YAFFS2在嵌入式系统中的实现

FS／YAFFS2(Yet Another FLASH File Syst-em)。JFFS／JFFS2文件系统主要针对NOR FLASH设计，在NAND FLASH上性能不佳。YAFFS／YAFFS2文件系统是专门针对NAND FLASH设计，其具有可写入、修改并能永久保存文件的特性，并提供了损耗平衡和掉电保护。与JFFS相比，它减少了一些功能，因此速度更快、占用内存更少。此外YAFFS自带NANDFLASH芯片驱动，并为嵌入式系统提供了直接访问文件系统的API，用户可以不使用Linux中的MTD和VFS，直接对文件进行操作。

　　YAFFS文件系统已发展为两个版本，YAFFS和YAFFS2。YAFFS版本只支持512 B的小页NANDFLASH。而YAFFS2作为YAFFS的升级版，在向下兼容小页NAND FLASH的同时也能够更好地支持2 KB的大页NAND FLASH。YAFFS2的性能与YAFFS相比有很大提高，表1为YAFFS，YAFFS2(512 B×8)，YAFFS2(2 KB×8)三者性能比较，从测试结果可以看出，YAFFS2和2 KB大页NANDFLASH的结合更好地提高了存储器操作效率。

　　YAFFS2文件系统在设计时就充分考虑了大页NAND FLASH的结构，根据大页NAND FLASH以页面为单位存取的特点，将文件组织成固定大小的页，利用大页NAND FLASH提供的每个页面(2 112 B，其中前2 048 B存储数据)64 B的备用空间(SpareData，OOB)来存放ECC和文件系统的组织信息，这样不仅能够实现错误检测和坏块处理，还能够提高文件系统的加载速度。以三星公司的K9F1G08UOA的NANDFLASH为例，它的单片存储容量为128 MB，由1 024 block组成，每个块包含64 page，每个页均包含一个2 048 B的数据区和64 B的备用空间，总共包含2 112 B。结构如图2所示。

表2说明了YAFFS2文件系统数据在NANDFLASH的备用空间内的存储布局。

　　blockState：描述该块的状态。如果不是OxFF，就说明是坏块。相对应的是，所有正常的块，里面所有数据都是OxFF的。

　　chunkld：描述该页在一个文件内的索引，所以文件大小被限制在232×2 KB。chunkld为O，说明此页面保存的是文件头。不为O，说明是数据页面。文件内偏移量为0，即放在第一个页面的文件，其chunkId为1，后面的以此类推。

　　ObjecTID：描述对象ID号，用来惟一标示一个文件。所以YAFFS2文件系统支持的文件总数限制在232个。

　　nBytes：记录该页面内的有效字节数。

　　blockSequence：记录着各块被分配出去的先后顺序，每分配出去一块，就加1。在YAFFS2文件系统建立的时候，块的扫描顺序就是由它决定的，而不是FLASH的物理介质顺序。在垃圾收集的时候也会以此作为参考之一，判断该块是否适合回收。

　　tagsEcc：Ecc，YAFFS Tags区域的ECC校验数据。

　　ECC：数据区的ECC校验数据。读／写数据区的数据时，每256 B生成3 B ECC校验和，一页面2 KB数据就会生成24 B的校验数据。

　
3 系统移植

　　此次开发采用宿主机+目标系统的开发模式。宿主机为PC+Fedora9，Fedora9安装在PC的虚拟机内。目标系统软硬件组成为目标板(CPU为S3C2440A)+U-Boot+嵌入式Linux，Linux版本为2．6．29．4。交叉编译工具为arm-linux-gcc-4．3．2。

　　选用嵌入式Linux系统是因为它有着技术上先进，健壮、安全；是多任务系统，支持ARM体系结构；源码开放，驱动程序及其他资源非常丰富，良好的可移植性等优点。嵌入式系统的移植从软件角度可以分为以下四个步骤。如图3所示。

　　(1)引导加载程序的移植，包括固化在固件(Fireware)中的boot代码和Bootloader两大部分。大多数嵌入式系统中并没有固件，Bootlo-ader是上电后执行的第一个程序。它主要用来初始化处理器及外设，然后调用Linux内核。

　　(2)嵌入式Linux内核移植。特定于嵌入式处理系统的定制内核以及内核的启动参数。内核的启动参数可以是内核默认的，或是由Bootlo-ader传递给它的。

(3)文件系统制作。包括根文件系统和建立于FLASH内存设备之上的文件系统。里面包含了Linux系统配置文件和运行应用软件所需要的库等。

　　(4)用户应用程序编写。特定于用户的应用程序，它所实现的功能通常就是设计该嵌入式系统所要达到的目标，它们也存储在文件系统内。

　　3．1 Bootloader移植

对于支持ARM架构的Bootloader有U-Boot，Vivi等。U-Boot(Universal Boot Loader)即通用Bootloader，是遵循GPL条款的开放源代码项目。它可以引导Linux，VxWorks，LynxOS等多种操作系统。支持PowerPC，x86，ARM等多种架构的CPU，具有丰富的设备驱动源码，如串口、以太网、SDRAM，FLASH等。系统采用U-Boot的版本为1．1．6，它已支持SMDK2410开发板，在其基础上进行修改。U-Boot 1．1．6中对NAND FLASH的支持有新旧两套代码，新代码在drivers/nand目录下，旧代码在driver／nand_legacy目