YAFFS文件系统在嵌入式Linux系统中的构建与改进

老版本的MTD与NandFlash的兼容不是很好，需要安装最新的MTD。实现Linux对MTD的支持，首先要在MTD子系统内添加NandFlash的硬件设备驱动。在arch/arm/plat-s3c2440目录下的文件common-smdk.c中定义了Flash硬件平台的驱动信息，在文件中定义了结构体static struct mtd-partition partition-info[]，表示闪存的MTD分区信息，这里将NandFlash分为5个MTD分区，分区内容如下：

[0] = { .name = "Boot",
.size = 0x00100000,
.offset = 0
}, //mtd0分区，大小为1 MB，相对偏移地址为0x0
[1] = { .name = "MyApp",
.size = 0x003c0000,
.offset = 0x00140000,
}, //mtd1分区，存储应用程序
[2] = { .name = "Kernel",
.size = 0x00300000,
.offset = 0x00500000,
}, //mtd1分区，用于存放内核
[3] = { .name = "filesystem",
.size = 0x03c00000,
.offset = 0x00800000,
}, //mtd3分区，大小为30 MB， 用于存放文件系统
[4]……
}

在该文件中，还定义了Flash的总线宽度、基本读写操作以及硬件相关的控制引脚，可根据相应的需求进行修改。

(3)增加内核对YAFFS的支持。首先将最新的YAFFS源码包放入Linux内核的/fs目录中，执行解压操作，/fs目录中添加了YAFFS文件系统的源码；然后在内核中对YAFFS进行配置，相应地修改为：在/fs/Makefile中增加obj-$(CONFIG_YAFFS_FS)+=yaffs/；在/fs/Kconfig中增加source“fs/yaffs/Kconfig”。

(4)编译内核。在Linux2.6.28内核目录下执行make menuconfig操作，在内核配置菜单中选中支持MTD、NandFlash和YAFFS文件系统的选项。注意一定要选择选项Let yaffs do its own ECC，因为制作出来的YAFFS文件系统映像中附加区的数据包含了ECC校验算法。此算法与NandFlash的MTD中的校验算法不相同，会造成MTD认为页校验错误；之后运行make zImage，在/linux2.6.28/arch/arm/boot中形成压缩的内核镜像zImage，通过S3C2440的专用串口工具DWN，将镜像烧写到kernel分区。

2.3 YAFFS根文件系统制作

(1)制作文件系统。首先，创建文件系统根目录rootfs，并且在根目录下创建子目录bin和sbin(存放自带命令)、etc(系统配置文件)、proc、lib(程序运行的动态链接库)、user、dev(系统支持的设备文件)；然后，安装Linux的常用命令集Busybox，安装其源码到Linux根目录下，修改其中的makefile,实现交叉编译：

ARCH = arm
CROSS_COMPILE = /usr/arm-linux-

在Busybox的目录下执行make menuconfig，进入配置菜单，根据需求添加选项。编译后将install目录下的文件拷贝到/rootfs中；其次，安装交互程序Bash，使系统可进入交互界面，源码包解压后，同样修改链接路径为：export PATH =/usr/local/arm/3.4.1/bin；编译后将得到的bash静态链接程序拷贝到/rootfs/bin目录中；最后，建立系统的配置文件及编写启动脚本，系统启动访问的第一个脚本etc/inittab,编辑etc/init.d/rcS脚本，执行挂载文件系统Ramfs和sysfs的命令，还可以在etc/rc.local中配置系统IP地址。

(2)制作YAFFS文件系统镜像。在YAFFS源码文件包中有util工具包，对工具包中makefile的交叉编译路径进行修改，编译后得到mkyaffsimage工具。根目录下执行：. /mkyaffsimage /rootfs rootfs.yaffs。

(3)YAFFS根文件系统烧写。修改内核的配置参数rootsystem=YAFFS，通过DWN把rootfs.yaffs镜像文件烧到filesystem分区。启动系统就会显示启动信息：VFS: Mounted root (yaffs filesystem)。

3 YAFFS改进策略

(1)针对挂载YAFFS时需要扫描Flash上所有被使用的块从而减慢了启动速度的问题，在文件系统的加载过程中采用空间换取时间的策略，加入索引区，用于存储文件属性信息节点[3]，但对于闪存较小的嵌入式系统则没有太大意义。YAFFS在NandFlash的页中定义和记录数据Objectpoint_data和file_data，还增加了index_data数据类型，其中记录了挂载系统时所需要的数据和节点信息，并分配专门记录这些数据的块(即索引块)。在YAFFS中创建index_data类型的数据结构yaffs_monut_index，组织文件属性的初始化数据的结构，如yaffs_object及部分相关的yaffs_Device、yafffs_BlockInfo和yaffs_Tnode等，索引块中每页的存储结构如图4所示。

inode_num和check及其他有用的数据都是存储在索引块每页的附加空间中的标记位。inode_num用于记录存储启动控制信息所用的页数，挂载时系统只需要扫描索引块已使用的页；check记录了系统卸载时，控制信息是否正常地写入闪存中，启动时如能检查通过后，则采用改进策略挂载系统，否则运行原有机制，扫描所有块[4]。YAFFS挂载时，系统扫描每一块第一页的附加区，若不是索引块就跳过检查下一块；如果是，则读取该块，获取记录了节点树中的叶节点数据的信息，重建节点树[5]。YAFFS文件系统成功挂载，即以一定的存储空间换取了大量的挂载时间。采用了该策略后，第一次挂载时系统将运行原有启动机制，卸载时将文件属性数据写入索引块，第二次挂载时则根据默认设置直接读取启动数据[6]，而且还避免了随着文件系统增大而启动变慢的问题。采用空间换取时间的策略后与原YAFFS加载过程的区别如流程图5所示。

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