[发明专利]安全日志文件系统及其实现方法和介质

说明书

本发明提供了一种安全日志文件系统及其实现方法和介质，包括：文件配置模块：将文件和文件夹分配到目录项，所述目录项包括文件名、大小和文件内容起始地址，所述目录项作为目录文件内容存放在数据区；转换模块：进行逻辑地址到物理地址的映射、断电恢复、垃圾回收和磨损均衡；提供虚拟的磁盘，使得上层应用直接使用基于闪存的存储设备；存储模块：根据混合性的闪存转换层思想，把逻辑块分成数据块和日志块，所述数据块采用块级别映射，用于存储数据；所述日志块采用页级别映射，用于存储更新。本发明提出的设计方案契合了需求并在已有的基础上加以创新，有较强的可操作性与扩展性。

技术领域

本发明涉及嵌入式文件系统优化技术领域，具体地，涉及一种安全日志文件系统及其实现方法和介质。

背景技术

实现功能安全文件系统的基本思想是采用基于日志的面向事务文件系统。由于磁盘文件系统数据结构如目录结构、空闲指针可能会因系统崩溃而不一致。在操作系统采用基于日志技术之前，通常要适当地修改这些结构。一个典型操作如文件创建可能会涉及修改文件系统内许多结构。修改目录结构，分配文件控制块与数据块，减少这些块的空闲计数。这些修改可能因系统崩溃而中断，从而产生了数据的不一致。例如，空闲计数可能表示文件控制块已分配，但是目录结构还没有指向该文件控制块。除非使用一致性检查程序，否则该文件控制块可能就丢失了。虽然可以允许数据结构损坏再通过恢复来修补，但是这样做会有许多问题。一个问题是一致性检查可能无法修复结构，从而导致文件甚至整个目录丢失。一致性检查需要人工干预来解决冲突，也会给工作上带来不便，浪费了大量时间。

近几年来，虽然很多公司和研究机构尝试着将事务型操作引入文件系统中来确保数据存储的可靠性，但目前全世界成熟的事务性文件系统并不多，可参考的资料也相当少。在已寻找到资料中第一种是基于EXT4文件系统所修改的，其特征在于所述内存日志文件系统包括在内存中构建映射硬盘分区EXT4文件系统日志区的内存日志区的内存日志区构建模块、当硬盘分区挂载时将硬盘分区中日志区文件读入到内存日志区，当硬盘分区卸载时将内存日志区作为日志区文件写入硬盘的日志文件刷新模块以及在硬盘分区卸载后将映射硬盘分区EXT文件系统的内存日志区写入另一硬盘分区日志区的日志区回写模块。相较于本技术方案基于FAT文件系统的做法，其适用的范围略显狭窄，可拓展性不强，不太适合嵌入式领域的应用。第二种则更倾向利用外部硬件，比如备用电池组来确保数据写入的原子性，因此产生的成本较高，也不适用于较小规模或预算有限的嵌入式设备。

专利文献CN103514260A(201310350603.X)公开了一种基于EXT4文件系统的内存日志文件系统，所述内存日志文件系统包括用于在内存中构建映射硬盘分区EXT4文件系统日志区的内存日志区的内存日志区构建模块、用于当硬盘分区挂载时将硬盘分区中日志区文件读入到内存日志区，当硬盘分区卸载时将内存日志区作为日志区文件写入硬盘的日志文件刷新模块以及用于在硬盘分区卸载后将映射硬盘分区EXT4文件系统的内存日志区写入另一硬盘分区日志区的日志区回写模块。该专利中所基于的文件系统为EXT4文件系统，而本发明所基于的为FAT文件系统。该专利在内存中构建映射硬盘分区EXT4文件系统的日志区，而本方案选择将安全文件夹与相关的簇链文件放置在底层存储器上，同时利用两种缓存方法相当程度上抵消了其带来的不利影响。

专利文献CN108703796A(2018105885222.2)提供一种安全增强型日志文件系统，涉及Linux日志文件系统领域，本发明主要包括以下两个部分：BBU高速存储设备和数据写时重定向机制。该专利中为确保日志文件系统日志写入的完整性增加了额外的硬件辅助，这大幅提高了成本，不适用于小型的嵌入式系统方案。该专利是一种涉及Linux日志文件系统的解决方案，而本方案基于的FAT文件系统适用范围更广，性能也比较优异。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种安全日志文件系统及其实现方法和介质。

根据本发明提供的安全日志文件系统，包括：