yaffs

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。本文使用的Samsung公司的K9F5608 包括2 048块，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： 以页为单位进行读/写操作，而擦除操作以块为单位，读、写和擦除操作均通过命令完成；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[1]。

2  YAFFS文件系统简介

　　YAFFS是第一个专门为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进行存储的，块的大小可以是512字节、1 024字节或者2 048字节。这种实现依赖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（包括目录）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，也提高了文件的访问速度，但是增加了内存的消耗。

　　为了在节省内存的同时提高文件数据块的查找速度，YAFFS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在文件进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，丢失的也只是这一次修改数据的最小写入单位，从而实现了掉电保护，保证了数据完整性。

　　结合贪心算法的高效性和随机选择的平均性，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，就会尝试随机选择一个可回收的页面；而在其他情况下，则使用贪心算法来回收最“脏”的块[2]。

　　YAFFS文件系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，这部分代码完全是用可移植的C语言编写的；yaffs_fs.c，Linux VFS层的接口；NAND 接口，yaffs_guts 和NAND 内存访问函数之间的包装层，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提供直接调用的模式，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： 主要实现直接调用的接口函数，如打开文件、写文件和关闭文件等。 使用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，就是直接对存储器操作的底层函数。为了测试，此文件中用RAMDISK模拟的方法实现了对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。
　　◆ 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:： 直接调用文件系统的测试函数。