大容量內(nèi)存文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及μC/OS下的實(shí)現(xiàn)

摘要：針對某些嵌入式系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)量大和速度要求高的特點(diǎn)，提出一種應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中的大容量內(nèi)存文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。該方案通過在內(nèi)存中建立文件系統(tǒng)，將臨時(shí)數(shù)據(jù)有效組織于內(nèi)存中，既提高訪問速度又節(jié)省外存空間，因而能滿足要求；通過將其移植到μC/OS系統(tǒng)下，便可進(jìn)行性能測試和分析。結(jié)果表明，本內(nèi)存文件系統(tǒng)具有較高的查找效率和內(nèi)存利用率。

    關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 內(nèi)存文件系統(tǒng) 大容量存儲μC/OS

引言

嵌入式系統(tǒng)憑借其特有的功能和資源占用量少的特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。根據(jù)成本和設(shè)計(jì)的需要，一般的嵌入式系統(tǒng)都配置很少的外部存儲空間甚至不帶外部磁盤。但隨著用戶需求和功能復(fù)雜度的增加，越來越多的嵌入式系統(tǒng)需要處理大容量的數(shù)據(jù)，或者在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的臨時(shí)數(shù)據(jù)。一方面這些數(shù)據(jù)處理完后不能立即刪除；另一方面這些臨時(shí)文件不需要長期保存。例如，用來上網(wǎng)沖浪的機(jī)頂盒設(shè)備在用戶瀏覽過程中不斷從互聯(lián)網(wǎng)上接收數(shù)據(jù)，因此用戶訪問后的頁面很可能再次瀏覽，所不能將瀏覽后的網(wǎng)頁立即清除，當(dāng)然，系統(tǒng)不需要也不可能將所有瀏覽過的頁面保存于硬盤中。所以，處理數(shù)據(jù)量的增大給嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了新的要求。

一般來說，嵌入式系統(tǒng)處理大容量臨時(shí)數(shù)據(jù)的有效方法是設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)存文件系統(tǒng)存儲這些數(shù)據(jù)。內(nèi)存文件系統(tǒng)MFS（Memory File System）是一個(gè)在內(nèi)存中對文件實(shí)行按名存取的底層軟件。和普通磁盤文件系統(tǒng)相比，內(nèi)存文件系統(tǒng)具有存取速度快、可動(dòng)態(tài)改變文件系統(tǒng)大小和數(shù)據(jù)掉電即丟失的優(yōu)點(diǎn)，因此它適用于高速的臨時(shí)數(shù)據(jù)處理。Linux下的Tmpfs、Proc文件系統(tǒng)以及Freebsd下的MFS都是一種內(nèi)存文件系統(tǒng)。但是，這些通用操作系統(tǒng)上的內(nèi)存文件系統(tǒng)不能夠直接運(yùn)用于到嵌入式系統(tǒng)中：其一，它們都是為資源豐富的通用PC平臺設(shè)計(jì)的，不適用于資源有限的嵌入式系統(tǒng)；其二，這些通用內(nèi)存文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案一般是利用內(nèi)存來模擬磁盤文件系統(tǒng)，在內(nèi)存中會建立文件系統(tǒng)緩沖區(qū)。這就是說除了文件系統(tǒng)本身占據(jù)了內(nèi)存之外，磁盤緩沖區(qū)又會占所一些內(nèi)存，這些就會導(dǎo)致內(nèi)存的浪費(fèi)和利用率的下降。根據(jù)上述考慮，本文設(shè)計(jì)了一適合于嵌放式大容量數(shù)據(jù)處理的嵌入式內(nèi)存文件系統(tǒng)EMFS（Fmbedded Momory File System）。文中首先闡述了EMFS嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，隨后討論了如果將其移植到μC/OS系統(tǒng)，最后對其性能進(jìn)行了分析和測試。

1 EMFS的設(shè)計(jì)

從前面分析得知，本文設(shè)計(jì)的EMFS不采用通用文件系統(tǒng)的磁盤設(shè)計(jì)方法，如Linux系統(tǒng)的Ext2節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)和Windows的FAT結(jié)構(gòu)。EMFS對文件的主要管理方式為：

①文件的各個(gè)屬性單獨(dú)存儲在文件信息表（file status table）中；

②文件數(shù)據(jù)塊用鏈表來分配和

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