嵌入式Linux文件系統及其存儲機制分析

2024-08-28 00:04:55

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嵌入式系統與通用PC機不同，一般沒有硬盤這樣的存儲設備而是使用Flash閃存芯片、小型閃存卡等專為嵌入式系統設計的存儲裝置，本文分析了嵌入式系統中常用的存儲設備及其管理機制，介紹了常用的基于FLASH的文件系統類型。

　　 1．嵌入式系統存儲設備及其管理機制分析

　　構建適用于嵌入式系統的Linux文件系統，必然會涉及到兩個關鍵點，一是文件系統類型的選擇，它關系到文件系統的讀寫性能、尺寸大小;另一個就是根文件系統內容的選擇，它關系到根文件系統所能提供的功能及尺寸大小。

　　嵌入式設備中使用的存儲器是像Flash閃存芯片、小型閃存卡等專為嵌入式系統設計的存儲裝置。Flash是目前嵌入式系統中廣泛采用的主流存儲器，它的主要特點是按整體/扇區擦除和按字節編程，具有低功耗、高密度、小體積等優點。目前，Flash分為NOR, NAND兩種類型。

　　 NOR型閃存可以直接讀取芯片內儲存的數據，因而速度比較快，但是價格較高。NOR型芯片，地址線與數據線分開，所以NOR型芯片可以像SRAM一樣連在數據線上，對NOR芯片可以“字”為基本單位操作，因此傳輸效率很高，應用程序可以直接在Flash內運行，不必再把代碼讀到系統RAM中運行。它與SRAM的最大不同在于寫操作需要經過擦除和寫入兩個過程。

　　 NAND型閃存芯片共用地址線與數據線，內部數據以塊為單位進行存儲，直接將NAND芯片做啟動芯片比較難。NAND閃存是連續存儲介質，適合放大文件。擦除NOR器件時是以64-128KB的塊進行的，執行一個寫入/擦除操作的時間為5s；擦除NAND器件是以8-32KB的塊進行的，執行相同的操作最多只需要4ms。NAND Rash的單元尺寸幾乎是NOR器件的一半，由于生產過程更為簡單，NAND結構可以在給定的模具尺寸內提供更高的容量，也就相應地降低了價格。NOR flash占據了容量為1―16MB閃存市場的大部分，而NAND flash只是用在8―128MB的產品當中，這也說明NOR主要應用在代碼存儲介質中，NAND適合于數據存儲。壽命(耐用性)，在NAND閃存中每個塊的最大擦寫次數是一百萬次，而NOR的擦寫次數是十萬次。NAND存儲器除了具有10比1的塊擦除周期優勢，典型的NAND塊尺寸要比NOR器件小8倍，每個NAND存儲器塊在給定的時間內的刪除次數要少一些。

　　所有嵌入式系統的啟動都至少需要使用某種形式的永久性存儲設備，它們需要合適的驅動程序，當前在嵌入式Linux中有三種常用的塊驅動程序可以選擇。

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