基于M25P32 SPI Flash的TFFS設計與實現(xiàn)
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為了實現(xiàn)DOS層從邏輯上看扇區(qū)是連續(xù)的，可隨時對任意bit讀寫操作，F(xiàn)TL必須提供對Flash芯片的管理，包括向上層(DOS層)提供可以任意讀寫的操作接口，向下對Flash的擦除、寫入、讀取統(tǒng)一管理，同時還必須提供磨損均衡，以防止一個擦除塊提前損壞。
3.1 FTL的啟動過程分析
在我們調用函數(shù)tffsDevCreate創(chuàng)建TFFS文件系統(tǒng)時，會以參數(shù)FL_MOUNT_VOLUME調用函數(shù)flcall→mountvolume→flmount→mountFTL，函數(shù)mountFTL是FTL層的加載函數(shù)人口，處理過程首先是初始化FTL，然后就可按下列步驟進行：
(1)查找第一個合法的unit頭信息
合法性的判斷依據(jù)是unit header頭上的標志CISF．．FTL100和部分頭部的flag信息，由于bsp已把FS的相關信息注冊到FTL的數(shù)據(jù)結構中，所以，F(xiàn)TL層可以找到第一塊unit，并可以向后查，直到找到合法的unit為止。
(2)檢驗信息合法性
將所有有用的信息都讀出到內部數(shù)據(jù)結構中后，即可檢驗信息合法性。由于unit header中的Unit ID和擦除次數(shù)都相同，所以整個文件系統(tǒng)的共用信息都可以從首先找到的頭中讀出來。
(3)給Mount每一個unit建立page表
這是mount最重要的過程，對每個unit調用mountunit()函數(shù)，并在mountunit()函數(shù)中首先判斷，如果是非法unit，則作為交換unit，然后對每個BAM選項進行處理，并對垃圾BAM、空閑BAM進行統(tǒng)計，如果是緩沖的BAM數(shù)據(jù)和交換page的VBM，則將此page的邏輯扇區(qū)信息記錄到內存的page表中，以便后續(xù)映射訪問查詢使用，而對于非緩沖的BAM數(shù)據(jù)，則不作處理，另外，對于交換page的VBM，則進行記錄?？紤]到上述過程，可見其系統(tǒng)中的page VBM和緩沖的數(shù)據(jù)BAM分布在各個unit的各個角落，需要將所有的VBM和緩沖數(shù)據(jù)BAM收集起來建立整個交換page表，這是FTL標準層設計時就要決定的。
(4)檢驗邏輯unit的完整性
當所有的unit都mount完成后，每個邏輯unit都應存在，否則mount失敗。
(5)判斷并關閉交換page
如果系統(tǒng)中已存在交換page，則對系統(tǒng)中存在的交換page進行關閉操作，以便后面檢查page的完整性。
(6)檢查page的完整性
系統(tǒng)中的page表必須是完整的，這個表中包含有緩沖的數(shù)據(jù)BAM映射信息和更重要的page映射信息，因此，缺少任何一個，都將導致DOS的虛擬扇區(qū)無法映射到相應的邏輯扇區(qū)。
從上述過程可見，整個mount過程是將文件系統(tǒng)信息讀入內存數(shù)據(jù)結構并檢驗的過程，這個Mount PTL過程完成后，mountvolume ()函數(shù)即將隱蔽的0扇區(qū)和DOS的啟動扇區(qū)信息讀入內存數(shù)據(jù)結構，這樣，DOS就可以訪問FTL底層扇區(qū)了。
3.2 TFFS的塊映射
圖3中，F(xiàn)TL層將DOS上連續(xù)的扇區(qū)映射到Flash上某個R／W block塊中，同時在某個位置記錄一個映射表(稱為MAP表)，該表中記錄了DOS的扇區(qū)映射到Flash中的哪個block，當DOS要進行讀操作時，F(xiàn)TL首先查詢這個MAP，以獲得映射信息，然后讀取相應的block信息并返回給DOS，從而實現(xiàn)讀映射。當DOS需要寫入操作時，可能存在將bit0修改為1的情況，于是FTL層將申請一個新的block塊，并將新信息寫入，然后修改map信息，記錄這個DOS扇區(qū)已經重新映射了，從而實現(xiàn)寫映射。所以，從邏輯上看，F(xiàn)TL層就實現(xiàn)了DOS扇區(qū)的映射和FLASH的寫入管理。
3.3 垃圾收集過程
FTL格式化后，可用扇區(qū)將被不斷申請使用，原有扇區(qū)被不斷的廢棄，系統(tǒng)中可用的free扇區(qū)越來越少，但這并不是由于上層DOS真的使用了這么多扇區(qū)，而是FTL為了方便管理、為了不需要每次擦除一塊而付出的管理代價。所以，當系統(tǒng)中的可用扇區(qū)少于用戶要申請寫入的扇區(qū)時，F(xiàn)TL層就必須解決這些垃圾問題，這個過程在FTL中稱為垃圾回收(garbage collect)。
當FTL中的可用sector小于用戶要申請的扇區(qū)時，系統(tǒng)將啟動垃圾收集，但系統(tǒng)中有很多個unit，到底收集哪個unit呢?FTL會考慮磨損均衡，它將采用一個偽隨機的算法來決定收集策略：即用4／256的幾率選擇磨損情況少的塊來收集；252／256的幾率則根據(jù)垃圾最多為第一條件，當垃圾一樣時，判斷磨損次數(shù)小的優(yōu)先選擇。
3.4 FFL創(chuàng)建的DOS
TFFS的格式化函數(shù)需要調用tffsDevFormat來格式化，而不需要調用dosFsVolFormat來格式化；另外，在tffsDevFormat格式化參數(shù)中，需要傳人的參數(shù)含有FAT個數(shù)參數(shù)，其原因是DOS是FTL層創(chuàng)建的，而不是在FTL基礎上創(chuàng)建的，下面是TFFS的整個格式化過程：
tffsDevFormat→flcall(FL_FORMAT_VOLUME)→formatVolume→Format→formatFTL；
其中，函數(shù)formatFTL是執(zhí)行FTL層格式化的操作函數(shù)，操作時，首先根據(jù)格式化參數(shù)和BSP參數(shù)對內部數(shù)據(jù)結構初始化；然后再對每個unit進行格式化，在擦除后，即可寫入unitheader信息和控制BAM值；之后寫入unit No；最后申請每個page的空間；
上述formatFTL函數(shù)執(zhí)行完以后，F(xiàn)TL就已經準備好，可以接受上層的扇區(qū)讀寫函數(shù)了(當然還沒有內容可以讀寫)。
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