[发明专利]一种轻量级嵌入式文件系统的实现方法

说明书

本发明公开了一种轻量级嵌入式文件系统的实现方法，包括将设备存储空间划分为不同类型的簇，簇包括目录项簇和文件内容簇，目录项簇用于存储文件和/或目录的索引信息，文件内容簇用于存储文件数据，系统上电时，扫描并缓存每个簇的簇标识，通过读取簇标识判断簇类型，判断簇内容是否合法，完成上电流程。本文件系统采用元数据分散存储方式，降低了对系统RAM容量的需求，利用分散存储文件索引值的方式代替传统链表式文件维护方式，逻辑复杂度低，文件访问效率高。

技术领域

本发明涉及计算机数据存储技术，尤其是一种轻量级的嵌入式文件系统。

背景技术

在计算机系统中，文件系统是在存储设备上组织数据的一种方法，该种方法采用文件的方式将存储设备上的客户数据抽象成一些互相关联的“对象”，然后以一定的数据结构将这些“对象”组织起来，并提供一定的方法对这些“对象”进行访问，从而实现对客户数据存储访问的管理。从系统角度来看，文件系统是对文件存储设备的空间进行组织和分配，负责文件存储并对存入的文件进行检索的系统。

文件系统一般采用目录和文件的方式管理存储数据。目录结构通常采用“树状结构”，即目录由顶层开始，每一级目录下可以放置多个子目录，由此形成分层级的“树状”目录结构，而文件则被放置在分层级树状结构的某一处分支上。文件系统使用专门的数据结构记录，维护该树状结构。

主流文件系统一般将文件划分为多个长度较小的“分片”，称为“簇”。文件系统通过对多个簇的管理实现对文件内容的访问控制。一个文件包含多个簇，隶属于同一文件的簇一般通过链表数据结构来维护。记录目录树状结构的数据和记录文件链表关系的数据统称“元数据”。元数据同样存储在存储设备上，一般是存储在存储设备的特殊区域中。

系统通过文件所在目录位置(即路径名)以及文件名来索引文件，然后通过文件内部偏移量来访问文件内容，其步骤大致如下：

1)系统解析文件路径名，在树状结构中查找路径所在位置，然后利用文件名进行查找，从树状结构的节点中取得该文件第一个簇的索引号；

2)系统通过文件内部偏移量计算出要访问的文件内容隶属于该文件的第几个簇；

3)系统从该文件的第一个簇开始访问，由于每个文件簇都包含文件下一个簇的索引号，由此系统可以找到当前该文件内部偏移量对应的簇；

4)系统读取或写入找到的簇，完成对文件内容的访问。

以上是主流文件系统的实现方式，该种方式在系统资源较为充足的平台上已被证明是高效稳定的，但在系统资源严重受限的一些嵌入式平台上，该种实现方式并不适合，原因如下：

1)主流文件系统的元数据需在上电时读取到系统RAM中缓冲起来，而某些小型嵌入式平台的RAM空间很小，无法容纳元数据；

2)主流文件系统为了支持复杂的目录结构，一般会采用较为复杂的数据结构来维护“元数据”。而对小型嵌入式系统来说，并不需要支持复杂的目录结构，而且小型系统的处理器运算能力有限，采用复杂的数据结构反而降低了效率。

发明内容

基于现有技术的上述缺陷，本发明提供一种逻辑简单、占用运行内存小、数据访问效率高、对代码存储器要求低的轻量级嵌入式文件系统实现方法。

本发明能够以多种方式实现，包括方法、系统、设备、装置或计算机可读介质，在下面论述本发明的几个实施例。

一种轻量级嵌入式文件系统的实现方法，包括将设备存储空间划分为不同类型簇，簇包括目录项簇和文件内容簇，目录项簇用于存储文件和/或目录的索引信息，文件内容簇用于存储文件数据，系统上电时，扫描并缓存每个簇的簇标识，通过读取簇标识判断簇类型，判断簇内容是否合法，完成上电流程。

进一步地，所述目录项簇存储的元数据内容包括父目录名、本目录名或文件名、本目录或文件所在层级。