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YAFFS

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YAFFS
개발사찰스 매닝
정식 명칭Yet Another Flash File System
기타
지원 운영 체제안드로이드, 파이어폭스 OS, 리눅스, Windows CE, pSOS, RTEMS, eCos, ThreadX, LCOS

YAFFS(Yet Another Flash File System)는 찰스 매닝이 Aleph One사를 위해 설계하고 작성한 파일 시스템이다.

YAFFS1은 이 파일 시스템의 첫 번째 버전으로, 당시의 512 바이트 페이지 크기(+ 16 바이트 여유(OOB; Out-Of-Band) 영역)를 가진 NAND 칩을 위해 설계되었다. 작업은 2002년에 시작되어 그해 말에 처음 출시되었다. 초기 작업은 Toby Churchill Ltd와 Brightstar Engineering의 후원을 받았다.

이러한 구형 칩은 일반적으로 페이지당 2~3회 쓰기 주기를 허용한다.[1] YAFFS는 이를 활용하여 특정 예비 영역 바이트에 써서 더티 페이지를 표시한다. 최신 NAND 플래시 칩은 페이지 크기가 더 커졌는데, 처음에는 2K 페이지(+ 64 바이트 OOB), 나중에는 4K 페이지가 되었으며, 더 엄격한 쓰기 요구 사항이 적용되었다. 소거 블록(128킬로바이트) 내의 각 페이지는 순차적으로 기록되어야 하며, 각 페이지는 한 번만 기록되어야 한다.

"한 번 쓰기 규칙"("write once property")을 강제하는 스토리지 시스템을 설계하는 것은 몇 가지 장점이 있다.[2]

YAFFS2는 이러한 최신 칩들을 수용하기 위해 설계되었다. 이는 YAFFS1 소스 코드를 기반으로 하며, 주요 차이점은 내부 구조가 512바이트 크기로 고정되어 있지 않고, 각 기록된 페이지에 블록 시퀀스 번호가 부여된다는 점이다. 이런 방식으로 이전 페이지는 "한 번 쓰기" 규칙을 위반하지 않고 논리적으로 덮어쓸 수 있다. 2003년 말에 출시되었다.

YAFFS는 데이터 무결성을 최우선으로 하는 견고한 로그 구조화 파일 시스템이다. YAFFS의 보조 목표는 고성능이다. YAFFS는 일반적으로 대부분의 대안보다 뛰어난 성능을 보인다.[3] 또한 이식성을 고려하여 설계되었으며 리눅스, WinCE, pSOS, RTEMS, eCos, ThreadX 및 다양한 특수 목적 운영 체제에서 사용되었다. 'YAFFS/Direct' 변형은 운영 체제가 없거나 임베디드 운영 체제 또는 부트로더가 있는 상황에서 사용된다. 이 변형은 동일한 코어 파일 시스템을 가지고 있지만 상위 및 하위 수준 코드와 NAND 플래시 하드웨어 모두에 대한 인터페이스가 더 간단하다.

YAFFS 코드베이스는 GPL과 Aleph One에서 제공하는 제품별 라이선스 모두로 라이선스가 부여된다.

YAFFS는 높은 수준에서 파티션별로 잠겨 있어 한 번에 하나의 스레드만 쓸 수 있다.[4]

YAFFS1

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YAFFS 파일 시스템을 초기화하는 특별한 절차는 플래시 메모리를 단순히 지우는 것 외에는 없다. 불량 블록이 발생하면 YAFFS는 스마트 미디어 방식에 따라 블록의 여유 영역에서 다섯 번째 바이트를 표시한다. 이렇게 표시된 블록은 그 이후로 할당되지 않은 상태로 유지된다.

