Кіріспе
Журналдық құрылымды файл жүйесі (Log structured file system) – Linux операциялық жүйесінде NOR флеш жады құрылғыларында пайдалануға арналған журналдық құрылымды файл жүйесі. Оның орнына JFFS2 келді.
The Journaling Flash File System (or JFFS) is a log structured file system for use on NOR flash memory devices on the Linux operating system. It has been superseded by JFFS2.
Дизайн
Жазу алдында флэш жад (әсіресе NOR флэш) өшірілуі керек. Өшіру процесінің бірнеше шектеулері бар:
Өшіру өте баяу (әдетте бір өшіру блогы үшін 1–100 мс, бұл сол аймақтан деректерді оқудан 103–105 есе баяу). Флэш жадты тек үлкен сегменттерде (әдетте 64 КиБ немесе одан да көп) өшіруге болады, ал оны кішірек блоктарда (көбінесе 512 байт) оқуға немесе жазуға болады. Флэш жадты тозудың алдында шектеулі рет (әдетте 103–106) ғана өшіруге болады. Бұл шектеулер флэш жадқа оқу және жазу арасындағы айқын асимметрияны тудырады. Керісінше, магниттік дискілерде оқу және жазу шамалы симметриялы: оқу жылдамдығы және жазу жылдамдығы шамалы дерлік бірдей (өйткені екеуі де дискінің айналу жылдамдығымен шектеледі), кіші блоктар мен секторларды (әдетте 512 немесе 4096 байт) оқуға және жазуға болады, ал магниттік тасымалдағыштарға жазу мен қайта жазудың нақты шегі жоқ. Магниттік тасымалдағыштарда пайдалану үшін жасалған ext2 немесе FAT сияқты дәстүрлі файлдық жүйелер әдетте өз дерек құрылымдарын өзгертеді, inode-тар мен каталогтар сияқты дерек құрылымдарын әр өзгерістен кейін дискіде жаңартады. Бұл тозуды теңестірудің жеткіліксіздігі кәдімгі файлдық жүйелерді флэш құрылғыларында оқу-жазу үшін қолайсыз етеді. JFFS флэш құрылғысын дөңгелек журнал ретінде қарастыра отырып, тозуды теңестіреді. Файлдар мен каталогтарға енгізілген барлық өзгерістер журналдың соңына түйіндер түрінде жазылады. Әрбір түйінде метадеректерді қамтитын тақырып бірінші болып жазылады, содан кейін файл деректері (бар болса). Түйіндер тақырыптағы офсеттік көрсеткіштермен тізбектеледі. Түйіндер жарамды күйде басталады, содан кейін олардың жаңа нұсқасы жасалғанда ескіреді. Файл жүйесіндегі бос орын – журналдың соңы мен басы арасындағы аралық. Бұл орын азайғанда, қоқыс жинағыш жарамды түйіндерді бас жағынан соңына көшіріп, ескіргендерін өткіріп жібереді, осылайша орынды босатады.
Erasing is very slow (typically 1–100 ms per erase block, which is 103–105 times slower than reading data from the same region). It is only possible to erase flash in large segments (usually 64 KiB or more), whereas it can be read or written in smaller blocks (often 512 bytes). Flash memory can only be erased a limited number of times (typically 103–106) before it becomes worn out. These constraints combine to produce a profound asymmetry between patterns of read and write access to flash memory. In contrast, magnetic hard disk drives offer nearly symmetrical read and write access: read speed and write speed are nearly identical (as both are constrained by the rate at which the disk spins), it is possible to both read and write small blocks or sectors (typically 512 or 4096 bytes), and there is no practical limit to the number of times magnetic media can be written and rewritten. Traditional file systems, such as ext2 or FAT which were designed for use on magnetic media typically update their data structures in place, with data structures like inodes and directories updated on disk after every modification. This concentrated lack of wear levelling makes conventional file systems unsuitable for read write use on flash devices. JFFS enforces wear levelling by treating the flash device as a circular log. All changes to files and directories are written to the tail of the log in nodes. In each node, a header containing metadata is written first, followed by file data, if any. Nodes are chained together with offset pointers in the header. Nodes start out as valid and then become obsolete when a newer version of them is created. The free space remaining in the file system is the gap between the log's tail and its head. When this runs low, a garbage collector copies valid nodes from the head to the tail and skips obsolete ones, thus reclaiming space.