文獻(xiàn)系統(tǒng)李燁/Jessica2023.04.051/31目錄1.1概述2.1Windowers常用文獻(xiàn)系統(tǒng)

2.1.1FAT文獻(xiàn)系統(tǒng)2.1.2NTFS文獻(xiàn)系統(tǒng)2.1.3FAT和NTFS比較3.1Linux常用文獻(xiàn)系統(tǒng)

3.1.1JFFS文獻(xiàn)系統(tǒng)3.1.2YAFFS文獻(xiàn)系統(tǒng)3.1.3JFFS和YAFFS比較結(jié)束2/311.1概述

對于任何一種成熟操作系統(tǒng)而言,文獻(xiàn)系統(tǒng)管理都是一種十分主要部分。文獻(xiàn)系統(tǒng)管理好壞直接影響操作系統(tǒng)性能和安全。

文獻(xiàn)系統(tǒng)是操作系統(tǒng)在硬盤或者分區(qū)上保存文獻(xiàn)信息辦法和數(shù)據(jù)構(gòu)造,也就是文獻(xiàn)在硬盤或分區(qū)上組織構(gòu)造方式。3/31

現(xiàn)有文獻(xiàn)系統(tǒng)有很多,并且都是開源,能夠根據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)上自由下載.常見文獻(xiàn)系統(tǒng)有：FAT16/FAT32、NTFS、JFFS/JFFS2、YAFFS/YAFFS2，它們各自不一樣長處使其分別能夠較好地應(yīng)用在不一樣操作系統(tǒng)。4/312.1Windowers常用文獻(xiàn)系統(tǒng)

2.1.1FAT文獻(xiàn)系統(tǒng)

FAT文獻(xiàn)系統(tǒng)(FAT12/FAT16/FAT32)是從DOS發(fā)展過來一種文獻(xiàn)系統(tǒng)，其長處是簡單易用，并被多種操作系統(tǒng)支持。FAT文獻(xiàn)系統(tǒng)名稱后數(shù)字是標(biāo)識文獻(xiàn)中系統(tǒng)一種分派單元所需位(bit)數(shù)。一種FAT12/16文獻(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)造是這樣:引導(dǎo)扇區(qū)、第一文獻(xiàn)分派表、第二文獻(xiàn)分派表、根目錄、數(shù)據(jù)區(qū)。分區(qū)原理如下列圖：5/31

6/31FAT16：我們此前用DOS、Windows95都使用FAT16文獻(xiàn)系統(tǒng)，目前常用Windows98/2023/XP等系統(tǒng)均支持FAT16文獻(xiàn)系統(tǒng)。它最大能夠管理大到2GB分區(qū)，但每個分區(qū)最多只能有65525個簇（簇是磁盤空間配備單位）。伴隨硬盤或分區(qū)容量增大，每個簇所占空間將越來越大，從而造成硬盤空間揮霍。

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FAT32：伴隨大容量硬盤出現(xiàn)，從Windows98開始，F(xiàn)AT32開始流行。它是FAT16增強(qiáng)版本，能夠支持大到2TB（2048GB)分區(qū)。FAT32使用簇比FAT16小，從而有效地節(jié)省了硬盤空間并且能夠更有效率地進(jìn)行信息保存，一般情況下能夠提升15%。FAT32分區(qū)基本組成如下：

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FAT32另一種主要特點是完全支持長文獻(xiàn)名，長文獻(xiàn)名仍然是統(tǒng)計在目錄項中，為了低版本OS或程序能正確地讀取長文獻(xiàn)名文獻(xiàn)，系統(tǒng)自動為長文獻(xiàn)名文獻(xiàn)建立了一種對應(yīng)地短文獻(xiàn)名，使對應(yīng)數(shù)據(jù)既能夠用長文獻(xiàn)名尋址，也能夠用短文獻(xiàn)名尋址。不支持長文獻(xiàn)名OS或程序會忽視它以為不合法長文獻(xiàn)名字段，而支持長文獻(xiàn)名OS或程序則會以長文獻(xiàn)名為顯示項來統(tǒng)計和編輯，并隱藏起短文獻(xiàn)名。10/312.1.2NTFS文獻(xiàn)系統(tǒng)

