您好,欢迎来到华佗小知识。
搜索
您的当前位置:首页YAFFS在雨水情遥测终端数据存储系统中的改进

YAFFS在雨水情遥测终端数据存储系统中的改进

来源:华佗小知识
第44卷第17期 2 0 1 3年9月 文章编号:1001—4179(2013)17—0049—03 人 民 长 江 Yangtze River Vo1.44.NO.17 Sep., 2013 YAFFS在雨水情遥测终端数据存储系统中的改进 姚 乾,严 华 (四川大学电子信息学院,四川成都610065) 摘要:在现有的雨水情遥测系统中,YAFFS文件系统在存储数据时采用异地更新策略,因而存在NAND Flash 存储空间利用效率低的问题。通过在YAFFS的写操作中引入覆写方法,并结合YAFFS的ECC校验技术,实 现了数据本地更新策略,提高了NAND Flash的空间利用率,实现了数据的可靠存储以及有效管理。同时,对 新的数据存储策略设计了专门的实验方案,并进行了大量的测试,结果表明,存储方式的改进不仅提高了数据 存储空间利用率,节省了存储时间,还保证了数据存储的准确性。 关键词:NAND Flash;YAFFS文件系统;覆写;本地更新;雨水情遥测 文献标志码:A 中图法分类号:TP317 由于NAND Flash存储器具有速度快、功耗低、体 积小、容量大和掉电非易失等特性,因此被广泛应用于 嵌入式系统中。嵌入式系统中,数据存储和管理的优 劣性直接影响着整个系统性能的发挥。在现有的雨水 情遥测终端机中,软件主要由系统开发人员自己编写, 性采集存储、删除操作少等特点。而YAFFS采用异地 更新数据的策略,为了存储几十字节的数据,就要删除 NAND Flash中原来的数据存储页,造成了大量存储空 间废弃。本文针对YAFFS存储雨水情数据的特点,采 用覆写方法,结合YAFFS的ECC校验技术,实现了 采集的雨水情数据直接存储到NAND Flash存储器中, 数据的存储和管理通过直接对NAND Flash硬件的操 作来实现。由于NAND Flash的硬件擦除寿命有限,如 果要考虑磨损均衡、垃圾文件回收等问题,将会大大增 加系统开发的复杂性,也很难实现数据的可靠存储以 YAFFS本地更新,大大提高了NAND Flash存储空问 的使用效率,实现了数据的可靠存储和有效管理,并且 通过试验验证了本地更新策略的可行性和可靠性。 1 YAFFS存储雨水情数据存在的问题 YAFFS是一个专门为NAND Flash存储器设计的 嵌入式日志文件系统。根据NAND Flash的硬件特点, YAFFS数据的存储以chunk为基本单位。chunk包括 及有效管理。随着4G网络的发展,水利信息化的需 求发展对数据处理的多样性、灵活性和移动性提出了 更高的要求,系统开发的复杂性和成本也随之提 高 。 对于NAND Flash存储管理的研究,国外主要侧重 数据区和备用区(OOB),数据区存储有效数据,备用 区存放ECC(Error Correction Code)校验数据和YAFFS 于空间管理算法和日志结构式文件系统兼容性,国内 则侧重于改进通用文件系统数据存储和管理的结 构 。YAFFS文件系统根据NAND Flash的硬件特 点,设计了文件系统的数据结构和文件操作,是一个专 门为NAND Flash存储器设计的嵌入式El志文件系统。 文件信息结构yaffs—Tags等。一个chunk可以对应 NAND Flash中的一页或者若干页,通常对应一页。针 对NAND Flash磨损均衡的问题,YAFFS采用异地更 新的策略,当一个chunk中的内容需要更新的时候,先 将该chunk的数据从NAND Flash中读取到内存,在内 YAFFS的设计是针对通用应用的需求,并没有针对雨 水情数据特点进行优化。在山洪灾害监测系统中,雨 存中更新数据,然后为更新后的数据分配一个新的 chunk来存储,再将原chunk删除掉,以防止某个存储 块经常被擦除,如图1所示。 水情数据具有单次采集数据量小、采集频繁、随时间线 收稿日期:2013—02—09 作者简介:姚 乾,男,硕士研究生,主要研究方向为操作系统与嵌入式系统开发。E—mail:64879927@qq.con 第17期 姚 乾,等:YAFFS在雨水情遥测终端数据存储系统中的改进 51 2bit的错误,多于2bit的错误ECC校验就不能够检测 出来了 。每个chunk的ECC校验数据占6个字节, 存储一天雨水情数据需要9个chunk,考虑到有雨情 的情况下加密采集,因此在设计的时候,一个文件容纳 一个文件头和15个chunk的数据,空间足够用于存储 雨水情数据,故在一个文件的头结构中存放15个 chunk的ECC校验数据。同时要修改YAFFS针对数 据chunk的校验程序,在对数据chunk中的数据进行 校验时,ECC数据从文件头中的ChunkEcc成员中读 取。在配置linux内核的时候,采用YAFFS提供的 ECC校验。由于文件名通常不会太长,故yaffs—Ob— jectHeader结构中name成员的大小由原来的256个字 节改为150个字节,以使文件头结构能够容纳在一个 chunk中。 在chunk的yaffs—Tags结构中有一个2bit的成员 unusedStuff,在YAFFS中未使用,故在yaffs—Tags结构 中增加如下成员: typedef struct{ unsigned PartialProg:2: }yaffs~Tags; PartialProg初始值为11B,表示该chunk的数据更 新是采用异地更新还是本地更新。若是文件中的数据 chunk,则PartialProg置0,表示数据更新采用本地更 新,存储文件头的chunk采用异地更新,相应的Partial— Prog为11 B。 