VFS文件系统之一：VFS与MTD

（1）VFS文件系统

      操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统。文件系统由三部分组成：与文件管理有关的软件、被管理的文件以及实施文件管理所需的数据结构。一个分区或磁盘能作为文件系统使用前，需要初始化，并将记录数据结构写到磁盘上。这个过程就叫建立文件系统。嵌入式LINUX的文件系统包括如下：ext2、ext3、vfat、ntfs、iso9660、jffs、romfs和nfs、yaffs等，为了对各类文件系统进行统一管理，Linux引入了虚拟文件系统VFS(Virtual File System)，为各类文件系统提供一个统一的操作界面和应用编程接口。

      Linux 中允许众多不同的文件系统共存，如 ext2, ext3, vfat 等。通过使用同一套文件 I/O 系统调用即可对 Linux 中的任意文件进行操作而无需考虑其所在的具体文件系统格式；更进一步，对文件的操作可以跨文件系统而执行。如图 1 所示，我们可以使用 cp 命令从 vfat 文件系统格式的硬盘拷贝数据到 ext3 文件系统格式的硬盘；而这样的操作涉及到两个不同的文件系统。

                                  

      VFS是 Linux 内核中的一个软件层，用于给用户空间的程序提供文件系统接口；同时，它也提供了内核中的一个抽象功能，允许不同的文件系统共存。系统中所有的文件系统不但依赖 VFS 共存，而且也依靠 VFS 协同工作。换句话说，一个实际的文件系统想要被 Linux 支持，就必须提供一个符合VFS标准的接口，才能与 VFS 协同工作。实际文件系统在统一的接口和数据结构下隐藏了具体的实现细节，所以在VFS 层和内核的其他部分看来，所有文件系统都是相同的。

                                       

（2）MTD驱动

      具体地讲，基于 MTD 的 FLASH 驱动，承上可以很好地支持 cramfs ， jffs2 和 yaffs 等文件系统，启下也能对 FLASH 的擦除，读写， FLASH 坏块以及损耗平衡进行很好的管理。所谓损耗平衡，是指对 NAND 的擦写不能总是集中在某一个或某几个 block 中，这是由 NAND 芯片有限的擦写次数的特性决定的。

                                        

      NAND型和NOR型Flash在进行写入和擦除时都需要MTD（Memory Technology Drivers）：内存技术设备，是用于访问memory设备（ROM、flash）的Linux的子系统。MTD的主要目的是为了使新的memory设备的驱动更加简单，为此它在硬件和上层之间提供了一个抽象的接口。MTD的所有源代码在/drivers/mtd子目录下。
       SSD, MMC, eMMC这些设备里面的储存媒介当然还是flash，但是拆开它们还会发现一块MCU，它的firmware实现了FTL。所谓FTL是Flash Translation Layers，从软件上将flash“模拟”为block device了。FTL的重要功能包括负载均衡、逻辑地址与物理地址映射、提供与block device相同的访问界面（512 bytes/sector）。FTL建立在MTD之上，传统的文件系统再建立在FTL之上。但每家厂家的FTL是不公开的，所以不知道好坏真的如何。遇到使用不好的FTL的U盘，可能马上出现“IO读写错误”了！（？？层级是否正确？我认为FTL是在MTD之下，存储芯片内部完成）