NTFS是“新技術(shù)文獻(xiàn)系統(tǒng)”縮寫,是微軟為WindowsNT開發(fā)一種文獻(xiàn)系統(tǒng)，它在此前FAT文獻(xiàn)系統(tǒng)基礎(chǔ)上作了一定改善，提升了性能。它是建立在保護(hù)文獻(xiàn)和目錄數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，同步節(jié)省存放資源、減少磁盤占用量一種先進(jìn)文獻(xiàn)系統(tǒng)。WindowsXP采取NTFS文獻(xiàn)系統(tǒng)，能夠使顧客不但能夠像Win9X那樣方便快捷地操作和管理計算機(jī)，同步也可享有到NTFS所帶來系統(tǒng)安全性。

11/31NTFS支持基于NT操作系統(tǒng)安全性管理，是一種尤其為網(wǎng)絡(luò)和磁盤配額、文獻(xiàn)加密等管理安全特性設(shè)計磁盤格式。當(dāng)然天下沒有無償午餐，需要進(jìn)行這種管理時候就需要付出額外空間。一般在運行NT操作系統(tǒng)時候，最佳將硬盤空間10-15%空出，以確保NT操作系統(tǒng)正常運行。12/31NTFS能夠支持分區(qū)大小能夠達(dá)成2TB（2048GB）,而FAT32支持分區(qū)大小最大為32GB。同步NTFS采取了更小簇組，能夠更有效率地管理磁盤空間。NTFS文獻(xiàn)系統(tǒng)，當(dāng)分區(qū)大小在2GB下列時，簇大小都比對應(yīng)FAT32簇小，當(dāng)分區(qū)大小在2GB以上時，簇大小都為4KB。在FAT32文獻(xiàn)系統(tǒng)情況下，分區(qū)大小在2GB～8GB時簇大小為4KB，分區(qū)大小在8GB～16GB時簇大小為8KB，分區(qū)大小在16GB～32GB時簇大小為16KB。相比較而言，NTFS能夠更有效地管理磁盤空間，最大程度地避免了磁盤空間揮霍。13/31

NTFS能夠自動地修復(fù)磁盤錯誤而不會顯示犯錯信息。WindowsXP向NTFS分區(qū)中寫文獻(xiàn)時，會保存文獻(xiàn)一份拷貝，然后檢查向磁盤中所寫文獻(xiàn)是否與內(nèi)存中一致。假如二者不一致，Windows就把對應(yīng)扇區(qū)標(biāo)為壞扇區(qū)而不再使用它（簇重映射），然后用內(nèi)存中保存文獻(xiàn)拷貝重新向磁盤上寫文獻(xiàn)。假如在讀文獻(xiàn)時出現(xiàn)錯誤，NTFS則返回一種讀錯誤信息，并通知對應(yīng)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)已經(jīng)丟失。

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NTFS有許多安全性能方面選項，能夠在本機(jī)上和通過遠(yuǎn)程辦法保護(hù)文獻(xiàn)、目錄。NTFS還支持加密文獻(xiàn)系統(tǒng)（EFS），能夠制止沒有授權(quán)顧客訪問文獻(xiàn)。NTFS文獻(xiàn)系統(tǒng)帶來另一種好處是支持文獻(xiàn)壓縮功能，顧客能夠選擇壓縮單個文獻(xiàn)或整個文獻(xiàn)夾。任何基于Windows應(yīng)用程序?qū)TFS分區(qū)上壓縮文獻(xiàn)進(jìn)行讀寫時不需要事先由其他程序進(jìn)行解壓縮，當(dāng)對文獻(xiàn)進(jìn)行讀取時,文獻(xiàn)將自動進(jìn)行解壓縮；文獻(xiàn)關(guān)閉或保存時會自動對文獻(xiàn)進(jìn)行壓縮。15/31磁盤限額功能允許系統(tǒng)管理員管理分派給各個顧客磁盤空間，合法顧客只能訪問屬于自己文獻(xiàn)，Windows2023中磁盤限額功能是基于顧客和卷。

