# YAFFS 文件系统

YAFFS（Yet Another Flash File System）是一个专门为 NAND Flash 存储器设计的嵌入式日志型文件系统，适用于大容量的存储设备，并且是在 GPL 协议下发布，可在其网站免费获得源代码。

YAFFS 是基于日志的文件系统，提供磨损平衡和掉电恢复的健壮性。它还为大容量的 Flash 芯片做了很好的调整，针对启动时间和 RAM 的使用做了优化，它适用于大容量的存储设备。

# NAND Flash 与 NOR Flash 的区别

NOR Flash 是 Intel 公司 1988 年开发出了 NOR Flash 技术。NOR Flash 的特点是芯片内执行（XIP，Execute In Place），这样应用程序可以直接在 NOR Flash 闪存内运行，不必再把代码读到系统 RAM 中。NOR Flash 的传输效率很高，在 1～4MB 的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

NAND Flash 结构是东芝公司在 1989 年发布的，其内部采用非线性宏单元模式，因此为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。NAND Flash 存储器具有容量大、写入和擦除速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应用，如嵌入式产品中包括数码相机、MP3 随身听记忆卡、体积小巧的 U 盘等。

两种 FLASH 具有相同的存储单元，工作原理也一样，为了缩短存取时间并不是对每个单元进行单独的存取操作，而是对一定数量的存取单元进行集体操作，NAND FLASH 各存储单元之间是串联的，而 NOR FLASH 各单元之间是并联的，为了对全部的存储单元进行有效管理，必须对存储单元进行统一编址。NAND FLASH 的全部存储单元分为若干个块，每个块又分为若干个页，每个页是 512 字节或 2048 字节，就是 512 或 2048 个 8 位数，就是说每个页有 512 或 2048 条位线，每条位线下有 8 个存储单元，那么每页存储的数据正好跟硬盘的一个扇区存储的数据相同，这是设计时为了方便与磁盘进行数据交换而特意安排的，那么块就类似硬盘的簇，容量不同，块的数量不同，组成块的页的数量也不同。在读取数据时，当字线和位线锁定某个晶体管时，该晶体管的控制极不加偏置电压，其他的 7 个都加上偏置电压而导通，如果这个晶体管的浮栅中有电荷就会导通使位线为低电平，读出的数就是 0，反之就是 1。NOR FLASH 的每个存储单元以并联的方式连接到位线，方便对每一位进行随机存取，并且具有专用的地址线，可以实现一次性的直接寻址，缩短了 NOR FLASH 对处理器指令的执行时间。

在 NAND FLASH 闪存中每个块的最大擦写次数是一百万次，而 NOR FLASH 的擦写次数是十万次。与 NOR FLASH 相比 NAND FLASH 存储器具有 10 比 1 的块擦除周期优势，典型的 NAND FLASH 块尺寸要比 NOR FLASH 器件小 8 倍，每个 NAND FLASH 存储器块在给定的时间内的删除次数要少一些，并且 NAND FLASH 控制器接口相对简单。

# YAFFS 专用术语

Page：页单元为基础操作（读操作或写操作或坏块标记）的寻址单元，包括通用区和扩展区，通用区主要用于存储数据，扩展区主要用于存储标记性信息；

Block：块单元为擦除操作的寻址单元；

OOB：存在于扩展区，其中包括 ECC、坏块标记、YAFFS 标记等，通常每 512 字节对应 16 字节的 OOB 区，每 2048 字节对应 64 字节的 OOB 区；

YAFFS2 模式下的 YAFFS 标记：

• 4 字节 32-bit 的数据块 ID。
• 4 字节 32-bit 的对象 ID。
• 2 字节本数据块内数据字节数量。
• 4 字节本块的序列号。
• 3 字节标记区的 ECC。
• 12 字节数据区的 ECC（每 256Byte 数据产生 3Byte 的 ECC）。

Chunk：YAFFS 的寻址单元，通常与 Page 大小一致；

Object：YAFFS 对象，通常包括文件、路径、链接、设备等。

常用 NAND Flash 的物理存储单元的阵列组织结构，以 SAMSUNG 公司 K9F4G08 的 NAND Flash 为例，K9F4G08 物理存储单元阵列结构示意图，如下图所示。

# Memory Technology Device（MTD）

MTD（Memory Technology Device）即内存技术设备，为了使新加入的存储设备的驱动更加简单，MTD 子系统为存储器操作提供了一个抽象层，此子系统为驱动程序与上层系统提供通用接口，可以确保操作所有的存储器（NAND，OneNAND，NOR，AG-AND，具有 ECC 功能的 NOR 等）使用相同的 API，硬件驱动程序不需要关心具体的数据存储格式，只需要提供基础性的操作，如读操作，写操作和擦除操作等。

