YAFFS文件系統(tǒng)在嵌入式Linux系統(tǒng)中的構(gòu)建與改進(jìn)
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老版本的MTD與NandFlash的兼容不是很好，需要安裝最新的MTD。實(shí)現(xiàn)Linux對(duì)MTD的支持，首先要在MTD子系統(tǒng)內(nèi)添加NandFlash的硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)。在arch/arm/plat-s3c2440目錄下的文件common-smdk.c中定義了Flash硬件平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)信息，在文件中定義了結(jié)構(gòu)體static struct mtd-partition partition-info[]，表示閃存的MTD分區(qū)信息，這里將NandFlash分為5個(gè)MTD分區(qū)，分區(qū)內(nèi)容如下：
[0] = { .name = "Boot",
.size = 0x00100000,
.offset = 0
}, //mtd0分區(qū)，大小為1 MB，相對(duì)偏移地址為0x0
[1] = { .name = "MyApp",
.size = 0x003c0000,
.offset = 0x00140000,
}, //mtd1分區(qū)，存儲(chǔ)應(yīng)用程序
[2] = { .name = "Kernel",
.size = 0x00300000,
.offset = 0x00500000,
}, //mtd1分區(qū)，用于存放內(nèi)核
[3] = { .name = "filesystem",
.size = 0x03c00000,
.offset = 0x00800000,
}, //mtd3分區(qū)，大小為30 MB， 用于存放文件系統(tǒng)
[4]……
}
在該文件中，還定義了Flash的總線寬度、基本讀寫(xiě)操作以及硬件相關(guān)的控制引腳，可根據(jù)相應(yīng)的需求進(jìn)行修改。
(3)增加內(nèi)核對(duì)YAFFS的支持。首先將最新的YAFFS源碼包放入Linux內(nèi)核的/fs目錄中，執(zhí)行解壓操作，/fs目錄中添加了YAFFS文件系統(tǒng)的源碼；然后在內(nèi)核中對(duì)YAFFS進(jìn)行配置，相應(yīng)地修改為：在/fs/Makefile中增加obj-$(CONFIG_YAFFS_FS)+=yaffs/；在/fs/Kconfig中增加source“fs/yaffs/Kconfig”。
(4)編譯內(nèi)核。在Linux2.6.28內(nèi)核目錄下執(zhí)行make menuconfig操作，在內(nèi)核配置菜單中選中支持MTD、NandFlash和YAFFS文件系統(tǒng)的選項(xiàng)。注意一定要選擇選項(xiàng)Let yaffs do its own ECC，因?yàn)橹谱鞒鰜?lái)的YAFFS文件系統(tǒng)映像中附加區(qū)的數(shù)據(jù)包含了ECC校驗(yàn)算法。此算法與NandFlash的MTD中的校驗(yàn)算法不相同，會(huì)造成MTD認(rèn)為頁(yè)校驗(yàn)錯(cuò)誤；之后運(yùn)行make zImage，在/linux2.6.28/arch/arm/boot中形成壓縮的內(nèi)核鏡像zImage，通過(guò)S3C2440的專用串口工具DWN，將鏡像燒寫(xiě)到kernel分區(qū)。
2.3 YAFFS根文件系統(tǒng)制作
(1)制作文件系統(tǒng)。首先，創(chuàng)建文件系統(tǒng)根目錄rootfs，并且在根目錄下創(chuàng)建子目錄bin和sbin(存放自帶命令)、etc(系統(tǒng)配置文件)、proc、lib(程序運(yùn)行的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù))、user、dev(系統(tǒng)支持的設(shè)備文件)；然后，安裝Linux的常用命令集Busybox，安裝其源碼到Linux根目錄下，修改其中的makefile,實(shí)現(xiàn)交叉編譯：
ARCH = arm
CROSS_COMPILE = /usr/arm-linux-
