嵌入式Linux的文件系统分区及数据读写方法技术方案

本发明专利技术涉及嵌入式Linux的文件系统分区及数据读写方法，1.设置内核NANDFlash分区；2.Kernel启动后自动挂载rootfs并启动应用程序；3.挂载用户数据分区至根目录下结点/userdata，挂载成功转步骤6，否则转下一步；4.擦除、格式化用户数据分区；5.挂载mtd3设备为UBI卷1，并转步骤3；6.挂载mtd1设备为UBI卷2；7.校验/userdata目录下的参数文件是否正确，正确转步骤9，否则转下一步；8.读取UBI卷2，将备份的参数恢复至参数文件；9.应用程序正常运行，当参数变化时将参数备份至UBI卷2。本发明专利技术可减少系统分区被破坏发生故障的概率，提高了分区损坏、挂载失败时的自恢复能力；减少用户参数的丢失，确保重要数据不丢失。

【技术实现步骤摘要】
嵌入式Linux的文件系统分区及数据读写方法
本专利技术涉及Linux系统的数据存储管理领域，特别是涉及一种基于NANDFlash存储器和UBIFS文件系统的嵌入式Linux的文件系统分区及数据读写方法。
技术介绍
目前Linux操作系统由于源码开放及技术成熟，从而大量使用在嵌入式产品的软件设计中。而嵌入式Linux的文件系统也由最初的jiffs2、yaffs2等系统发展到目前的UBIFS文件系统。UBIFS是Nokia工程师在theuniversityofSzeged大学帮助下开发的新的flashfilesystem，被认为是jiffs2文件系统的下一代。UBIFS涉及了三个子系统：1、MTD子系统，提供对flash芯片的访问接口，MTD子系统提供了MTDdevice的概念，比如/dev/mtdx，MTD可以认为是rawflash。MTD在内核层的API是structmtd_device、而用户空间的API接口是/dev/mtd0，这些接口提供了设备信息，读写可擦除块，擦除一个可擦除块，标记一个可擦除块是坏块，检查可擦除块是否是坏块。但是，MTD的API并不隐藏坏的可擦除块、也不做任何损耗平衡。2、UBIsubsystem，为flashdevice提供了损耗平衡以及坏块管理，UBI(UnsortedBlockImages)的内核API是include/mtd/ubi-user.h，用户空间的则是/dev/ubi0，提供损耗平衡，隐藏坏块，允许运行时容量创建、删除和修改，有点类似LVM功能。3、UBIFS文件系统，工作于UBI之上。目前常规Linux+UBIFS文件系统的MTD分区是这样的：将MTD分为2个区，其中第一区存放BootStrap、uboot及kernel，该区只读、长度8M，第二区存放rootfs(UBIFS)文件系统，长度为所有剩余长度，是可读/写的。系统启动时，先加载BootStrap，BoostStrap加载uboot，并把控制权交由uboo，uboot加载kernel再将控制权交由kernel，kernel启动后挂载根文件系统rootfs(ubifs)，之后由启动角本启动应用程序。UBIFS文件系统属于日志型文件系统，无论速度、性能还是对NANDFlash的损益均衡都相对于jiffs2和yaffs2有了很大的改变。但UBIFS文件系统需要经常记录日志，在设备突然停电而系统又正在进行日志记录时，往往由于没有操作完而中断，会导致很多“unstablebits(不稳定位)”出现，这些“unstablebits”每次读取结果可能为1也可能为0，造成文件系统的数据校验不一致，导致系统挂载失败。在实际应用中，还有一些作法是分为三个区，即第一区存放BootStrap、uboot及kernel，该区只读、长度8M，第二区存放rootfs(UBIFS)文件系统，长度为32M，是可读/写的，第三个分区为用户数据分区，长度为剩余长度，是可读写的。将rootfs与用户数据分离的作法一定程度上可以保护rootfs不被破坏，增加系统健壮性，但用户数据区并未实现动态挂载、以及挂载失败后的恢复，还是可能出现系统不能正常运行的问题。
技术实现思路
为解决现有的UBI文件系统在抗掉电能力方面的不足，本专利技术通过将内核NANDFlash划分为系统分区和用户分区，动态挂载用户分区，并对挂载结果进行准确判断，如果挂载失败通过mtd-utils、ubi-utils等工具格式化用户分区，之后重新挂载用户分区，并通过mtd-utils恢复用户数据等，进一步提高嵌入式linux下文件系统的健壮性以及用户数据的安全性。本专利技术所采用的技术方案如下：嵌入式Linux的文件系统分区及数据读写方法，基于NANDFlash存储器和UBIFS文件系统，包括以下步骤：步骤1、设置内核NANDFlash分区，用于实现用户数据分区与系统数据分区的分离；步骤2、启动嵌入式Linux设备，Kernel启动后自动挂载rootfs，并启动应用程序；步骤3、应用程序启动后使用mount命令挂载用户数据分区至根目录下结点/userdata，如果挂载成功则转步骤6，否则转下一步；如果能挂载成功说明系统之前运行正常，用户数据分区没有损坏、无数据丢失；如果挂载不成功可能由于上次意外停电导致用户数据分区损坏，则需执行后面的步骤4、5来清除错误重新挂载；步骤4、使用mtd-utils工具包中的flash_erase擦除用户数据分区，使用ubi-utils工具包中的ubiformat格式化用户数据分区；步骤5、使用ubi-utils工具包挂载用户数据分区为UBI卷1，并转步骤3；步骤6、使用ubi-utils工具包挂载参数备份分区为UBI卷2，用于实现基于UBI的参数备份；步骤7、应用程序校验/userdata目录下的参数文件是否正确，如果正确转步骤9，否则转下一步；步骤8、读取UBI卷2，将其中备份的参数恢复至参数文件；步骤9、应用程序正常运行，当参数变化时使用ubi-utils工具包中的ubiformat-f命令将参数备份至UBI卷2。优选地，步骤1中将内核NANDFlash设置为四个分区，分区的大小与其要存储的内容相适应。优选地，所述四个分区中分区1存储系统映像，分区2存储基于UBI卷的参数备份，分区3存储rootfs根文件系统和应用程序，分区4存储用户数据。优选地，步骤3中通过分析/proc/mounts判断挂载是否成功。优选地，步骤5、步骤6中使用ubi-utils工具包中的ubiattach、ubimkvol进行挂载。优选地，步骤7中应用程序校验/userdata目录下的参数文件是否正确的方法是：采用参数的开头、结尾，以及CRC校验。用户数据一般包含参数和数据，其中参数是指系统运行所需的各类配置、参数，参数丢失将导致系统运行故障，故需使用另外一种方式存储于mtd1，而数据是指应用程序运行过程中存储的运行数据，丢失是可接受的。步骤6、7、8、9中使用基于UBI卷的参数备份是因为其它类似的读写NANDFlash指令如nandwrite、dd、nanddump都没有坏块隐藏和损耗平衡功能。本专利技术的有益效果如下：1、用户分区与系统分区的分离设计，可以大大减少系统分区被破坏、导致系统启动时发生故障的概率；2、由应用程序动态地挂载和处理挂载结果，提高了分区损坏、挂载失败时的自恢复能力；3、用户参数的备份，在挂载失败需要格式化时、可以确保大大减少用户参数的丢失；4、使用基于UBI卷的参数备份方法可以更好地隐藏坏块和保证损耗平衡；5、使用基于UBI卷的参数备份方法可以独立于任何文件系统，对数据进行原始读写，与文件系统形成原子操作，确保重要数据不丢失。附图说明图1是本专利技术的逻辑流程框图。具体实施方式下面结合附图，具体说明本专利技术的实施方式。如图1所示，是本专利技术的逻辑流程框图。嵌入式Linux的文件系统分区及数据读写方法，基于NANDFlash存储器和UBIFS文件系统，包括以下步骤：步骤1、设置内核NANDFlash分区，用于实现用户数据分区与系统数据分区的分离。本实施例以128M字节NANDFlash为例，将内核NANDFlash分为四个分区，具体的分区方式如下表所示。名称本文档来自技高网...

