事务型文件系统存储管理机制的研究与实现

论述了事务型文件系统,提出了能够确保文件系统高效性的缓冲管理机制,结合LRU算法和高效的写合并策略,通过专用的写合并缓冲区极大地提高了数据的平均写回速率;提出了能够保证文件系统一致性的外存管理机制,采用灵活的写保护策略,通过对外存数据块进行状态标识,确保写回数据不会覆盖原有数据,保证了事务点回滚时的数据一致性。通过在嵌入式实时操作系统环境中的测试,证明了上述机制有效提升了事务型文件系统的时效性和可靠性。     

基于区域地址映射的NAND Flash静态磨损均衡算法

在区域地址映射机制基础上,提出了一种延长NAND flash有效使用寿命的静态磨损均衡算法。算法以区域为单位进行冷热数据迁移,使用区域的平均擦除次数和部分平均擦除次数度量区域磨损程度,选取磨损程度最小区域的块与系统预留块进行冷热数据交换。算法将擦除次数上限与当前最大擦除次数的差值作为动态阈值的基数,以减少磨损均衡的开销,保证NAND flash的平均读写性能。通过测试,证明算法能够有效提高flash存储器的磨损均衡效果。     

机载嵌入式系统基准测试方法

性能评测是查找嵌入式计算机系统性能瓶颈、指导设备选型、平衡相关部件、优化系统结构以及提高系统实际性能的重要方法。在介绍了机载嵌入式计算机系统性能评测的指标和基本方法之后,重点分析了使用基准测试程序的测试方法和特点,以及基准测试方法的对比测试原理、不同测试环境的构建以及主要测试过程;选取了SPEC CPU 2000基准测试程序集针对机载嵌入式环境进行裁剪和移植,对某国产机载嵌入式实时操作系统分别以不同的嵌入式操作系统、嵌入式文件系统和编译选项为变量参数进行对比测试,得出了国产操作系统与国外同类商用操作系统运行实际应用程序的性能基本相当的结论,另外也得出文件系统对计算类基准程序的结果影响较小以及编译优化后能够大幅提高嵌入式系统性能等结论。     

某航空活塞发动机进气系统优化设计

针对某型航空活塞发动机在节气门100%开度、5 000 r/min工况下各缸排温差异较大的现象,分别建立一维性能仿真模型和三维CFD模型,通过联合仿真分析进气系统内部流动特点,并找出导致排温差异的原因。提出了一种进气系统,计算结果表明:采用改进后的进气系统,在5 000 r/min、节气门100%开度下发动机整机进气不均匀性由原来的20% 降低 6%;当转速高于5 000 r/min时,相比于原机,采用该进气系统后各缸进气量均有所增加,在发动机转速5 500 r/min,外特性工况下平均循环进气量增加19%,单缸循环进气量最大增加34.1%,最小增加12.9%。      

一种面向嵌入式NVMe存储设备的对齐优化设计

嵌入式领域的软件存储栈较为精简,嵌入式文件系统等上层软件在使用NVMe驱动时没有专门的块设备管理层处理缓冲区不对齐,导致发生操作失败、数据内容不一致等问题。文章提出了一种对齐优化设计,当用户读、写缓冲区不满足对齐要求时,动态维护对齐链式缓冲池,以完成针对NVMe控制器的数据中转,同时按照通道数目建立了多链表对齐缓冲池,并使用计数信号量保证NVMe驱动的并发性能。通过这种优化设计能够以较小的性能损耗,解决嵌入式NVMe驱动因对齐导致的不可用问题。     

文件系统可靠管理方法研究

针对系统突发掉电情况下文件系统的可靠性问题,研究一种文件系统可靠管理方法,采用元数据事务管理技术,在数据更新时采用写时拷贝技术实现异地更新,采用PING-PONG日志管理技术,对文件系统的空间和节点分配情况采用两级日志进行维护,系统维护两份事务点日志记录;通过逻辑卷管理关键数据的冗余存储,防止掉电时超级块数据被破坏引起系统无法正常启动。测试表明方法能够解决突发掉电情况下文件系统状态的一致性问题,实现文件系统的可靠管理。     

面向Flash存储器的FAT文件系统可靠性增强机制

FAT文件系统针对Flash存储器使用时,其FAT表存储位置不确定且各个簇之间的擦写次数不均衡,导致其可靠性降低.针对上述问题,提出了两种解决方案,分别是FAT表可控迁移和空闲簇磨损均衡.前者在Flash上预留多个块存储FAT表,每次更新FAT表时在其中选择擦除次数最小的块,预留一个块记录最新FAT表的入口地址;后者在Flash上预留一个块记录FAT表中各个簇的擦写次数,每次分配空间时选择擦写次数小于擦除阈值的空闲簇.测试结果表明,改进后的FAT文件系统能够在可控范围内可靠地存储FAT表,同时有效地均衡了各个簇的擦写次数,这些都增强了FAT文件系统的可靠性.