16/312.1.3FAT和NTFS比較

NTFS相對于FAT文獻(xiàn)系統(tǒng)區(qū)分在于NTFS不不過一種可恢復(fù)，安全高效文獻(xiàn)系統(tǒng)，NTFS在設(shè)計時還考慮到了支持多數(shù)據(jù)流，西歐字符集名稱和壞簇重定向功能。多數(shù)據(jù)流使得能夠在對文獻(xiàn)添加新屬性或信息時不用重新建立文獻(xiàn)系統(tǒng)。西歐字符集能夠支持世界上任何一種語言，而我們懂得ASCII碼只有7位，支持語言種類也就是英語。最后，壞簇重定向功能能夠使NTFS識別壞簇，這樣能夠使寫入數(shù)據(jù)不寫入這些族中，確保了數(shù)據(jù)安全性。17/31假如在WindowsXP中使用大于32GB分區(qū)，唯一能夠選擇是NTFS格式。假如計算機(jī)不考慮安全性問題，更重視與Win9X兼容性，那么FAT32格式是最佳選擇。假如重視計算機(jī)系統(tǒng)安全性話，提議顧客采取NTFS格式。假如要使用多種操作系統(tǒng)，需要安裝Win9X或其他操作系統(tǒng)，提議顧客做成多啟動系統(tǒng)，一種分區(qū)采取FAT32格式，另外分區(qū)采取NTFS格式，并且將WindowdsXP安裝在NTFS格式分區(qū)下，其他操作系統(tǒng)安裝在FAT32格式下。18/313.1Linux常用文獻(xiàn)系統(tǒng)伴隨嵌入式技術(shù)在多種電子產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存放和管理已經(jīng)成為一種主要研究課題。Flash存放器具有速度快、容量大、成本低等很多長處，因此在嵌入式系統(tǒng)中被廣泛用做外存放器件。Flash主要有NOR和NAND兩種類型。目前，針對NORFlash設(shè)計文獻(xiàn)系統(tǒng)JFFS/JFFS2在嵌入式系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用；伴隨NAND作為大容量存放介質(zhì)普及，基于NAND閃存文獻(xiàn)系統(tǒng)YAFFS(YetAnotherFlashFileSystem)正逐漸被應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中。

19/313.1.1JFFS文獻(xiàn)系統(tǒng)

JFFS文獻(xiàn)系統(tǒng)時瑞典AxisCommunicationAB為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)日記文獻(xiàn)系統(tǒng)。JFFS1應(yīng)用在Linux2.2以上版本中，JFFS2在Linux2.4內(nèi)核和Ecos中，Linux實現(xiàn)中，JFFS必須建立在MTD(MemoryTechnologyDevicesdriver)驅(qū)動程序上層（如下列圖所示）。這里MTD作用是為JFFS提供操作NAND或者NOR芯片接口。MTD提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，將硬件驅(qū)動設(shè)計和系統(tǒng)程序設(shè)計分開。20/31JFFSJFFS2MTD驅(qū)動NAND閃存，NOR閃存21/31JFFS是針對以閃存為存放介質(zhì)嵌入式系統(tǒng)，因此充足考慮了閃存物理不足，使用了盡也許高效日記系統(tǒng)。同步它還具有負(fù)載平衡、垃圾搜集等功能。日記系統(tǒng)主要設(shè)計思想是跟蹤文獻(xiàn)系統(tǒng)變化而不是文獻(xiàn)內(nèi)容。日記文獻(xiàn)系統(tǒng)中，存放系統(tǒng)上面有一系列節(jié)點統(tǒng)計了對文獻(xiàn)操作。22/31

JFFS2還提供文獻(xiàn)壓縮和解壓服務(wù)，這對小型flash很有用處。JFFS2中包括了對壞塊管理，糾錯并提供在Nandflash上使用可用于工業(yè)用途可靠穩(wěn)定文獻(xiàn)系統(tǒng)。23/313.1.2YAFFS文獻(xiàn)系統(tǒng)