MTD 设备既不属于字符设备也不属于块设备，MTD 设备与块设备的对比，如下表所示。

SylixOS 中 MTD 子系统源码位于“libsylixos/SylixOS/fs/mtd”，其中主要使用了 MTD 子系统的 MTD 原始设备层，Flash 硬件驱动层包括了 NOR Flash 驱动以及 NAND Flash 驱动，其中 NAND Flash 驱动源码则位于 BSP 包中的“SylixOS/driver/mtd/nand”。

# YAFFS 分区

在 SylixOS 中 YAFFS 文件系统通常有两个分区分别为/yaffs2/n0 与/yaffs2/n1，其中 n0 为 boot 区，主要存放设备固件及一些常用配置文件，n1 为 comm 区，主要存放通用文件。

YAFFS 文件系统示例目录结构：

# ls
tmp                var                 root                home                apps
sbin                bin                 usr                 lib                 qt
ftk                 etc                 boot                usb                 yaffs2
proc                media               mnt                 dev
# cd yaffs2/
# ls
n1              n0
# ll n0
drwxr-xr-- root     root     Mon Jul 27 14:12:39 2015           boot/
drwxr-xr-- root     root     Mon Jul 27 14:14:58 2015           etc/
drw-rw-rw- root     root     Tue Aug 04 10:55:20 2015           lost+found/
      total items : 3
# ll n1
drwxr-xr-- root     root     Thu Jul 30 10:03:41 2015           qt/
drwxr-xr-- root     root     Thu Jul 30 10:03:41 2015           lib/
drwxr-xr-- root     root     Thu Jul 30 10:03:41 2015           usr/
drwxr-xr-- root     root     Thu Jul 30 10:03:41 2015           bin/
drwxr-xr-- root     root     Thu Jul 30 10:03:41 2015           tmp/
drwxr-xr-- root     root     Thu Jul 30 10:03:41 2015           sbin/
drwxr-xr-- root     root     Thu Jul 30 10:03:41 2015           apps/
drwxr-xr-- root     root     Thu Jul 30 10:03:41 2015           home/
drwxr-xr-- root     root     Thu Jul 30 10:03:41 2015           root/
drwxr-xr-- root     root     Thu Jul 30 10:03:41 2015           var/
drw-rw-rw- root     root     Tue Aug 04 10:55:20 2015           lost+found/
      total items : 12

n0 分区示例目录结构说明：

• boot：引导加载器所需文件目录。
• etc：配置文件（passwd，group，shadow，startup.sh 等）目录。

n1 分区示例目录结构说明：

• qt：Qt 跨平台 C++图形用户界面目录。
• lib：动态库及内核模块目录。
• usr：用户目录，存放用户级的文件。
• bin：系统启动时需要的执行文件及可执行程序目录。
• tmp：临时文件目录，系统启动后的临时文件存放在/var/tmp。
• sbin：可执行程序的目录。
• apps：应用程序目录。
• home：普通用户的个人文件目录。
• root：系统核心文件目录。
• var：系统执行过程中经常变化的文件目录。

常用的符号链接：

/yaffs2/n0/boot    -—> /boot
/yaffs2/n0/etc     -—> /etc
/yaffs2/n1/ftk     -—> /ftk
/yaffs2/n1/qt     -—> /qt
/yaffs2/n1/lib     -—> /lib
/yaffs2/n1/usr     -—> /usr
/yaffs2/n1/bin     -—> /bin
/yaffs2/n1/sbin -—> /sbin
/yaffs2/n1/apps -—> /apps
/yaffs2/n1/home -—> /home
/yaffs2/n1/root    -—> /root
/yaffs2/n1/var     -—> /var
/yaffs2/n1/tmp     -—> /var/tmp
/yaffs2/n1/tmp     -—> /tmp

# YAFFS 命令

在 SylixOS 中，可以使用 yaffscmd 命令来操作 YAFFS 文件系统。

【命令格式】

yaffscmd volname [{bad | info | markbad | erase}]

【参数说明】

volname ：卷标名，在SylixOS系统中当前使用n0或n1
bad ：坏块信息
info ：参数信息
markbad ：标记坏块
erase ：存储器擦除

以下是 yaffscmd 命令查询参数信息的输出结果：

# yaffscmd n1 info
Device : "/n1"
startBlock......... 129
endBlock........... 1023
totalBytesPerChunk. 2048
chunkGroupBits..... 0
chunkGroupSize..... 1
nErasedBlocks...... 894
nReservedBlocks.... 16
nCheckptResBlocks.. nil
blocksInCheckpoint. 0
nObjects........... 18
nTnodes............ 0
nFreeChunks........ 57265
……

以下是 yaffscmd 命令标记坏块的输出结果：

# yaffscmd n1 markbad aa
yaffs: marking block 170 bad
mark the block 0xaa is a bad ok.

以下是 yaffscmd 命令查看坏块信息的输出结果：

[root@sylixos_station:/]# yaffscmd n1 bad
block 0xaa is bad block.

以下是 yaffscmd 命令擦除存储器的输出结果：

# yaffscmd n1 erase
yaffs volume erase ok.