3实验测试 3.1 NAND Flash空间消耗测试 根据对YAFFS的改进策略,修改YAFFS的源代 码,并移植到linux内核中,在开发板上构建起完整的 系统。以一个文件存储一天的雨水情数据,在开发板 上,分别测试YAFFS改进前后存储雨水情数据所消耗 的chunk数。结果显示,YAFFS改进前后,存储一天 的数据,文件系统中的空间消耗为567,297chunk,节 约了近48%。NAND Flash的擦除操作是相当耗时的, YAFFS改进后实现了磨损均衡同时减轻了垃圾文件 回收的压力,同时也提高了NAND Flash的使用寿命。 3.2 YAFFS本地更新的可行性与可靠性 所有的flash器件都存在位反转的现象。由于 lfash硬件的电器特性,在数据的存储和读取过程中, 可能出现一位或几位数据错误,而且NAND Flash相对 于NOR Flash等其他存储设备,出现位反转的概率相 对更大。覆写方法在数据处理中需要对一个页反复多 次的读写,这又会提高位反转的概率。 本研究在实验中进行了NAND Flash的读写测试, 以验证覆写方法是否可行。在没有采用数据校验的情 况下,每次存储16字节数据,下一次存储时,将已存入 的数据读出,在内存中加入新16字节的数据,新数据 添加在原数据的后面,然后再写入NAND Flash的同一 页,直到这一页写满,再重新分配新的页。对NAND Flash进行了15组测试,共计303 104次覆写,其中出 现读写错误32次,错误概率达到0.0105%。实验结 果如表1所示。 表1 NAND Flash覆写测试结果 序号 读写次数 错误次数 序号 读写次数 错误次数 1 2048 0 9 16384 2 2 2048 0 10 l6384 0 3 4096 0 ll 16384 1 4 4096 0 l2 16384 4 5 4096 0 13 65536 8 6 8l92 O 14 65536 10 7 8192 O 15 65536 7 8 8192 0 在YAFFS文件系统中采用本地更新策略存储小 数据时,利用YAFFS自身的ECC校验,又对NAND Flash的覆写进行了百万次测试,经过ECC校验算法 对数据处理后,YAFFS在执行本地更新时,没有出现 数据错误,如表2所示。 表2 YAFFS本地更新读写测试结果 序号 读写次数 错误次数 序号 读写次数 错误次数 1 32768 0 6 131072 0 2 32768 0 7 13l072 0 3 65536 0 8 131072 0 4 65536 0 9 13l072 0 5 65536 0 10 262144 O 4结论 由实验证明,YAFFS文件系统实现本地更新策略 后,大大提高了NAND Flash空间使用的效率,减少了 YAFFS磨损均衡和垃圾回收的压力,从而提高了系统 的性能和NAND Flash的寿命。NAND Flash覆写方法 中数据的错误率极低,结合YAFFS的ECC校验确保 了覆写数据的准确性和可靠性,达到了百万次存储操 作中无数据错误的水平,在雨水情遥测终端数据存储 系统的应用中,可以确保系统10 a数据的正确存储。 YAFFS文件系统在雨水情遥测终端中的使用,减小了 系统开发的复杂性,也实现了数据的可靠存储和有效 (下转第96页) 96 人 民 长 江 20l3年 似水电站的设计而言,也具有一定的参考价值。 参考文献: [1] 张鹏.水电站水力过渡过程的数值仿真及参数优化[D].武汉:武 汉大学水利水电学院,2007. [2] 雷恒,谭建领.MATLAB在水电站水力过渡过程计算仿真中的应 过程[M].成都:四川水力发电工程学会,1985. [5] 扬开林.电站与泵站中的水力瞬变及调节[M].北京:中国水利水 电出版社.1999. [6] 克里夫琴科著.常兆堂,周文通,吴培豪译.水电站动力装置中的 过渡过程[M].北京:水利出版社,1981 用[J].中国水运,2009,9(2):134—137. [3] 沈租诒.水轮机调节[M].北京:中国水利水电出版社,2008. [4] (加)M.H.乔德里著.陈家远,孙诗杰,张治滨译.实用水力过渡 [7] 吴荣樵,陈鉴治.水电站水力过渡过程[M].北京:中国水利水电 出版社.1997. (编辑:赵秋云) Digital simulation of hydraulic transition process by MATLAB SUN Meifeng,WANG Jia (Institute of Electric Power,North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power,Zhengzhou 4500 1 1,China) Abstract:Hydraulic transition computation,especially the rejection transient computation,is absolutely necessary for the de— sign of a hydropower station and hydraulic unit,which is also the precondition of ensuring the safe and stable operation of the sta— tion.In order to ensure the safety of load rejection transient process,based on MATLAB,this paper adopts the characteristics