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嵌入式Linux下大容量Nand闪存文件系统研究

作　者: 王祥生
导　师: 陈天洲；施青松
学　校: 浙江大学
专　业: 软件工程
关键词: 嵌入式系统 Nand闪存 文件系统 大容量存贮 区段化管理
分类号: TP316.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 421次
引　用: 7次
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内容摘要


非易失性Nand闪存越来越成为嵌入式移动存储平台的首选存贮介质。Nand闪存存储器的管理主要有两种方法：一种是将Nand闪存存储器模拟成可随意读写的块设备，使用传统的文件系统进行管理；另一种就是针对Nand闪存的存储特性，使用专门设计的文件系统进行管理。目前的Nand闪存文件系统的研究重点主要放在挖掘常规Nand闪存的存储特性上，研究的领域也主要集中在文件系统快速初始化、页面分配、垃圾收集、日志管理、系统崩溃恢复技术等方面。对于大容量Nand闪存以及随之而来的存储特性的改变还缺乏研究。同时对于文件系统使用和访问模式还缺乏考量，特别是对大文件出现频率的升高以及大文件随机访问频率的提高缺乏针对性的优化。本文认为，大容量Nand闪存存储器的块数相较常规Nand闪存没有突破性增长，但块内页面数量较多。基于大容量Nand闪存存储器块内页面集大的特点，可以针对性地设计文件系统。本文提出了数据区段化存贮的思想，所谓区段就是指一段连续的页面集合。所有的存储点都是以区段的方式组织的，文件数据尽可能的存放在一段连续的页中；数据的添加和删除也以区段为单位进行；区段是可伸缩的，并且可以添加、删除、合并、分割。基于数据区段化存贮思想，本文实现了大容量Nand闪存文件系统(HNFS)，并详细描述了大容量Nand闪存文件系统HNFS的系统初始化、目录查找、位移定位以及数据读写等核心算法。通过在嵌入式Linux平台上进行了验证，将HNFS加入虚拟文件系统VFS构架中，并与YAFFS进行了比较数据读写性能。结果表明，HNFS文件系统在读写大数量数据时，性能较YAFFS分别有5.9％和3.62的提升。总之，大容量Nand闪存文件系统HNFS相较YAFFS，为大容量Nand闪存提供更好的支持，并具有更好的读写性能。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 嵌入式系统  9-10
  1.2 嵌入式Linux文件系统  10
  1.3 Nand闪存存储器管理研究  10-11
  1.4 研究难点  11
  1.5 本文工作  11-12
  1.6 本章小结  12-13
第2章 嵌入式存储与文件系统  13-26
  2.1 Flash闪存存储器简介  13-14
  2.2 闪存块映射存储管理技术  14-18
    2.2.1 传统的块映射技术  14-16
    2.2.2 Flash闪存转换层技术  16-18
  2.3 闪存日志文件系统  18-22
    2.3.1 JFFS2文件系统  18-20
    2.3.2 YAFFS文件系统  20-22
  2.4 嵌入式Linux文件系统  22-24
    2.4.1 虚拟文件系统(Virtual File System)  22-23
    2.4.2 Nand闪存和内存技术设备接口(MTD)  23-24
  2.5 Nand文件系统研究现状分析  24-25
  2.6 本章小结  25-26
第3章 大容量Nand闪存文件系统(HNFS)框架  26-32
  3.1 系统设计与需求分析  26-27
  3.2 系统构架  27-28
  3.3 HNFS设计  28-30
    3.3.1 大容量Nand Flash特点与区段化存储管理  28-29
    3.3.2 数据页分配以及垃圾收集策略  29-30
    3.3.3 分区逻辑结构  30
    3.3.4 存储数据错误检测和恢复  30
  3.4 主要的算法  30-31
  3.5 本章小节  31-32
第4章 HNFS文件系统实现  32-39
  4.1 文件系统初始化过程  32
  4.2 目录查找以及文件位移定位算法  32-35
    4.2.1 目录查找  32-34
    4.2.2 文件位移定位  34-35
  4.3 数据读取  35-37
  4.4 数据写入  37-38
  4.5 本章小结  38-39
第5章 实验分析  39-45
  5.1 实验内容  39
  5.2 实验环境  39
  5.3 实验步骤  39-41
  5.4 数据分析  41-44
    5.4.1 读取速度对比分析  41-42
    5.4.2 写入速度对比分析  42-44
  5.5 本章小结  44-45
第6章 总结和展望  45-47
参考文献  47-51
攻读硕士学位期间主要的研究成果  51-52
致谢  52

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 操作系统 > 网络操作系统
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