基于M25P32 SPI Flash的TFFS設計與實(shí)現
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為了實(shí)現DOS層從邏輯上看扇區是連續的，可隨時(shí)對任意bit讀寫(xiě)操作，FTL必須提供對Flash芯片的管理，包括向上層(DOS層)提供可以任意讀寫(xiě)的操作接口，向下對Flash的擦除、寫(xiě)入、讀取統一管理，同時(shí)還必須提供磨損均衡，以防止一個(gè)擦除塊提前損壞。
3.1 FTL的啟動(dòng)過(guò)程分析
在我們調用函數tffsDevCreate創(chuàng )建TFFS文件系統時(shí)，會(huì )以參數FL_MOUNT_VOLUME調用函數flcall→mountvolume→flmount→mountFTL，函數mountFTL是FTL層的加載函數人口，處理過(guò)程首先是初始化FTL，然后就可按下列步驟進(jìn)行：
(1)查找第一個(gè)合法的unit頭信息
合法性的判斷依據是unit header頭上的標志CISF．．FTL100和部分頭部的flag信息，由于bsp已把FS的相關(guān)信息注冊到FTL的數據結構中，所以，FTL層可以找到第一塊unit，并可以向后查，直到找到合法的unit為止。
(2)檢驗信息合法性
將所有有用的信息都讀出到內部數據結構中后，即可檢驗信息合法性。由于unit header中的Unit ID和擦除次數都相同，所以整個(gè)文件系統的共用信息都可以從首先找到的頭中讀出來(lái)。
(3)給Mount每一個(gè)unit建立page表
這是mount最重要的過(guò)程，對每個(gè)unit調用mountunit()函數，并在mountunit()函數中首先判斷，如果是非法unit，則作為交換unit，然后對每個(gè)BAM選項進(jìn)行處理，并對垃圾B(niǎo)AM、空閑BAM進(jìn)行統計，如果是緩沖的BAM數據和交換page的VBM，則將此page的邏輯扇區信息記錄到內存的page表中，以便后續映射訪(fǎng)問(wèn)查詢(xún)使用，而對于非緩沖的BAM數據，則不作處理，另外，對于交換page的VBM，則進(jìn)行記錄?？紤]到上述過(guò)程，可見(jiàn)其系統中的page VBM和緩沖的數據BAM分布在各個(gè)unit的各個(gè)角落，需要將所有的VBM和緩沖數據BAM收集起來(lái)建立整個(gè)交換page表，這是FTL標準層設計時(shí)就要決定的。
(4)檢驗邏輯unit的完整性
當所有的unit都mount完成后，每個(gè)邏輯unit都應存在，否則mount失敗。
(5)判斷并關(guān)閉交換page
如果系統中已存在交換page，則對系統中存在的交換page進(jìn)行關(guān)閉操作，以便后面檢查page的完整性。
(6)檢查page的完整性
系統中的page表必須是完整的，這個(gè)表中包含有緩沖的數據BAM映射信息和更重要的page映射信息，因此，缺少任何一個(gè)，都將導致DOS的虛擬扇區無(wú)法映射到相應的邏輯扇區。
從上述過(guò)程可見(jiàn)，整個(gè)mount過(guò)程是將文件系統信息讀入內存數據結構并檢驗的過(guò)程，這個(gè)Mount PTL過(guò)程完成后，mountvolume ()函數即將隱蔽的0扇區和DOS的啟動(dòng)扇區信息讀入內存數據結構，這樣，DOS就可以訪(fǎng)問(wèn)FTL底層扇區了。
3.2 TFFS的塊映射
圖3中，FTL層將DOS上連續的扇區映射到Flash上某個(gè)R／W block塊中，同時(shí)在某個(gè)位置記錄一個(gè)映射表(稱(chēng)為MAP表)，該表中記錄了DOS的扇區映射到Flash中的哪個(gè)block，當DOS要進(jìn)行讀操作時(shí)，FTL首先查詢(xún)這個(gè)MAP，以獲得映射信息，然后讀取相應的block信息并返回給DOS，從而實(shí)現讀映射。當DOS需要寫(xiě)入操作時(shí)，可能存在將bit0修改為1的情況，于是FTL層將申請一個(gè)新的block塊，并將新信息寫(xiě)入，然后修改map信息，記錄這個(gè)DOS扇區已經(jīng)重新映射了，從而實(shí)現寫(xiě)映射。所以，從邏輯上看，FTL層就實(shí)現了DOS扇區的映射和FLASH的寫(xiě)入管理。
3.3 垃圾收集過(guò)程
FTL格式化后，可用扇區將被不斷申請使用，原有扇區被不斷的廢棄，系統中可用的free扇區越來(lái)越少，但這并不是由于上層DOS真的使用了這么多扇區，而是FTL為了方便管理、為了不需要每次擦除一塊而付出的管理代價(jià)。所以，當系統中的可用扇區少于用戶(hù)要申請寫(xiě)入的扇區時(shí)，FTL層就必須解決這些垃圾問(wèn)題，這個(gè)過(guò)程在FTL中稱(chēng)為垃圾回收(garbage collect)。
當FTL中的可用sector小于用戶(hù)要申請的扇區時(shí)，系統將啟動(dòng)垃圾收集，但系統中有很多個(gè)unit，到底收集哪個(gè)unit呢?FTL會(huì )考慮磨損均衡，它將采用一個(gè)偽隨機的算法來(lái)決定收集策略：即用4／256的幾率選擇磨損情況少的塊來(lái)收集；252／256的幾率則根據垃圾最多為第一條件，當垃圾一樣時(shí)，判斷磨損次數小的優(yōu)先選擇。
3.4 FFL創(chuàng )建的DOS
TFFS的格式化函數需要調用tffsDevFormat來(lái)格式化，而不需要調用dosFsVolFormat來(lái)格式化；另外，在tffsDevFormat格式化參數中，需要傳人的參數含有FAT個(gè)數參數，其原因是DOS是FTL層創(chuàng )建的，而不是在FTL基礎上創(chuàng )建的，下面是TFFS的整個(gè)格式化過(guò)程：
tffsDevFormat→flcall(FL_FORMAT_VOLUME)→formatVolume→Format→formatFTL；
其中，函數formatFTL是執行FTL層格式化的操作函數，操作時(shí)，首先根據格式化參數和BSP參數對內部數據結構初始化；然后再對每個(gè)unit進(jìn)行格式化，在擦除后，即可寫(xiě)入unitheader信息和控制BAM值；之后寫(xiě)入unit No；最后申請每個(gè)page的空間；
上述formatFTL函數執行完以后，FTL就已經(jīng)準備好，可以接受上層的扇區讀寫(xiě)函數了(當然還沒(méi)有內容可以讀寫(xiě))。
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