张雷  
【摘要】:传统嵌入式系统主要应用于控制领域,对于数据存储要求不高,因此在嵌入式操作系统中文件系统没有得到充分的重视。但随着嵌入式技术应用领域的拓展,对数据操作的灵活性和数据存储的可靠性都提出了越来越高的要求,所以有必要引入文件系统来完成数据存储和管理的功能,为用户提供按名存取数据的接口。 嵌入式文件系统继承了普通文件系统的设计思想和实现方法,又根据嵌入式系统自身的特点对普通文件系统作了精简和适应性扩展。从嵌入式系统特点的角度出发,必须考虑系统的功耗、体积、可靠性等因素,Flash存储芯片,电子盘DOC(Disk On Chip)等存储器件,具有成本低廉、存储容量大、体积小、功耗低等硬件特性,在嵌入系统中与磁盘相比具有明显的优势,已经成为使用最广泛的嵌入式系统外部存储器。由于外部储存环境发生了变化,文件系统必须在文件格式、外存管理等方面作出相应改进以适应硬件的特点。 嵌入式文件系统是对嵌入式操作系统内核的第一层扩展。从系统的可裁减性和通用性方面考虑,文件系统与操作系统之间具有很低的耦合度,以组件的形式出现,能很方便的被配置和移植。嵌入式系统在复杂多变的环境中大量应用,这对数据存储的可靠性也就有了更高的要求。基于对文件系统可靠性的考虑,本文中所设计的文件系统,通过软件硬件相结合的手段在文件系统的可靠性上作了一些工作。主要包括文件系统的数据多重校验,文件系统自身日志文件,外存空间管理中的损耗平衡的垃圾收集机制,文件操作时的掉电保护,以及使用掉电保护芯片增强系统的可靠性等。 本论文主要论述了一种基于闪存的可靠的嵌入式文件系统(CRTOS FlashFile System——CFFS),主要内容包括该文件系统的体系结构设计方案、可靠性设计和具体实现技术。


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