【技术保护点】
嵌入式Linux的文件系统分区及数据读写方法，基于NAND Flash存储器和UBIFS文件系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、设置内核NAND Flash分区，用于实现用户数据分区与系统数据分区的分离；步骤2、Kernel启动后自动挂载rootfs，并启动应用程序；步骤3、使用mount命令挂载用户数据分区至根目录下结点/userdata，如果挂载成功则转步骤6，否则转下一步；步骤4、使用mtd‑utils工具包中的flash_erase擦除用户数据分区，使用ubi‑utils工具包中的ubiformat格式化用户数据分区；步骤5、使用ubi‑utils工具包挂载用户数据分区为UBI卷1，并转步骤3；步骤6、使用ubi‑utils工具包挂载参数备份分区为UBI卷2；步骤7、应用程序校验/userdata目录下的参数文件是否正确，如果正确转步骤9，否则转下一步；步骤8、读取UBI卷2，将其中备份的参数恢复至参数文件；步骤9、应用程序正常运行，当参数变化时使用ubi‑utils工具包中的ubiformat‑f命令将参数备份至UBI卷2。

【技术特征摘要】
1.嵌入式Linux的文件系统分区及数据读写方法，基于NANDFlash存储器和UBIFS文件系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、设置内核NANDFlash分区，用于实现用户数据分区与系统数据分区的分离；步骤2、Kernel启动后自动挂载rootfs，并启动应用程序；步骤3、使用mount命令挂载用户数据分区至根目录下结点/userdata，如果挂载成功则转步骤6，否则转下一步；步骤4、使用mtd-utils工具包中的flash_erase擦除用户数据分区，使用ubi-utils工具包中的ubiformat格式化用户数据分区；步骤5、使用ubi-utils工具包挂载用户数据分区为UBI卷1，并转步骤3；步骤6、使用ubi-utils工具包挂载参数备份分区为UBI卷2；步骤7、应用程序校验/userdata目录下的参数文件是否正确，如果正确转步骤9，否则转下一步；步骤8、读取UBI卷2，将其中备份的参数恢复至参数文件；步骤9、应用程序正常运行，当参数变化时使用ubi-utils工具包中的ubiforma...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明刚，
申请(专利权)人：积成电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37