在C51系统上实现YAFFS文件系统

1、在c51系统上实现yaffs文件系统随着nand flash存储器作为大容量数据存储介质的普及，基于nand闪存的文件系统yaffs(yet another flash file system)正逐渐被应用到各种系统中。本文将具体阐述yaffs文件系统在c51系统上的实现过程。1 nand flash的特点非易失性闪速存储器flash具有速度快、成本低、密度大的特点，被广泛应用于嵌入式系统中。flash存储器主要有nor和nand两种类型。nor型比较适合存储程序代码;nand型则可用作大容量数据存储。nand闪存的存储单元为块和页。本文用法的samsung公司的k9f5608包括2 048块

2、，每一块又包括32页，一页大小为528字节，依次分为2个256字节的数据区，最后是16字节的备用空间。k9f5608具有以下特点： 以页为单位举行读/写操作，而擦除操作以块为单位，读、写和擦除操作均通过指令完成；不能字节擦除，在每次改写操作之前需要先擦除一整块；出厂时有一定比例的坏块存在；每一块的擦除次数有限，为10万次左右。2 yaffs文件系统简介yaffs是第一个特地为nand flash存储器设计的嵌入式文件系统，适用于大容量的存储设备；并且是在gpl（general public license）协议下发布的，可在其网站免费获得源代码。yaffs中，文件是以固定大小的数据块举行存储的

3、，块的大小可以是512字节、1 024字节或者2 048字节。这种实现依靠于它能够将一个数据块头和每个数据块关联起来。每个文件（包括名目）都有一个数据块头与之相对应，数据块头中保存了ecc(error correction code)和文件系统的组织信息，用于错误检测和坏块处理。充分考虑了nand flash的特点，yaffs把这个数据块头存储在flash的16字节备用空间中。当文件系统被挂载时，只须扫描存储器的备用空间就能将文件系统信息读入内存，并且驻留在内存中，不仅加快了文件系统的加载速度，也提高了文件的拜访速度，但是增强了内存的消耗。为了在节约内存的同时提高文件数据块的查找速度，yaff

4、s利用更高效的映射结构把文件位置映射到物理位置。文件的数据段被组织成树型结构，这个树型结构具有32字节的节点，每个内部节点都包括8个指向其他节点的指针，叶节点包括16个2字节的指向物理地址的指针。yaffs在文件举行改写时总是先写入新的数据块，然后将旧的数据块从文件中删除。这样即使在修改文件时意外掉电，走失的也只是这一次修改数据的最小写入单位，从而实现了掉电庇护，保证了数据完整性。结合贪心算法的高效性和随机挑选的平均性，yaffs实现了兼顾损耗平均和减小系统开销的目的。当满足特定的小概率条件时，就会尝试随机挑选一个可回收的页面；而在其他状况下，则用法贪心算法往返收最“脏”的块。yaffs文件系

5、统是按层次结构设计的，分成以下4部分： yaffs_guts.c，文件系统的主要算法，这部分代码彻低是用可移植的编写的；yaffs_fs.c， vfs层的接口；nand 接口，yaffs_guts 和nand 内存拜访函数之间的包装层，例如调用linux mtd 层或者ram模拟层；可移植函数，服务的包装函数。最重要的一点是，为了获得更好的移植性，yaffs提供挺直调用的模式，这才使得我们有机会来实现yaffs文件系统在c51系统上的移植。3 移植过程可在 获得direct源码，包括以下几个文件及其头文件。 yaffscfg.c： 设置各种设备参数和系统参数。 yaffsfs.c： 主要实现挺

6、直调用的接口函数，如打开文件、写文件和关闭文件等。 用法时在应用程序中包含其头文件即可。 yaffs_flashif.c： nand flash操作函数接口，就是挺直对存储器操作的底层函数。为了测试，此文件中用ramdisk模拟的办法实现了对flash存储器的操作。实际应用中，需要修改其中对flash硬件操作函数的定义，包括yflash_eraseblockinnand()、yflash_writechunk tonand()、yflash_readchunkfromnand()和yflash_initialisenand()。 yaffs_guts.c： yaffs文件系统的主要实现算法。

