摘要：cf卡是一种基于flash技术的容量大、携带方便的存储介质，已在嵌入式系统等领域得到广泛的应用；但是，有限的擦写次数极大地限制了cf卡的使用寿命。trueffs通过一系列算法，能够延长cf卡的使用寿命，提高cf卡的使用效率。文章介绍了trueffs的原理，在cf卡上实现trueffs的方法，并对trueffs的性能进行了分析。

    关键词：trueffs 损耗均衡 闪速存储器 cf卡

    闪速存储器最大的一个缺点就是寿命有限。可擦除的次数因芯片厂商而有所不同，一般都在1万～10万次左右。为了延长闪速存储器的寿命，提高使用效率，msystems公司推出了trueffs系统。它为种类繁多的闪速存储器提供了统一的块设备接口，并且具有可重入、线程安全的特点；支持大多数流行的cpu架构，如powerpc、mips、arm、x86、68k等。

    由于个性鲜明的闪速存储器越来越受到嵌入式系统工程师的青睐，业界流行的嵌入式实时操作系统vxworks已将trueffs作为自身的一个可裁减的模块。目前该模块的版本为2.0，支持intel、amd、toshiba、fujitsu等厂家生产的大多数型号的闪速存储器和flash卡，用户只需要更改少量代码，甚至可直接调用；但是，该模块对如今风靡的cf卡缺乏支持。

    cf卡采用了flash技术。形象地说，cf卡就是由若干片闪速存储器外加一个管理器组成；但是，cf卡具有携带方便、易于升级、存储量大、抗震性好、兼容性佳等优点。目前，cf卡标准已经达到1.4版本，容量从最早的2mb到现今的1gb。然而，有限的擦写闪数是闪速存储器遗传给cf卡的先天缺陷。本文介绍如何在cf上实现trueffs系统，硬件平台以powerpc处理器（mpc8250，motorola公司）为cpu，嵌入式操作系统是vxworks。

    1 trueffs的结构

    trueffs本身并不是一个文件系统，需要在trueffs之上加载dos文件系统才能使用，否则毫无意义。trueffs屏蔽了下层存储介质的差异，为开发者提供了统一的接口方式。应用程序对存储设备的读写就对像对拥有dos文件系统的磁碟设备的操作一样。

    如图1所示，trueffs由1个核心层和3个功能层组成：编译层、mtd层（memory technoilogy driver）、socket层。

    翻译层主要实现trueffs和dos文件系统之间的高级交互功能，管理文件系统和flash中各物理可擦块的关系，以及trueffs中各种智能化处理功能，例如块映射、损耗均衡（wear-leveling）等。目前有三种不同的翻译层模块可供选择。选择哪一种模块要根据使用的flash介质采用nor技术、还是nand技术，或者ssfdc技术而定。

    mtd层实现对具体的flash进行读、写、擦、id识别、映射等驱动，并设置与flash密码相关的一些参数。vxworks的trueffs已经包括了支持intel、amd、toshiba等厂商的大多数flash芯片的mtd层驱动。新的器件需要编写新的mtd层驱动。

    socket层提供了trueffs和硬件之间的接口服务，负责电源管理、检测设备插拔、硬件写保护、窗口管理和向系统注册socket等。

    核心层将其它三层有机结合起来，处理全局问题，例如信息量、计时器、碎片回收和其它系统资源等。

    我们最关心的是mtd层和socket层。vxworks只提供了编译后的二进制形式的核心层和翻译层驱动。在实现trueffs应用之间，先介绍一下trueffs的原理。

    2 trueffs原理

    2．1 损耗均衡

    闪速存储器不能无限次重复使用。它的每个扇区的擦除次数虽然很大，但却有限；因此，随着使用次数的加长，它最终会变成只读状态，所以应该尽最大 可能延长它的寿命。行之有效的方法就是平衡使用所有的存储单元，而不让某一单元过度使用。这种技术被称之为损耗均衡。trueffs使用一种基于一张动态维护表的存储器——块映射的翻译系统来实现损耗均衡技术。当块数据被修改、移动或碎片回收后，这张维护表会自动调整。

    然而，如果存储在flash上的一些数据本质上是静态的，就会产生静态文件锁定问题。存储这些静态数据的区域根据不会被轮循使用，其它区域就会被更频繁地使用，这将降低flash期望的生命值。trueffs通过强制转移静态区域的方法成功克服了静态文件锁定问题。因为映射表是动态的，trueffs能够以对文件系统不可见的方式转移这些静态数据区域。由于绝对强制损耗均衡方式会对性能产生一些负面影响，所以trueffs采取了一种非绝对损耗均衡算法。它保证