基于TFFS的成像聲吶文件系統(tǒng)設計

　　1 VxWorks系統(tǒng)的啟動流程

　　嵌入式VxWorks操作系統(tǒng)的啟動包括兩個階段，一是BootRom引導，二是VxWorks操作系統(tǒng)映像的啟動。BootRom映像也叫做啟動映像，它主要是初始化串口、網(wǎng)口等很少的硬件系統(tǒng)來下載VxWorks映像。VxWorks映像包含完整的VxWorks OS，是真正在目標板上運行的操作系統(tǒng)。它啟動后會重新初始化幾乎所有的硬件系統(tǒng)，這樣操作系統(tǒng)才可以在目標板上正常運行。兩種映像的區(qū)別如表 1所示。

　　VxWorks內核有多種啟動流程。本文基于的聲吶原型機采用了最常見的一種啟動方法，將BootRom映像存放在Flash中，負責初始化一些簡單的硬件如網(wǎng)口、串口等，然后下載VxWorks映像到RAM中并將控制權交由操作系統(tǒng)開始執(zhí)行。VxWorks映像存放在干端主機上，通過網(wǎng)絡加載到目標機中，啟動時還需要打開FTP進行配置。圖 1所示為基于網(wǎng)絡加載的VxWorks啟動方式。此種啟動方法比較繁瑣，而且需要網(wǎng)絡的支持，啟動速度也比較慢。

　　產品定型之后，BootRom映像和VxWorks映像不再需要進行修改，本文建立基于Flash的文件系統(tǒng)，將VxWorks映像拷貝到文件系統(tǒng)中，通過Flash文件系統(tǒng)加載VxWorks映像，不需要網(wǎng)絡和FTP軟件的支持，提高了啟動速度。基于Flash文件系統(tǒng)的加載的VxWorks啟動方式如圖 2所示。

　　2 Flash文件系統(tǒng)

　　2.1 文件系統(tǒng)比較與選擇

　　文件系統(tǒng)的選擇與存儲設備的物理特性和系統(tǒng)的要求密切相關。I/O系統(tǒng)、文件系統(tǒng)和塊設備之間的聯(lián)系如圖 3所示。

　　dosFs文件系統(tǒng)是一種與MS_DOS文件系統(tǒng)相兼容的文件系統(tǒng)，具有能夠滿足實時應用的多種要求;支持可擴展的目錄結構;支持使用連續(xù)文件;支持存儲盤緩存，提高數(shù)據(jù)讀寫效率的特點。

　　TrueFFS(簡稱TFFS)旨在提高閃存的使用效率。它具有線程安全、可重入的特點，忽略了底層存儲介質的不同，使得用戶可以像操作磁質設備一樣操作存儲介質。通過wear-leveling技術、磨損均衡及碎片回收等機制平衡所有存儲單元的使用頻率，以此來達到延長存儲介質使用壽命的目的。但是TrueFFS不能單獨使用，需要DOS文件系統(tǒng)的支持。

　　因此本文選擇在嵌入式VxWorks操作系統(tǒng)下基于Flash建立TFFS系統(tǒng)，在TFFS上掛載dosFs文件系統(tǒng)來進行I/O操作。如此一來，對Flash設備中文件和數(shù)據(jù)的讀取就像對磁盤操作一樣，方便快捷。

　　2.2 TrueFFS系統(tǒng)分析

　　VxWorks下的TFFS位于dosFs文件系統(tǒng)和底層硬件之間，由一個核心層和翻譯層、MTD層、Socket層三個功能層組成。要在VxWorks下包含TFFS系統(tǒng)，每一層至少有一個軟件模塊與之對應。圖4為TFFS結構圖。

　　核心層(Core Layer)的主要作用是將其它三層有機結合起來，同時還控制著碎片回收、定時器和其他一些系統(tǒng)資源。翻譯層(Translation Layer)是TrueFFS系統(tǒng)的核心，主要實現(xiàn)TrueFFS和DOS文件系統(tǒng)(dosFs)之間的高級交互功能。MTD(Memory Technology Drivers)層針對具體Flash存儲器件，提供讀、寫、擦除、ID識別、映射等基本操作。Socket層(Socket Layer)，又稱套接層，提供TrueFFS和硬件系統(tǒng)之間的接口，用來向系統(tǒng)注冊socket設備、檢測設備插拔、硬件寫保護等。