PFCD-S5520 YOKOGAWA
LSI认为：“IT产业的关注***正在从计算能力转向以数据为核心的层面，这一趋势使产业步入了以数据中心、移动网络和设备为主导的全新时代。由于数据大***带来了***的挑战，因此贯穿整个IT产业环境开展协作比以往任何时候都重要。”
创新性Syncro架构
当前，数据中心的架构师和管理员面临着管理海量数据增长、成本增加、耗电量上升带来的多种挑战，同时还要应对可靠性、故障停机和数据损失等风险。
LSI存储解决方案部执行副总裁PhilBrace告诉记者，LSI***新推出的新型创新性存储架构Syncro，可为多服务器解决方案提供***的存储共享和扩展功能。Syncro架构可以智能化地解决以上难题，这种***新存储架构能为多服务器环境带来共享和扩展功能，Syncro架构可将直连存储(DAS)取出机箱，并利用经过行业验证的MegaRAID技术构建***的存储共享功能。PhilBrace表示，Syncro架构可带来五大好处：(1)提高存储利用率；(2)提高应用的正常运行时间；(3)降低成本；(4)降低故障率；(5)降低能耗。从而弥补了DAS单服务器存储和传统外部存储之间的鸿沟。
LSI存储产品步入以数据为中心的时代
据了解，Syncro架构现已扩展到SyncroCS和SyncroMX两个产品系列。一是SyncroCS，为DAS环境提供企业级功能和冗余共享节点存储，解决方案简单易用，便于管理，成本低廉，为中小企业和远程、部门及分支机构提供更高的应用可用性和更长的正常运行时间，同时避开了传统高可用存储解决方案的复杂性和成本。二是SyncroMX，主要是针对大型数据中心和云数据中心的服务器解决方案，重在降低成本，提升可靠性。通过降低复杂性和减少存储重建，简化数据中心管理。例如，SyncroMX-B机架服务器启动盘设备是同类产品中***预先配置的1U尺寸***机架服务器启动盘设备，***多可用于48台服务器。该产品取消了引导驱动器，避免了相关的故障，能够在大幅度提升可靠性(提升10倍~100倍)的同时，节电率高达60%，降低大规模云和大型数据中心环境的总体系统成本和维护成本。
以“数据为中心”的时代
在应对数据洪流的技术挑战方面，LSI的存储品牌产品有三大对应解决方案，这就是LSI的三大架构，分别是LSIMegaRAID、LSINytro和LSISyncro。
PhilBrace介绍说，LSIMegaRAID的主要***是保护数据，通过高性能、高可靠的RAID控制器功能，为数据提供***别的保护。LSINytro的主要***是数据加速，它充分利用闪存技术，极大地提高数据I/O速度。LSISyncro的***主要是用于数据共享，提高系统的可用性、可扩展性，降低成本。
PhilBrace认为，应对数据洪流的要求：一是要价格低廉，以便实现大容量、大规模部署；二是要提高处理速度；三是要保障可靠性。LSI通过MegaRAID提供基本的可靠性保障；通过Nytro实现加速；通过Syncro突破容量瓶颈，让价格低廉的存储解决方案可以大规模扩展，并且进一步提高可靠性。这三条产品线形成了LSI应对数据洪流的核心利器。
LSI2013年存储战略
进入以“数据为中心”的全新时代，PhilBrace表示，LSI2013年的存储战略有四大支柱来保证公司的创新加速。一是持续创新，开发用于保护、加速和共享的创新产品；二是抓住市场机遇，利用闪存市场的快速发展，推广客户端和企业的解决方案，不断扩展完整的产品路线图；三是进一步加强协作，特别是与关键客户以及合作伙伴的协作，扩大与***终用户的互动；四是加快产品研发的速度，开发出更多能满足全新数据时代需求的产品。
O引言
YAFFS2文件系统在设计时就充分考虑了大页NANDFLASH的结构，根据大页NANDFLASH以页面为单位存取的特点，将文件***成固定大小的页，利用大页NANDFLASH提供的每个页面(2112B，其中前2048B存储数据)64B的备用空间(SpareData，OOB)来存放ECC和文件系统的***信息，这样不仅能够实现错误检测和坏块处理，还能够提高文件系统的加载速度。以三星公司的K9F1G08UOA的NANDFLASH为例，它的单片存储容量为128MB，由1024block组成，每个块包含64page，每个页均包含一个2048B的数据区和64B的备用空间，总共包含2112B。结构如图2所示。