7、nand_ecc.c:： ecc算法。 yaffs_ramdisk.c:： ramdisk支持代码。 yaffs_fileem.c： 用主机上的一个文件来模拟flash存储器，仅用于测试。 dtest.c:： 挺直调用文件系统的测试函数。获得源码以后，移植的过程可以分为2步： 按照自己的需要举行裁减; 将代码向c51风格转化。3.1 裁减yaffs是一个功能强大的文件系统，考虑到c51系统的程序代码存储器和ram资源都很有限，而应用中可能不需要某些文件操作的功能，所以有须要对这个文件系统举行裁减。裁减包括代码裁减和数据结构的修改。首先，将用来测试的yaffs_ramdisk.c、yaffs_r

8、amdisk.h、yaffs_fileem.c和interface.h这几个文件去掉，并在yaffscfg.c加上include yaffs_flashif.h。本系统中，只是对k9f5608中的3个数据库文件举行读/写，一级名目足够，单用户不存在操作权限问题，容易的文件存储不涉及衔接（linux类操作系统文件间的关系）问题，所以可在系统中删除与名目操作、操作权限以及文件衔接相关的操作函数。在yaffsfs.c及其头文件中包括（省略yaffs_前缀）： readlink(), dumpdir(), readdir(), opendir(), lstat(), stat(), freespace

9、(), chmod(), mkdir(), rename()，link()， closedir(), followlink(), fstat(), listclear(), fchmod(),sylink()和mknod()。在yaffs_guts.c及其头文件中包括（省略yaffs_前缀）： renameobject(), mknodedirectoty(), mknodsymlink(), mknodspecial(), link(), getattributes()， getsymlinkalias(), root(), lostnfound(), gutstest(), dumpobj

10、ect(), getnumberoffreechunk()， getobjectlinkcount()和getequivalentobject()。然后按照自己的需要举行数据结构修改，与上文提到的名目操作、操作权限以及文件衔接相关的数据结构（如uid、gid、nlink等）对我们来说就没故意义了，因此需要修改相关的数据结构。为了节约内存，还要修改一些宏定义的数据常量，例犹如时在运行的句柄数目和文件名的最大长度等。裁减工作最好能在一台装有linux操作系统的机器上举行，可以边裁减，边利用模拟方式来检查是否能实现自己所需的功能。3.2 向c51风格转化yaffs文件系统是在linux环境下利用开发

11、用户程序的c语言开发的。它与c51是有些差别的，主要有： c51不支持_inline_函数修饰符，可以将其宏定义为空； u8、u16、u32都需要重新宏定义成为c51的数据类型unsigned char、unsigned int和unsigned long； off_t定义为long。在yaffs源代码中实用data和bit作为变量的，而在c51中这些都是关键词，须将其替换。在yaffs源代码中yaffs_device结构体的定义中用法了带参数的函数指针，通过调用该指针指向的函数来对flash硬件举行操作，而c51中通过寄存器函数指针来调用函数不能传递实际参数，除非所得参数可在寄存器间传递。因

12、此这里将yaffs_device结构体定义中的函数指针去掉，而挺直调用yaffs_if.c中的flash接口函数。向c51风格转化时，最好是在集成开发环境中一边修改，一边编译，发觉错误后再举行修改。当编译器提醒有多个错误时，要从第一个错误开头修改；可能前面的错误修改完毕，后面的错误就不再是错误了。4 c51系统下的yaffs用法实例下面的程序代码是设计中的对dbf数据库文件操作的关键代码。yaffs_startup();/设置一些参数，包括各分区在flash中的起始块和结束块的地址、预留块数等yaffs_mount(/flash); /yaffs支持多个分区，这里挑选挂载/flash分区新建文

13、件db1.dbff=yaffs_open(/flash/db1.dbf, o_creat,s_iread | s_iwrite);yaffs_close(f);/关闭文件db1.dbff=yaffs_open(/flash/db1.dbf, o_rdwr,0);/以读/写的方式打开文件db1.dbfr=yaffs_write(f,hello,5);/向文件写数据yaffs_lseek(f,2,seek_set);/移动文件读/写指针r=yaffs_write(f,world,5);r=yaffs_lseek(f,0,seek_set);r=yaffs_read(f,buffer,10);/从文件读取数据r=yaffs_close(f);/关闭文件db1.dbfr=yaffs_unlink(/flash/db1.dbf);/删除文件db1.dbf可见， yaffs的接口函数的用法办法与标准c语言中对文件的操作函数非常相像，容易易用。5 总结yaffs文件