YAFFS文件系統在嵌入式Linux系統中的構建與改進(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Linux對MTD的支持，首先要在MTD子系統內添加NandFlash的硬件設備驅動(dòng)。在arch/arm/plat-s3c2440目錄下的文件common-smdk.c中定義了Flash硬件平臺的驅動(dòng)信息，在文件中定義了結構體static struct mtd-partition partition-info[]，表示閃存的MTD分區信息，這里將NandFlash分為5個(gè)MTD分區，分區內容如下：
[0] = { .name = "Boot",
.size = 0x00100000,
.offset = 0
}, //mtd0分區，大小為1 MB，相對偏移地址為0x0
[1] = { .name = "MyApp",
.size = 0x003c0000,
.offset = 0x00140000,
}, //mtd1分區，存儲應用程序
[2] = { .name = "Kernel",
.size = 0x00300000,
.offset = 0x00500000,
}, //mtd1分區，用于存放內核
[3] = { .name = "filesystem",
.size = 0x03c00000,
.offset = 0x00800000,
}, //mtd3分區，大小為30 MB， 用于存放文件系統
[4]……
}
在該文件中，還定義了Flash的總線(xiàn)寬度、基本讀寫(xiě)操作以及硬件相關(guān)的控制引腳，可根據相應的需求進(jìn)行修改。
(3)增加內核對YAFFS的支持。首先將最新的YAFFS源碼包放入Linux內核的/fs目錄中，執行解壓操作，/fs目錄中添加了YAFFS文件系統的源碼；然后在內核中對YAFFS進(jìn)行配置，相應地修改為：在/fs/Makefile中增加obj-$(CONFIG_YAFFS_FS)+=yaffs/；在/fs/Kconfig中增加source“fs/yaffs/Kconfig”。
(4)編譯內核。在Linux2.6.28內核目錄下執行make menuconfig操作，在內核配置菜單中選中支持MTD、NandFlash和YAFFS文件系統的選項。注意一定要選擇選項Let yaffs do its own ECC，因為制作出來(lái)的YAFFS文件系統映像中附加區的數據包含了ECC校驗算法。此算法與NandFlash的MTD中的校驗算法不相同，會(huì )造成MTD認為頁(yè)校驗錯誤；之后運行make zImage，在/linux2.6.28/arch/arm/boot中形成壓縮的內核鏡像zImage，通過(guò)S3C2440的專(zhuān)用串口工具DWN，將鏡像燒寫(xiě)到kernel分區。
2.3 YAFFS根文件系統制作
(1)制作文件系統。首先，創(chuàng )建文件系統根目錄rootfs，并且在根目錄下創(chuàng )建子目錄bin和sbin(存放自帶命令)、etc(系統配置文件)、proc、lib(程序運行的動(dòng)態(tài)鏈接庫)、user、dev(系統支持的設備文件)；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)現交叉編譯：
ARCH = arm
CROSS_COMPILE = /usr/arm-linux-
在Busybox的目錄下執行make menuconfig，進(jìn)入配置菜單，根據需求添加選項。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，建立系統的配置文件及編寫(xiě)啟動(dòng)腳本，系統啟動(dòng)訪(fǎng)問(wèn)的第一個(gè)腳本etc/inittab,編輯etc/init.d/rcS腳本，執行掛載文件系統Ramfs和sysfs的命令，還可以在etc/rc.local中配置系統IP地址。
(2)制作YAFFS文件系統鏡像。在YAFFS源碼文件包中有util工具包，對工具包中makefile的交叉編譯路徑進(jìn)行修改，編譯后得到mkyaffsimage工具。根目錄下執行：. /mkyaffsimage /rootfs rootfs.yaffs。
(3)YAFFS根文件系統燒寫(xiě)。修改內核的配置參數rootsystem=YAFFS，通過(guò)DWN把rootfs.yaffs鏡像文件燒到filesystem分區。啟動(dòng)系統就會(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，在文件系統的加載過(guò)程中采用空間換取時(shí)間的策略，加入索引區，用于存儲文件屬性信息節點(diǎn)[3]，但對于閃存較小的嵌入式系統則沒(méi)有太大意義。YAFFS在NandFlash的頁(yè)中定義和記錄數據Objectpoint_data和file_data，還增加了index_data數據類(lèi)型，其中記錄了掛載系統時(shí)所需要的數據和節點(diǎn)信息，并分配專(zhuān)門(mén)記錄這些數據的塊(即索引塊)。在YAFFS中創(chuàng )建index_data類(lèi)型的數據結構yaffs_monut_index，組織文件屬性的初始化數據的結構，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)的存儲結構如圖4所示。
inode_num和check及其他有用的數據都是存儲在索引塊每頁(yè)的附加空間中的標記位。inode_num用于記錄存儲啟動(dòng)控制信息所用的頁(yè)數，掛載時(shí)系統只需要掃描索引塊已使用的頁(yè)；check記錄了系統卸載時(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?huà)燧d系統，否則運行原有機制，掃描所有塊[4]。YAFFS掛載時(shí)，系統掃描每一塊第一頁(yè)的附加區，若不是索引塊就跳過(guò)檢查下一塊；如果是，則讀取該塊，獲取記錄了節點(diǎn)樹(shù)中的葉節點(diǎn)數據的信息，重建節點(diǎn)樹(shù)[5]。YAFFS文件系統成功掛載，即以一定的存儲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)系統將運行原有啟動(dòng)機制，卸載時(shí)將文件屬性數據寫(xiě)入索引塊，第二次掛載時(shí)則根據默認設置直接讀取啟動(dòng)數據[6]，而且還避免了隨著(zhù)文件系統增大而啟動(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)程的區別如流程圖5所示。
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