随着嵌入式技术的不断发展，嵌入式系统的应用越来越广泛，人们对于嵌入式系统功能的要求也越来越高，相应地其大容量数据存储和管理变得越来越重要。相对硬盘而言，FLASH等非易失性存储器具有体积小、功耗低、成本低、抗震强等优点，已在嵌入式系统中被大量作为存储设备使用，而大容量非易失数据存储方案的应用还存在成本和软件支持方面的问题需要克服。大页NANDFLASH具有写入速度快、容量大、成本低等优点，适合于需要进行数据存储的场合。YAFFS2作为专门支持大页NANDFLASH的文件系统在U-Boot和嵌入式Linux上一直没有得到正式支持。本文结合***应用实际，在嵌入式Linux系统中实现了大页NANDFLASH和YAFFS2文件系统的结合，为装备的数据存储处理搭建起了小型的智能化平台。本文内容安排如下，首先介绍系统存储方案特点和YAFFS2数据在大页NANDFLASH上的储存方式，然后详细叙述系统移植和文件系统制作过程，***后对移植结果进行测试。
l系统存储方案设计
某国产化设备用于取代随装多台套设备，除完成原设备的数据记录功能外，还需进行数据翻译、判读，数据分析处理，二维显示和三维动态复现等功能；同时，需存储装备长时间工作输出的所有原始数据信息，类似黑匣子功能，以供事后分析使用。具有程序量大，数据需实时存储，且数据存储量大的特点。板上存储设备包括SDRAM和FLASH，SDRAM为易失性存储器，作为程序的运行空间和记录数据的缓存空间；FLASH为非易失性存储器，用于存储系统软件程序和记录数据。
嵌入式系统中应用的FLASH主要有NORFLASH和NANDFLASH两种。NORFLASH的块大小范围为64～128KB，其容量一般为l～32MB，可作为嵌入式设备的启动设备，适合于代码存储。NANDFLASH的块大小范围为8～64KB，容量一般为8～512MB，适合于数据存储。它们之间的主要差别有以下几点。
(1)速度。在写数据和擦除数据时，NANDFLASH支持整块擦写操作，其速度比NORFLASH要快得多，两者相差近千倍；读取时，NANDFLASH要先向芯片发送地址信息进行寻址才能开始读写数据，而NORFLASH的操作则是以字或字节为单位进行的，直接读取，所以读取数据时，NORFLASH效率更高。
(2)容量和成本。NORFLASH的每个存储单元与位线相连，增加了芯片内位线的数量，不利于存储密度的提高。在面积和工艺相同的情况下，NANDFLASH的容量比NORFLASH要大得多，生产成本更低。
(3)易用性。NANDFLASH的I／O端口采用复用的数据线和地址线，必须先通过寄存器串行地进行数据存取，各个产品或厂商对信号的定义不同，增加了应用的难度；NORFLASH有专用的地址引脚来寻址，较容易与其他芯片进行连接，另外还支持片上执行XIP(eXecuteInPlace)，应用程序可以直接在FLASH内部运行，简化了产品设计。
(4)可靠性。由于FLASH的电器特性，在读／写数据过程中，会产生比特位反转，造成一位或几位数据错误。NANDFLASH位反转的几率比NORFLASH高，在使用时需要使用EDC／ECC算法。NANDFLASH还可能会随机分布坏块。
(5)耐久性。FLASH由于写入和擦除数据时会导致介质的氧化降解，导致芯片老化，所以并不适合频繁地擦写，NANDFLASH的擦写次数是100万次，而NORFLASH只有10万次。
基于以上分析，为了满足经常性的进行实时快速大容量数据存储和较长使用寿命的要求，采用NANDFLASH来存储操作系统和数据，其复杂操作、比特位反转和坏块等问题可以通过文件系统解决。NORFLASH因为出现位反转和坏块的几率小，并且读取速度快，用来存储启动程序，能保证正常启动系统的前提下提高设备反应时间。整个系统的存储空间分配如图1所示。
