【Vela学习】存储系统

一、VFS解析

VFS全称是Virual file system，Linux中的不同文件系统包含FAT、ROMFS、RAMFS等，不同的文件操作系统均包含Open、Close、Read、Write等接口，但不同文件系统的对文件的处理方式是不同的，因此需要单独抽象出一层级作为上层差异性的屏蔽，VFS提供统一的文件操作接口（如struct file_operations），根据不同的文件系统，调用不同的底层接口。VFS实现了对上层应用在不同文件系统下的文件操作接口差异屏蔽，即对上层应用隐藏不同文件系统的实现细节，对驱动开发者来说影响不大，不同的文件系统对应不同的驱动，驱动开发者只需把该封的驱动封完毕即可。

图示VFS在系统中的层级关系：

+---------------------+
|    应用程序层         | 用户空间
| (如ls, cat, 自定义应用)|
+---------------------+
       │
       ▼
+---------------------+
|   系统调用接口         | 如open、read、write等
+---------------------+
       │
       ▼
+---------------------+
|      VFS层           | 内核空间
| - 统一文件操作接口     |
| - 管理inode/dentry缓存|
| - 页缓存（Page Cache）|
+---------------------+
       ├───────────────────┬───────────────────┐
       │                   │                   │
       ▼                   ▼                   ▼
+---------------------+ +---------------------+ +---------------------+
|  Ext4文件系统        | |  FAT/NTFS文件系统    | |  procfs/sysfs/tmpfs |
+---------------------+ +---------------------+ +---------------------+
       │                   │                   │
       ▼                   ▼                   │
+---------------------+ +---------------------+ 
|   块设备驱动层        | |   字符设备驱动等     | 
| (SCSI, SATA, NVMe)  | | (如终端、打印机驱动)  |
+---------------------+ +---------------------+ 
       │                   │
       ▼                   ▼
+---------------------+ +---------------------+
|   硬件存储设备        | |   其他物理设备       |
| (硬盘、SSD、U盘)     | | (如USB设备、GPU)     |
+---------------------+ +---------------------+

Ex4、FAT等文件系统对应块设备驱动；

procfs/sysfs这类伪文件系统，直接映射内存数据；

二、扇区、页、块的区别

nandflash没有扇区的概念，以块和页作为存储单元，页是最小的读取和写入单元，块是最小的擦除单元。页包括主存储区和备用区，备用区用于存储本页的纠错码等信息，通常占主数据区的3%~5%。嵌入式中的页大小一般是2KB~4KB。

norflash中没有页的概念，以字节进行读取和写入，以扇区作为最小擦除单元，写入前需进行擦除操作（负荷检测单元，存储90天数据，一天天擦除，按扇区进行）。

扇区的由来，是由于早期的数据是以磁盘指针以扇形的形式从存储单元中读取的，故扇区这个名称沿用下来的了。