UBIFS文件系统说明文档

注意：在了解UBIFS之前一定要注意到UBIFS和任何传统的文件系统是不一样的：UBIFS不是运行在block device之上的(如hard disk，MMC/SD卡，USB flash等)。UBIFS是运行于raw flash之上，请在开始认识UBIFS前确保理解raw flash这个概念。UBIFS是建立在MTD device基础上的，而不是block device上的。

简介：UBIFS是由NOKIA工程师在赛格德大学帮助下开发的新的Flash文件系统，UBIFS是JFFS2文件系统的下一代产品。JFFS2运行在MTD设备之上，而UBIFS则只能工作于UBI volume之上。UBIFS涉及三个子系统：1.MTD子系统，提供对Flash芯片的访问接口，MTD子系统提供了MTD 设备的概念，比如/dev/mtdx，MTD可以认为是raw flash。2.UBI子系统，为Flash设备提供了耗损均衡(wear leveling)和卷管理(volume management)功能； UBI工作在MTD设备之上，提供了UBI volume；UBI是MTD设备的高层次表示，对上层屏蔽了一些直接使用MTD设备需要处理的问题，比如损耗均衡以及坏块管理。3.UBIFS文件系统，工作于UBI之上的文件系统。

UBIFS的主要特点：1.可扩展性:UBIFS对Flash 尺寸有着很好的扩展性,也就是说mount时间，内存消耗以及I/O速度都不依赖于Flash 的尺寸，UBIFS可以很好的运行在GB级的 Flashe设备上，当然UBI本身还是有扩展性的问题，但是无论如何UBI/UBIFS都比JFFS2的可扩展性好。如果UBI成为瓶颈，可以改进UBI而不需改变UBIFS本身。2.快速mount:不像JFFS2文件系统，UBIFS在mount阶段不需要扫描整个文件系统，UBIFS mount的时间只是毫秒级，时间不依赖与Flash的尺寸；然而UBI的初始化时间是依赖Flash的尺寸的，因此必须把这个时间考虑在内。3.write back支持:回写或者延迟写，与JFFS2文件系统的立即写入内存(write through)相比可以显著的提高文件系统的吞吐量。4.异常unmount适应度:UBIFS是日志文件系统，可以容忍突然掉电以及unclean重启； UBIFS通过replay日志来恢复unclean unmount。在这种情况下replay会消耗一些时间，因此mount时间会稍微增加，但是replay过程并不会扫描整个Flash介质，所以UBIFS的异常mount时间大概在几分之一秒。5.快速I/O操作:即使我们不使能 write back(在unmount时使用-o sync mount选项)， UBIFS的性能仍然接近JFFS2；JFFS2的同步I/O是非常惊人的，因为JFFS2不需要在flash上维护indexing data结构，所以就没有因此而带来的负担，而UBIFS恰恰是有index数据的，UBIFS之所以够快是因为UBIFS提交日志的方式：不是把数据从一个地方移动到另外一个位置，而只是把数据的地址加到文件系统的index，然后选择不同的eraseblock作为新的日志块，此外还有multi headed日志方式等技巧。6.On the flight compression:存储在Flash介质上的数据是压缩的，同时也可以灵活的针对单个文件来打开关闭压缩。例如，可能需要针对某个特定的文件打开压缩；或者可能缺省方式下支持压缩，但是对多媒体文件则关闭压缩。7.可恢复性:UBIFS可以从index破坏后恢复； UBIFS中的每一片信息都用一个header来描述，因此可以通过扫描整个Flash介质来重构文件系统，这点和JFFS2非常类似。想像如果你擦除FAT文件系统的FAT表，对于FAT文件系统来说是致命的错误，但是如果擦除UBIFS的index，你仍然可以重构文件系统，当然这需要使用一个用户空间程序来做恢复8.完整性:UBIFS通过把checksum写到flash 介质上来保证数据的完整性，UBIFS不会无视损坏的文件数据或meta data；缺省的情况，UBIFS仅仅检查meta data的CRC，但是你可以通过mount选项，强制进行data CRC的检查。UBIFS的可扩展性UBIFS文件系统的所有数据结构都是使用tree，UBIFS对flash尺寸大小在算法上是可扩展的。然而UBI复杂度随着Flash size线性增长，因此UBI加UBIFS整体上是线性增大的。但是UBIFS的作者认为可以创建一个新的UBI2，克服当前UBI的线性增长，当前的 UBI实现适和2~16GiB大小