method of unsteady flow differential equations of pressure pipeline to conduct digital simulation of rejection transient process for a diversion pipe system with the arrangement of upstream surge—chamber and one diversion tunnel for three units.According to simulation results,the reasonable closure law of guide glade is determined,the duration curves of relevant transient parameters are obtained and the highest and lowest tank surges are calculated,so as to provide technical basis for the design and the safe and stable operation of the station. Key words:hydraulic transition process;digital simulation;MATLAB;turbine characteristics;characteristics method …一】…一—‘】…】一,-0l ,…'… 】…】…】……】…’… (上接第51页】 管理。随着4G网络的发展,水利信息化的需求会进 一[3] 应骏,江峰,李莉.嵌入式设备上的文件系统优化设计[J]电子技 术应用,2007,33(12):141—144. 步提高,YAFFS能够更有效地采集和存储图片、视 频等数据。 参考文献: [1] 邱超.实时水情预警短信平台的研究与应用[J].人民长江,2010, 41(2):43—46 [4] 孙丰,张福新 YAFFS文件系统的研究与改进[J].计算机工程, 2008,34(5):257—259. [5] H Lee.S Junk.YH Song.PCRAM—assisted ECC management for en— hanced data reliability in flash storage systems[J].IEEE transactions on consumer electronics,2012,58(3):849—856. (编辑:常汉生) [2] 张鹏,严华.水文自动监测系统中遥测数据循环存储研究[J].人 民长江,2012,43(7):7—11. Improvement of YAFFS in data storage system of Hydrology Remote Terminal Unit YAO Qian,YAN Hua (College of Electronics and Information Engineering,Sichuan University,Chengdu 6 1 0065,China) Abstract: In the existing hydrology remote system,YAFFS file system realizes data storage by remote update strategy resulting in low utilization efficiency of NAND Flash storage space.Combined with ECC check technique,the partial page programming is introduced in writing operation to realize local data update in YAFFS file system,thus the memory space utilization of NAND Flash is improved and reliable storage and effective management of data are realized.Meanwhile,a speciic experimentf is de— signed for the new data storage strategy and a large amount of tests are conducted.The test result shows that the new storage sys— tem not only improves the utilization efficiency of data storage space and saves storage time,but also guarantees the accuracy of the stored data. Key words: NAND Flash;YAFFS file system;partial page programming;update in place;remote measuring of water and rain data 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- huatuo0.cn 版权所有 湘ICP备2023017654号-2

违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务