摘要：cf卡是一種基于flash技術(shù)的容量大、攜帶方便的存儲介質(zhì)，已在嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用；但是，有限的擦寫次數(shù)極大地限制了cf卡的使用壽命。trueffs通過一系列算法，能夠延長cf卡的使用壽命，提高cf卡的使用效率。文章介紹了trueffs的原理，在cf卡上實現(xiàn)trueffs的方法，并對trueffs的性能進行了分析。

    關(guān)鍵詞：trueffs 損耗均衡 閃速存儲器 cf卡

    閃速存儲器最大的一個缺點就是壽命有限。可擦除的次數(shù)因芯片廠商而有所不同，一般都在1萬～10萬次左右。為了延長閃速存儲器的壽命，提高使用效率，msystems公司推出了trueffs系統(tǒng)。它為種類繁多的閃速存儲器提供了統(tǒng)一的塊設(shè)備接口，并且具有可重入、線程安全的特點；支持大多數(shù)流行的cpu架構(gòu)，如powerpc、mips、arm、x86、68k等。

    由于個性鮮明的閃速存儲器越來越受到嵌入式系統(tǒng)工程師的青睞，業(yè)界流行的嵌入式實時操作系統(tǒng)vxworks已將trueffs作為自身的一個可裁減的模塊。目前該模塊的版本為2.0，支持intel、amd、toshiba、fujitsu等廠家生產(chǎn)的大多數(shù)型號的閃速存儲器和flash卡，用戶只需要更改少量代碼，甚至可直接調(diào)用；但是，該模塊對如今風(fēng)靡的cf卡缺乏支持。

    cf卡采用了flash技術(shù)。形象地說，cf卡就是由若干片閃速存儲器外加一個管理器組成；但是，cf卡具有攜帶方便、易于升級、存儲量大、抗震性好、兼容性佳等優(yōu)點。目前，cf卡標準已經(jīng)達到1.4版本，容量從最早的2mb到現(xiàn)今的1gb。然而，有限的擦寫閃數(shù)是閃速存儲器遺傳給cf卡的先天缺陷。本文介紹如何在cf上實現(xiàn)trueffs系統(tǒng)，硬件平臺以powerpc處理器（mpc8250，motorola公司）為cpu，嵌入式操作系統(tǒng)是vxworks。

    1 trueffs的結(jié)構(gòu)

    trueffs本身并不是一個文件系統(tǒng)，需要在trueffs之上加載dos文件系統(tǒng)才能使用，否則毫無意義。trueffs屏蔽了下層存儲介質(zhì)的差異，為開發(fā)者提供了統(tǒng)一的接口方式。應(yīng)用程序?qū)Υ鎯υO(shè)備的讀寫就對像對擁有dos文件系統(tǒng)的磁碟設(shè)備的操作一樣。

    如圖1所示，trueffs由1個核心層和3個功能層組成：編譯層、mtd層（memory technoilogy driver）、socket層。

    翻譯層主要實現(xiàn)trueffs和dos文件系統(tǒng)之間的高級交互功能，管理文件系統(tǒng)和flash中各物理可擦塊的關(guān)系，以及trueffs中各種智能化處理功能，例如塊映射、損耗均衡（wear-leveling）等。目前有三種不同的翻譯層模塊可供選擇。選擇哪一種模塊要根據(jù)使用的flash介質(zhì)采用nor技術(shù)、還是nand技術(shù)，或者ssfdc技術(shù)而定。

    mtd層實現(xiàn)對具體的flash進行讀、寫、擦、id識別、映射等驅(qū)動，并設(shè)置與flash密碼相關(guān)的一些參數(shù)。vxworks的trueffs已經(jīng)包括了支持intel、amd、toshiba等廠商的大多數(shù)flash芯片的mtd層驅(qū)動。新的器件需要編寫新的mtd層驅(qū)動。

    socket層提供了trueffs和硬件之間的接口服務(wù)，負責(zé)電源管理、檢測設(shè)備插拔、硬件寫保護、窗口管理和向系統(tǒng)注冊socket等。

    核心層將其它三層有機結(jié)合起來，處理全局問題，例如信息量、計時器、碎片回收和其它系統(tǒng)資源等。

    我們最關(guān)心的是mtd層和socket層。vxworks只提供了編譯后的二進制形式的核心層和翻譯層驅(qū)動。在實現(xiàn)trueffs應(yīng)用之間，先介紹一下trueffs的原理。

    2 trueffs原理

    2．1 損耗均衡

    閃速存儲器不能無限次重復(fù)使用。它的每個扇區(qū)的擦除次數(shù)雖然很大，但卻有限；因此，隨著使用次數(shù)的加長，它最終會變成只讀狀態(tài)，所以應(yīng)該盡最大 可能延長它的壽命。行之有效的方法就是平衡使用所有的存儲單元，而不讓某一單元過度使用。這種技術(shù)被稱之為損耗均衡。trueffs使用一種基于一張動態(tài)維護表的存儲器——塊映射的翻譯系統(tǒng)來實現(xiàn)損耗均衡技術(shù)。當(dāng)塊數(shù)據(jù)被修改、移動或碎片回收后，這張維護表會自動調(diào)整。

    然而，如果存儲在flash上的一些數(shù)據(jù)本質(zhì)上是靜態(tài)的，就會產(chǎn)生靜態(tài)文件鎖定問題。存儲這些靜態(tài)數(shù)據(jù)的區(qū)域根據(jù)不會被輪循使用，其它區(qū)域就會被更頻繁地使用，這將降低flash期望的生命值。trueffs通過強制轉(zhuǎn)移靜態(tài)區(qū)域的方法成功克服了靜態(tài)文件鎖定問題。因為映射表是動態(tài)的，trueffs能夠以對文件系統(tǒng)不可見的方式轉(zhuǎn)移這些靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)域。由于絕對強制損耗均衡方式會對性能產(chǎn)生一些負面影響，所以trueffs采取了一種非絕對損耗均衡算法。它保證