파일 데이터를 쓰기 위해 YAFFS는 처음에 파일 메타데이터(예: 타임스탬프, 이름, 경로 등)를 설명하는 전체 페이지(YAFFS 용어로는 청크)를 쓴다. 새 파일에는 고유한 개체 ID 번호가 할당되며, 파일 내의 모든 데이터 청크에는 여유 영역 내에 이 고유한 개체 ID가 포함된다. YAFFS는 이러한 청크의 물리적 위치에 대한 RAM의 트리 구조를 유지 관리한다. 청크가 더 이상 유효하지 않으면(파일이 삭제되거나 파일의 일부가 덮어쓰여진 경우) YAFFS는 청크의 여유 영역에 있는 특정 바이트를 '더티'로 표시한다. 전체 블록(32페이지)이 더티로 표시되면 YAFFS는 블록을 지우고 공간을 회수할 수 있다. 파일 시스템의 여유 공간이 부족하면 YAFFS는 유효한 페이지 그룹을 새 블록으로 통합한다. 그런 다음 YAFFS는 원래 블록 내의 더티 페이지가 사용하던 공간을 회수한다.

YAFFS 시스템이 마운트할 때 NAND 플래시 장치는 여유 영역을 스캔하여 유효한 데이터를 확인하기 위해 각 블록을 방문해야 한다. 이 정보를 사용하여 메모리 상주 트리 데이터 구조를 재구성한다.

YAFFS2

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YAFFS2는 YAFFS1과 개념이 유사하며 많은 코드를 공유한다. YAFFS2 코드베이스는 하위 호환성을 통해 YAFFS1 데이터 형식을 지원한다. 주요 차이점은 YAFFS2가 최신 NAND 플래시의 "한 번 쓰기" 요구 사항을 충족하기 위해 상당한 노력을 기울여야 한다는 점이다.[5]

YAFFS2는 새로 쓰여진 모든 블록에 단조 증가하는 시퀀스 번호를 표시한다. 청크의 시퀀스는 블록 시퀀스 번호와 블록 내 청크 오프셋으로부터 추론할 수 있다. 따라서 YAFFS2가 플래시를 스캔하여 동일한 ObjectIDs 및 ChunkNumbers를 가진 여러 청크를 감지할 때, 가장 큰 시퀀스 번호를 취하여 사용할 청크를 선택할 수 있다. 효율성을 위해 YAFFS2는 축소 헤더(shrink header) 개념도 도입한다. 예를 들어, 파일 크기가 더 작게 조정될 때 YAFFS1은 영향을 받는 모든 청크를 더티로 표시하지만 YAFFS2는 "한 번 쓰기" 규칙 때문에 그렇게 할 수 없다. 대신 YAFFS2는 특정 수의 페이지가 그 시점 이전에 유효하지 않음을 나타내는 "축소 헤더"를 쓴다. 이를 통해 YAFFS2는 시스템이 재부팅될 때 파일 시스템의 최종 상태를 재구성할 수 있다.

YAFFS2는 NAND 플래시에 대한 보다 추상적인 정의를 사용하여 다양한 지오메트리, 불량 블록 처리 규칙 등을 가진 더 넓은 범위의 플래시 부품과 함께 사용할 수 있도록 한다.

YAFFS2는 나중에 체크포인팅 지원을 추가했는데, 이는 일반적인 마운트 스캔을 우회하여 매우 빠른 마운트 시간을 가능하게 한다. 성능은 달라질 수 있지만, 2 GB의 경우 3초의 마운트 시간이 보고된 바 있다.

같이 보기

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각주

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  1. ↑ Erasing a flash erase block sets all of its bits to 1s, and writing a write block (smaller than an erase block, but possibly bigger than a filesystem block) sets selected bits to 0s. One or two further writes to the block could be sustained if the bits being written to 0 were previously 1s in the write block. Writing a 0 to a bit which was already 0 risked making the 0 "stick", i.e. multiple erases could be needed to return the bit to a 1. Needless to say, this multiple-write practice was not generally tested and guaranteed by flash vendors, and cannot work at all on non-SLC flash technologies.
  2. ↑ Jack B. Dennis; Guang R. Gao; and Vivek Sarkar. "Collaborative Research: Programming Models and Storage System for High Performance Computation with Many-Core Processors". p. 4
  3. ↑ “Flash filesystem benchmarks Linux 3.1”.
  4. ↑ “How Yaffs works | Yaffs – A Flash File System for embedded use”. 《yaffs.net》. 2024년 3월 18일에 확인함.
  5. ↑ “YAFFS 2 Specification and Development Notes”.

외부 링크

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