[发明专利]嵌入式Linux下大容量闪存文件系统的实现方法

摘要

本发明公开了一种嵌入式Linux下大容量闪存文件系统的实现方法。该方法的步骤是：区段化存储，数据页分配，垃圾收集，分区逻辑结构，文件系统初始化，目录查找，文件位移定位，数据读取和数据写入。本发明实现了在嵌入式Linux下大容量Nand闪存文件系统，有利于嵌入式Linux下大容量Nand闪存的管理。本发明实现的大容量Nand闪存的文件系统，能够应用于大容量Nand闪存的管理，有利于对嵌入式存储的利用。

主权项

1. 一种嵌入式Linux下大容量闪存文件系统的实现方法，其特征在于该方法的步骤如下：1)区段化存储：存储点都是以区段的方式组织的，文件数据存放在一段连续的页中，数据的添加和删除也以段为单位进行；区段是能伸缩的，并且具有添加、删除、合并、分割；所有的段存放在一个B-树中；2)数据页分配：在分配空白页面时，将目录的页面和数据页面分开放在不同的块中，这样避免了“全部拷贝”，从而降低了页面的拷贝次数，提高了效率；每种类型的块有且仅有一个块处于“当前分配”状态。新页面从当前进行分配的块中顺序进行分配，若当前块已满，则顺序寻找下一个空闲块；3)垃圾收集：对于脏数据，使用多种已有的回收方法混合的算法来进行垃圾回收，将贪心方法和随机选择方法按比例混合使用：当满足特定的小概率条件时，该特定的小概率条件在具体实现时根据不同的应用环境设定，垃圾回收器会试图用随机选择方法一个可回收的页面；而在其他情况下，则使用贪心方法回收最“脏”的块；4)分区逻辑结构：在分区的第一个区段表示闪存块存放文件系统的索引节点段，块中页面存放的数据表示的是分区中的一些块的块号；这些块存放着存储对象头元素信息，每个存储对象头元素分配一个页面；这个段从分区开始处分配，并固定的长度。具体长度看根据分区的大小设定；最后一部分是数据段，它包括有效的数据页面、脏数据页面以及空白页面；5)文件系统初始化：1、首先要初始化文件系统相关变量；2、初始化Nand闪存，并建立内存设备对象进行管理。3、扫描Nand闪存分区，从分区开始的索引节点段中依次读取每一个存有文件和目录索引节点的块；4、利用头对象页面建立对象的初始化信息；6)目录查找：从根目录或者当前目录出发逐层分析文件名，直到最终找到该文件；7)文件位移定位：位移定位是一个从根节点出发，最终找到一个叶子结点过程，首先获得参数并进行完整性检查；如果合格，则从根节点出发，根据给定的位移找到对应的子节点，如果该子节点以及以前的子节点所有的字节数不足文件位移，则需要寻找下一个子节点，直到找到对应子节点；在确定子节点后再从子节点的树叶节点中依次查找，直到找到对应的区段，并确定区段内的本地位移，并返回；若不存在下一个子节点或对应的叶子节点，并确定在该叶子节点所确定的区段上的位移；8)数据读取：从HNFS文件系统读取数据的流程：1、首先获得读取的偏移量以及读取的字节数；2、确定区段以及段内位移；3、开始读取循环，设置循环条件为还有数据需要读取；4、从本区段开始顺序读取每个页将数据拷贝到buffer中，同时修改buffer指针偏移以及剩余数据量及读取偏移；5、读取一个页面，首先在系统页缓存中查看是否有对应的缓存，如果没有，则从Nand闪存上读入页缓存；6、如果某个区段数据读完了，则选择下一个紧邻的区段读取，直到读取足够的字节数，如果文件没有足够的字节数；7、完成后返回buffer以及共读取的字节数；9)数据写入：向HNFS文件系统写入数据的流程：1、首先获得文件偏移量以及写入的字节数；2、确定区段以及段内位移；3、开始写入循环，设置循环条件为还有数据需要写入；4、先读取一个页面，首先在系统页缓存中查看是否有对应的缓存，如果没有，则从Nand闪存上读入页缓存；5、从buffer中将数据顺序拷贝到本区段内部位移开始处，同时修改buffer指针偏移以及剩余数据量及读取偏移；6、如果采取写直达法，则直接选择一个空闲页面将缓存页面写入，写入成功后相应修改对象头的对应存储区段。如果在写过程中出现错误，则报错；7、写入的数据还没有写完，则顺序确定下一个紧邻的区段写入，直至全部写完。系统空闲页面不够时调用垃圾收集器回收系统中的脏页面；8、完成后返回写入的字节数。