YAFFS類似于JFFS/JFFS2，是專門為NAND閃存設(shè)計嵌入式文獻(xiàn)系統(tǒng)，適用于大容量存放設(shè)備。它是日記構(gòu)造文獻(xiàn)系統(tǒng)，提供了損耗平衡和掉電保護(hù)，能夠有效地避免意外掉電對文獻(xiàn)系統(tǒng)一致性和完整性影響。24/31

YAFFS文獻(xiàn)系統(tǒng)是按層次構(gòu)造設(shè)計，分為文獻(xiàn)系統(tǒng)管理層接口、YAFFS內(nèi)部實現(xiàn)層和NAND接口層，這樣就簡化了其與系統(tǒng)接口設(shè)計，能夠方便地集成到系統(tǒng)中去。與JFFS相比，它減少了某些功能，因此速度更加快，占用內(nèi)存更少。YAFFS充足考慮了NAND閃存特點，根據(jù)NAND閃存以頁面為單位存取特點，將文獻(xiàn)組織成固定大小數(shù)據(jù)段。利用NAND閃存提供每個頁面16字節(jié)備用空間來寄存ECC(ErrorCorrectionCode)和文獻(xiàn)系統(tǒng)組織信息，不但能夠?qū)崿F(xiàn)錯誤檢測和壞塊處理，也能夠提升文獻(xiàn)系統(tǒng)加載速度。25/31YAFFS采取一種多策略混合垃圾回收算法，結(jié)合了貪心策略高效性和隨機(jī)選擇平均性，達(dá)成了兼顧損耗平均和系統(tǒng)開銷目標(biāo)。為了提升文獻(xiàn)數(shù)據(jù)塊查找速度，文獻(xiàn)數(shù)據(jù)段被組織成樹形構(gòu)造。YAFFS在文獻(xiàn)進(jìn)行改寫時總是先寫入新數(shù)據(jù)塊，然后將舊數(shù)據(jù)塊從文獻(xiàn)中刪除。26/313.1.3JFFS和YAFFS比較YAFFS文獻(xiàn)系統(tǒng)有些類似于JFFS/JFFS2文獻(xiàn)系統(tǒng)，與之不一樣是JFFS1/2文獻(xiàn)系統(tǒng)最初是針對NORFLASH應(yīng)用場所設(shè)計，而NORFLASH和NANDFLASH本質(zhì)上有較大區(qū)分，因此盡管JFFS1/2文獻(xiàn)系統(tǒng)也能應(yīng)用于NANDFLASH，但由于它在內(nèi)存占用和啟動時間方面針對NOR特性做了某些取舍，并且JFFS擴(kuò)展性很差，因此對NAND來說一般并不是最優(yōu)方案。27/31并且由于文獻(xiàn)系統(tǒng)基本組織信息保存在頁面?zhèn)浞菘臻g中，因此，在文獻(xiàn)系統(tǒng)加載時只需要掃描各個頁面?zhèn)浞菘臻g，即可建立起整個文獻(xiàn)系統(tǒng)構(gòu)造，而不需要像JFFS1/2那樣掃描整個介質(zhì)，從而大大加快了文獻(xiàn)系統(tǒng)加載速度。YAFFS還帶有NAND芯片驅(qū)動，并為嵌入式系統(tǒng)提供了直接訪問文獻(xiàn)系統(tǒng)API，顧客能夠不使用Linux中MTD和VFS，直接對文獻(xiàn)進(jìn)行操作。NANDFlash大多采取MTD+YAFFS模式。

28/31YAFFS和JFFS都提供了寫均衡，垃圾搜集等底層操作。它們不一樣之處于于：

JFFS中使用多級鏈表管理需要回收臟塊，并且使用系統(tǒng)生成偽隨機(jī)變量決定要回收塊，通過這種辦法能提供較好寫均衡，在YAFFS中是從頭到尾對塊搜索，因此在垃圾搜集上比JFFS速度慢，不過能延長NAND壽命。

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