基于TFFS的成像聲吶文件系統設計

　　1 VxWorks系統的啟動(dòng)流程

　　嵌入式VxWorks操作系統的啟動(dòng)包括兩個(gè)階段，一是BootRom引導，二是VxWorks操作系統映像的啟動(dòng)。BootRom映像也叫做啟動(dòng)映像，它主要是初始化串口、網(wǎng)口等很少的硬件系統來(lái)下載VxWorks映像。VxWorks映像包含完整的VxWorks OS，是真正在目標板上運行的操作系統。它啟動(dòng)后會(huì )重新初始化幾乎所有的硬件系統，這樣操作系統才可以在目標板上正常運行。兩種映像的區別如表 1所示。

　　VxWorks內核有多種啟動(dòng)流程。本文基于的聲吶原型機采用了最常見(jiàn)的一種啟動(dòng)方法，將BootRom映像存放在Flash中，負責初始化一些簡(jiǎn)單的硬件如網(wǎng)口、串口等，然后下載VxWorks映像到RAM中并將控制權交由操作系統開(kāi)始執行。VxWorks映像存放在干端主機上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )加載到目標機中，啟動(dòng)時(shí)還需要打開(kāi)FTP進(jìn)行配置。圖 1所示為基于網(wǎng)絡(luò )加載的VxWorks啟動(dòng)方式。此種啟動(dòng)方法比較繁瑣，而且需要網(wǎng)絡(luò )的支持，啟動(dòng)速度也比較慢。

　　產(chǎn)品定型之后，BootRom映像和VxWorks映像不再需要進(jìn)行修改，本文建立基于Flash的文件系統，將VxWorks映像拷貝到文件系統中，通過(guò)Flash文件系統加載VxWorks映像，不需要網(wǎng)絡(luò )和FTP軟件的支持，提高了啟動(dòng)速度?；贔lash文件系統的加載的VxWorks啟動(dòng)方式如圖 2所示。

　　2 Flash文件系統

　　2.1 文件系統比較與選擇

　　文件系統的選擇與存儲設備的物理特性和系統的要求密切相關(guān)。I/O系統、文件系統和塊設備之間的聯(lián)系如圖 3所示。

　　dosFs文件系統是一種與MS_DOS文件系統相兼容的文件系統，具有能夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)應用的多種要求;支持可擴展的目錄結構;支持使用連續文件;支持存儲盤(pán)緩存，提高數據讀寫(xiě)效率的特點(diǎn)。

　　TrueFFS(簡(jiǎn)稱(chēng)TFFS)旨在提高閃存的使用效率。它具有線(xiàn)程安全、可重入的特點(diǎn)，忽略了底層存儲介質(zhì)的不同，使得用戶(hù)可以像操作磁質(zhì)設備一樣操作存儲介質(zhì)。通過(guò)wear-leveling技術(shù)、磨損均衡及碎片回收等機制平衡所有存儲單元的使用頻率，以此來(lái)達到延長(cháng)存儲介質(zhì)使用壽命的目的。但是TrueFFS不能單獨使用，需要DOS文件系統的支持。

　　因此本文選擇在嵌入式VxWorks操作系統下基于Flash建立TFFS系統，在TFFS上掛載dosFs文件系統來(lái)進(jìn)行I/O操作。如此一來(lái)，對Flash設備中文件和數據的讀取就像對磁盤(pán)操作一樣，方便快捷。

　　2.2 TrueFFS系統分析

　　VxWorks下的TFFS位于dosFs文件系統和底層硬件之間，由一個(gè)核心層和翻譯層、MTD層、Socket層三個(gè)功能層組成。要在VxWorks下包含TFFS系統，每一層至少有一個(gè)軟件模塊與之對應。圖4為T(mén)FFS結構圖。

　　核心層(Core Layer)的主要作用是將其它三層有機結合起來(lái)，同時(shí)還控制著(zhù)碎片回收、定時(shí)器和其他一些系統資源。翻譯層(Translation Layer)是TrueFFS系統的核心，主要實(shí)現TrueFFS和DOS文件系統(dosFs)之間的高級交互功能。MTD(Memory Technology Drivers)層針對具體Flash存儲器件，提供讀、寫(xiě)、擦除、ID識別、映射等基本操作。Socket層(Socket Layer)，又稱(chēng)套接層，提供TrueFFS和硬件系統之間的接口，用來(lái)向系統注冊socket設備、檢測設備插拔、硬件寫(xiě)保護等。