整个系统存储空间由SDRAM，NORFLASH，NANDFLASH组成。其中，sDRAM分成程序空间(ProgSpace)和数据空间(DataSpace)。NORFLASH存储系统启动程序U-Boot；NANDFLAsH分成程序空间(ProgSpace)和数据空间(DataSpace)，程序空间中固化存储Linux操作系统和YAFFS2文件系统及相应的应用程序，在U-Boot的控制下，通过页传输方式读入SDRAM程序空间中；数据空间中存储来自前端的原始数据，该数据在SDR-AM中打包，以页方式将数据写入NANDFLASH中，提高数据写入速度。
对小页NANDFLASH的文件系统支持已有比较多的编程实例可借鉴，而对本文使用的大页NANDFLASH的编程支持还没有完整的说明。因此，移植嵌入式操作系统，以建立对大页NANDFLASH支持的文件系统是该存储方案需解决的关键问题。
2YAFFS／YAFFS2文件系统分析
目前广泛应用的嵌入式文件系统有JFFS／JFFS2(JournaIlingFLASHFileSystern)和YAFFS／YAFFS2(YetAnotherFLASHFileSyst-em)。JFFS／JFFS2文件系统主要针对NORFLASH设计，在NANDFLASH上性能不佳。YAFFS／YAFFS2文件系统是专门针对NANDFLASH设计，其具有可写入、修改并能***保存文件的特性，并提供了损耗平衡和掉电保护。与JFFS相比，它减少了一些功能，因此速度更快、占用内存更少。此外YAFFS自带NANDFLASH芯片驱动，并为嵌入式系统提供了直接访问文件系统的API，用户可以不使用Linux中的MTD和VFS，直接对文件进行操作。
YAFFS文件系统已发展为两个版本，YAFFS和YAFFS2。YAFFS版本只支持512B的小页NANDFLASH。而YAFFS2作为YAFFS的升级版，在向下兼容小页NANDFLASH的同时也能够更好地支持2KB的大页NANDFLASH。YAFFS2的性能与YAFFS相比有很大提高，表1为YAFFS，YAFFS2(512B×8)，YAFFS2(2KB×8)三者性能比较，从测试结果可以看出，YAFFS2和2KB大页NANDFLASH的结合更好地提高了存储器操作效率。
blockState：描述该块的状态。如果不是OxFF，就说明是坏块。相对应的是，所有正常的块，里面所有数据都是OxFF的。
chunkld：描述该页在一个文件内的索引，所以文件大小被限制在232×2KB。chunkld为O，说明此页面保存的是文件头。不为O，说明是数据页面。文件内偏移量为0，即放在***个页面的文件，其chunkId为1，后面的以此类推。
ObjectID：描述对象ID号，用来惟一标示一个文件。所以YAFFS2文件系统支持的文件总数限制在232个。
nBytes：记录该页面内的有效字节数。
blockSequence：记录着各块被分配出去的先后顺序，每分配出去一块，就加1。在YAFFS2文件系统建立的时候，块的扫描顺序就是由它决定的，而不是FLASH的物理介质顺序。在垃圾收集的时候也会以此作为参考之一，判断该块是否适合回收。
tagsEcc：Ecc，YAFFSTags区域的ECC校验数据。
ECC：数据区的ECC校验数据。读／写数据区的数据时，每256B生成3BECC校验和，一页面2KB数据就会生成24B的校验数据。
3系统移植
此次开发采用宿主机+目标系统的开发模式。宿主机为PC+Fedora9，Fedora9安装在PC的虚拟机内。目标系统软硬件组成为目标板(CPU为S3C2440A)+U-Boot+嵌入式Linux，Linux版本为2．6．29．4。交叉编译工具为arm-linux-gcc-4．3．2。
选用嵌入式Linux系统是因为它有着技术上***，健壮、安全；是多任务系统，支持ARM体系结构；源码开放，驱动程序及其他资源非常丰富，良好的可移植性等优点。嵌入式系统的移植从软件角度可以分为以下四个步骤。如图3所示。