Безопасная запись на компактную флэш-память на встроенном Linux

Делаем ext4 безопасным

ext4 не совсем подходит для этого; ваш наихудший сценарий всегда будет заключаться в том, что питание отключается, когда ваш раздел находится в режиме RW и повреждает файловую систему.

Несмотря на то, что они предназначены для необработанных устройств NAND, файловая система журналирования, такая как jffs2 или yaffs, все же может быть полезной. У них есть полезная характеристика, состоящая в том, что их формат на диске больше похож на список, чем на дерево, поэтому новые данные, как правило, упаковываются более плотно и, таким образом, с меньшей вероятностью испортят относительно статические части файловой системы.

Я не могу комментировать, как сделать ext4 «безопасным» при таких обстоятельствах; ни структура файловой системы, ни fsck не знают об общих режимах отказа флэш-устройств (в частности, о том, что во время любой записи есть длительный период, когда весь блок данных недействителен). Такое поведение, конечно, специфично для контроллера на CF-карта, так что в любом случае это не очень предсказуемо.

Самый безопасный и предсказуемый способ, который я могу придумать, — это тот же макет данных с флип-буфером, который используется во встроенных устройствах меньшего размера. То есть у вас есть две области записи (два раздела). В любой момент времени хотя бы одна из них должна быть согласованной. Когда вы хотите написать, выберите старшую из двух. Если вы включите питание и обнаружите несоответствие в буфере A, скопируйте содержимое буфера B (и не разрешайте запись в B в это время).

Управление монтированием/перемонтированием

Я бы написал демона, который управляет размонтированием/перемонтированием от имени всех процессов в системе. Это имеет ряд преимуществ:

• вы отделяете логику umount/remount и должны реализовать ее только один раз
• процессы, которые хотят писать, не нуждаются в привилегиях root
• вы можете встроить своего рода сторожевой таймер, чтобы гарантировать, что раздел не останется RW слишком долго. Если это так, вы можете убить процесс-нарушитель (возможно, откат) и перемонтировать-RO.
• вы можете измерить, как долго вы смонтировали RW, что дает вам некоторое представление о риске, связанном с каждым обновлением.

Я сделал встроенную систему, работающую с CF-карты на 4 ГБ. Я установил его с 3 разделами:

• /ботинок; доб2; ~128 МБ
• корень; кабачки; 500 МБ (поскольку он недоступен для записи, нет возможности случайно перевести его в режим записи.)
• /данные; доб2; ~3,5 ГБ любых данных, которые я хочу сохранить

Я использую ext2, потому что я считаю, что любая из журналируемых FS на самом деле вызовет изменение большего количества блоков для каждой записи. Также нет смысла запускать файловую систему флэш-памяти на CF-карте, поскольку система не имеет прямого доступа к блокам флэш-памяти. Карта CF содержит внутреннюю логику отображения блоков.

Поскольку вы используете CF, выравнивание износа, скорее всего, встроено, и поэтому вы не получите никакой пользы от использования файловой системы, такой как yaffs2, jffs2 и т. д., в которые встроено выравнивание износа. Фактически, большинство файловых систем выравнивания износа не рекомендуются. для карт CF со встроенным выравниванием износа. Однако вам нужна файловая система со встроенным журналированием, чтобы вы могли безопасно выполнять циклы включения-выключения без повреждения системы. Есть два варианта: выбрать файловую систему с ведением журнала или выбрать базу данных (при условии, что записи ориентированы на базу данных) с выравниванием износа, таким как sqlite. Что касается файловой системы, вы можете использовать ext3 или ext4, хотя лично я рекомендую ext3, поскольку ext4 все еще содержит ошибки, которые могут вызвать у вас головную боль. Я бы также порекомендовал, как и другим, иметь два раздела, один только для чтения с использованием файловой системы, такой как squashfs, cramfs, и другой для чтения и записи с использованием ext3.

Сказав это, я не уверен, что ваше устройство имеет встроенную EEPROM, но если она есть, и вам просто нужно записывать несколько сотен байтов каждые несколько лет, самой простой конфигурацией будет использование одного файла только для чтения с EEPROM в качестве вашего область данных для этих нескольких сотен байтов.

Я бы сделал отдельный раздел, который монтируется rw.