在Busybox的目錄下執(zhí)行make menuconfig，進(jìn)入配置菜單，根據(jù)需求添加選項(xiàng)。編譯后將install目錄下的文件拷貝到/rootfs中；其次，安裝交互程序Bash，使系統(tǒng)可進(jìn)入交互界面，源碼包解壓后，同樣修改鏈接路徑為：export PATH =/usr/local/arm/3.4.1/bin；編譯后將得到的bash靜態(tài)鏈接程序拷貝到/rootfs/bin目錄中；最后，建立系統(tǒng)的配置文件及編寫(xiě)啟動(dòng)腳本，系統(tǒng)啟動(dòng)訪問(wèn)的第一個(gè)腳本etc/inittab,編輯etc/init.d/rcS腳本，執(zhí)行掛載文件系統(tǒng)Ramfs和sysfs的命令，還可以在etc/rc.local中配置系統(tǒng)IP地址。
(2)制作YAFFS文件系統(tǒng)鏡像。在YAFFS源碼文件包中有util工具包，對(duì)工具包中makefile的交叉編譯路徑進(jìn)行修改，編譯后得到mkyaffsimage工具。根目錄下執(zhí)行：. /mkyaffsimage /rootfs rootfs.yaffs。
(3)YAFFS根文件系統(tǒng)燒寫(xiě)。修改內(nèi)核的配置參數(shù)rootsystem=YAFFS，通過(guò)DWN把rootfs.yaffs鏡像文件燒到filesystem分區(qū)。啟動(dòng)系統(tǒng)就會(huì)顯示啟動(dòng)信息：VFS: Mounted root (yaffs filesystem)。
3 YAFFS改進(jìn)策略
(1)針對(duì)掛載YAFFS時(shí)需要掃描Flash上所有被使用的塊從而減慢了啟動(dòng)速度的問(wèn)題，在文件系統(tǒng)的加載過(guò)程中采用空間換取時(shí)間的策略，加入索引區(qū)，用于存儲(chǔ)文件屬性信息節(jié)點(diǎn)[3]，但對(duì)于閃存較小的嵌入式系統(tǒng)則沒(méi)有太大意義。YAFFS在NandFlash的頁(yè)中定義和記錄數(shù)據(jù)Objectpoint_data和file_data，還增加了index_data數(shù)據(jù)類型，其中記錄了掛載系統(tǒng)時(shí)所需要的數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)信息，并分配專門記錄這些數(shù)據(jù)的塊(即索引塊)。在YAFFS中創(chuàng)建index_data類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)yaffs_monut_index，組織文件屬性的初始化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，如yaffs_object及部分相關(guān)的yaffs_Device、yafffs_BlockInfo和yaffs_Tnode等，索引塊中每頁(yè)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖4所示。
inode_num和check及其他有用的數(shù)據(jù)都是存儲(chǔ)在索引塊每頁(yè)的附加空間中的標(biāo)記位。inode_num用于記錄存儲(chǔ)啟動(dòng)控制信息所用的頁(yè)數(shù)，掛載時(shí)系統(tǒng)只需要掃描索引塊已使用的頁(yè)；check記錄了系統(tǒng)卸載時(shí)，控制信息是否正常地寫(xiě)入閃存中，啟動(dòng)時(shí)如能檢查通過(guò)后，則采用改進(jìn)策略掛載系統(tǒng)，否則運(yùn)行原有機(jī)制，掃描所有塊[4]。YAFFS掛載時(shí)，系統(tǒng)掃描每一塊第一頁(yè)的附加區(qū)，若不是索引塊就跳過(guò)檢查下一塊；如果是，則讀取該塊，獲取記錄了節(jié)點(diǎn)樹(shù)中的葉節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的信息，重建節(jié)點(diǎn)樹(shù)[5]。YAFFS文件系統(tǒng)成功掛載，即以一定的存儲(chǔ)空間換取了大量的掛載時(shí)間。采用了該策略后，第一次掛載時(shí)系統(tǒng)將運(yùn)行原有啟動(dòng)機(jī)制，卸載時(shí)將文件屬性數(shù)據(jù)寫(xiě)入索引塊，第二次掛載時(shí)則根據(jù)默認(rèn)設(shè)置直接讀取啟動(dòng)數(shù)據(jù)[6]，而且還避免了隨著文件系統(tǒng)增大而啟動(dòng)變慢的問(wèn)題。采用空間換取時(shí)間的策略后與原YAFFS加載過(guò)程的區(qū)別如流程圖5所示。
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