UBIFS闪存文件系统的分析与性能优化

发布时间：2023-02-18 13:36

　　随着闪存(Flash)解决方案不断发展,Flash以体积小、容量大、抗震性强的绝对优势,迅速占据存储设备市场。NAND Flash的高存储密度、高IOPS(Input/Output Operations Per Second)性能以及良好的存储寿命都建立在文件系统良好的管理之上。基于闪存的特性,闪存文件系统需要负责闪存擦除块(erase block,EB)的回收、坏块标记以及擦除块磨损控制。无排序区块镜像文件系统(Unsorted Block Image File System,UBIFS)[1]是在前几代闪存文件系统的基础上不断优化发展而来,整体有着较好的闪存管理性能。研究UBIFS对于充分挖掘NAND Flash的性能价值有着重要的意义。本文着重分析了 UBIFS的挂载过程和各功能区域,分别从系统挂载速度、写性能和磨损控制这三个方面对其进行了优化,具体如下:(1)UBIFS在挂载过程中UBI子系统需要扫描每个物理擦除块(PEB)的头部。虽然UBIFS支持管理大容量存储芯片,但是随着Flash容量的线性增长,UBIFS在挂在过程中需要扫描的PEB数量也急剧增加。此现象会导致UBIFS...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 本文组织结构
2 UBIFS文件系统分析
    2.1 Nand Flash结构
    2.2 MTD子系统分析
        2.2.1 MTD设备
        2.2.2 MTD功能
    2.3 UBI子系统分析
    2.4 UBIFS文件系统分析
    2.5 本章小结
3 UBI子系统快速初始化方案的设计与实现
    3.1 UBI子系统分析
        3.1.1 UBI子系统初始化过程分析
        3.1.2 MTD Device链接过程分析
        3.1.3 EC头和VID头说明
    3.2 UBI子系统问题
    3.3 UBI子系统优化方案设计
        3.3.1 推迟EC头的数据扫描
        3.3.2 VID头部信息快速校验
    3.4 UBI子系统优化方案实现
        3.4.1 推迟扫描EC头的实现
        3.4.2 VID头快速校验的实现
    3.5 本章小节
4 UBIFS文件系统日志优化方案的设计与实现
    4.1 UBIFS文件系统日志技术分析
        4.1.1 日志技术介绍
        4.1.2 UBIFS文件系统日志分析
        4.1.3 Wandering Tree问题与日志技术
    4.2 热数据识别算法引入
    4.3 UBIFS文件系统日志优化方案设计
        4.3.1 冷温热三级日志系统
        4.3.2 双缓冲LRU算法
    4.4 UBIFS文件系统日志优化方案实现
        4.4.1 冷温热三级日志系统的实现
        4.4.2 双缓冲LRU算法的实现
        4.4.3 物理擦除块分配方案的实现
    4.5 本章小节
5 实验结果分析
    5.1 测试环境
    5.2 实验数据
        5.2.1 UBI子系统挂载时间测试
        5.2.2 UBIFS冷温热三级日志性能测试
        5.2.3 UBIFS磨损均衡优化测试
    5.3 本章小节
6 总结与展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3745069