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uITRON研究及其平台上文件系统的实现

作　者: 李武林
导　师: 郝玉洁
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: uITRON 文件系统页缓存 VFS FAT
分类号: TP316
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 63次
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内容摘要

随着嵌入式技术的发展，嵌入式内核接口的标准化设计已成为一个不可忽视的问题，另外嵌入系统存储能力的迅速提高，对于复杂的数据资源的需要管理，嵌入式文件系统的研究和实现就显得尤为重要。本论文是所做的工作如下：首先，研究嵌入式uITRON实时系统。包含嵌入式软件内核的开发需要统一的接口规范，有利于提高开发效率和软件的可移植性，文中主要描述uITRON平台的接口规范、标准化的API函数设计以及使用的方法，便于在平台上的软件开发。其次，设计并实现了基于uITRON实时内核的文件系统，分成三个部分：虚拟文件系统，高速缓存管理，FAT文件系统的实现。在虚拟文件系统部分中，主要是提供给用户统一的POSIX接口，便于用户操作，另外可以注册各种需要的文件系统，有利于嵌入式文件系统的扩充，可以对各种不同的文件系统进行操作；高速缓存管理部分，除掉了通用文件系统高速缓存的机制，只使用了磁盘读写页缓存和缓存FAT表来提高文件的查找速度和提高磁盘的访问效率；FAT文件系统部分，是基于Flash memory，支持FAT12，FAT16和FAT32三种格式存储的数据文件，兼容MS-DOC短文件名，同时支持UNIX长文件名。这样文件系统可以使用在各种不同的存储设备。最后，运用各种测试方法对文件系统进行测试，从而很好的检测了文件系统的功能、性能以及各项性能指标。包含功能测试、黑白盒测试和压力测试等。接着对文件系统的单个性能和总体性能进行评估，分析uITRON文件系统有缺点分析。其中性能分析包含单个性能和总体性能。本文详细讨论了uITRON实时内核规范，以及基于uITRON上文件系统结构特征，总体设计和实现的具体技术。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 嵌入式系统的发展  9-10
  1.2 UITRON的简述  10-11
  1.3 嵌入式文件系统的功能与特点  11-12
  1.4 课题来源和选题依据  12
  1.5 论文内容安排和主要工作  12-14
第二章 UITRON实时内核的规范研究  14-35
  2.1 RTOS标准化研究的主要内容  14-15
  2.2 ITRON规范  15-21
    2.2.1 API命名规则  16-17
    2.2.2 层次化、可伸缩的体系结构  17-18
    2.2.3 任务管理功能和调度规则  18-21
  2.3 ITRON标准化API函数设计  21-34
    2.3.1 任务管理  21-24
    2.3.2 同步与通信  24-28
    2.3.3 时钟管理  28-30
    2.3.4 内存管理  30-32
    2.3.5 系统调用的实现  32-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章虚拟文件系统VFS的实现  35-40
  3.1 总体设计  35-36
  3.2 文件系统的注册  36-37
  3.3 文件系统挂载和卸载  37-38
  3.4 提供给用户接口  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章高速缓存管理  40-52
  4.1 高速缓存概述  40
  4.2 页面替换算法  40-43
    4.2.1 最优页面替换算法  40
    4.2.2 先进先出(FIFO)替换算法  40-41
    4.2.3 最近未使用(NRU)替换算法  41-42
    4.2.4 时钟页面替换算法  42
    4.2.5 最久未使用页面替换算法  42-43
  4.3 LINUX缓存区的研究  43-48
    4.3.1 概述  43-44
    4.3.2 块缓存buffer  44-46
    4.3.3 inode缓存  46
    4.3.4 目录dentry缓存  46-48
  4.4 UITRON文件系统高速缓存管理  48-50
    4.4.1 主要数据结构  48-49
    4.4.2 主要算法描述  49-50
  4.5 本章小结  50-52
第五章 UITRON文件系统的实现  52-70
  5.1 UITRON文件系统的体系结构  52-53
  5.2 FAT文件系统  53-69
    5.2.1 FAT文件系统的组成  53-55
    5.2.2 启动扇区与BPB  55-56
    5.2.3 FAT数据结构(FAT Data Structure)  56-58
    5.2.4 初始化FAT卷(FAT Volume Initialization)  58-60
    5.2.5 FAT目录结构(FAT Directory Structure)  60-62
    5.2.6 长目录项(FAT Long Directory Entries)  62-67
    5.2.7 文件操作  67-68
    5.2.8 文件系统初始化  68-69
  5.3 本章小结  69-70
第六章 UITRON文件系统的测试和性能评测  70-75
  6.1 测试环境介绍  70-71
    6.1.1 软件环境  70
    6.1.2 硬件环境  70-71
  6.2 功能测试  71
  6.3 黑盒测试和白盒测试  71-72
  6.4 压力测试  72
  6.5 多任务测试  72
  6.6 性能评估与分析  72-74
  6.7 本章小结  74-75
第七章总结  75-77
  7.1 实现现状和成果  75
  7.2 实现特色与技术创新  75-76
  7.3 不足和展望  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-81
攻读硕士期间成果  81-82
附录  82
  附录1 图清单  82
  附录2 表清单  82

uITRON研究及其平台上文件系统的实现

内容摘要

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