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小型文件系統(tǒng)如何選擇?FatFs和LittleFs優(yōu)缺點比較

jf_94171069 ? 來源:jf_94171069 ? 作者:jf_94171069 ? 2024-09-29 16:14 ? 次閱讀

01

概述

文件系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中的作用不可或缺,它提供了對非易失性存儲設備(如閃存、SD卡等)上的數(shù)據(jù)進行有效組織和管理的能力。通過文件系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)可以像在傳統(tǒng)計算機上一樣創(chuàng)建、讀取、寫入和刪除文件,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的持久化存儲和分層次的目錄結構。文件系統(tǒng)的存在極大地簡化了數(shù)據(jù)管理任務,提升了系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性和便利性,對于系統(tǒng)配置、數(shù)據(jù)記錄、固件升級等多種應用場景來說至關重要。

FatFS 是一個流行的開源、輕量級、通用型的FAT文件系統(tǒng)模塊,專為小型嵌入式系統(tǒng)設計,兼容FAT12、FAT16和FAT32格式。它能夠在多種類型的存儲介質上實現(xiàn)文件系統(tǒng)的掛載和操作,常用于消費電子產品工業(yè)控制設備以及其他資源有限的嵌入式環(huán)境中,特別是需要與個人電腦或其他設備之間進行數(shù)據(jù)交換的應用場景。

LittleFS 則是一個專門為資源有限且不穩(wěn)定環(huán)境設計的嵌入式文件系統(tǒng),相較于傳統(tǒng)的FAT文件系統(tǒng),LittleFS專注于在小容量存儲設備(如SPI Flash、EEPROM等)上提供更好的耐久性和容錯能力。LittleFS主要解決嵌入式系統(tǒng)中因電源突然斷電或者硬件故障導致的數(shù)據(jù)丟失問題,它通過元數(shù)據(jù)的日志記錄和恢復機制確保文件系統(tǒng)的完整性。這種文件系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設備、智能傳感器節(jié)點和其它長期運行、無人值守的嵌入式系統(tǒng)中有著廣闊的應用前景。

02

文件系統(tǒng)FatFS

FatFs是一個通用的文件系統(tǒng)(FAT/exFAT)模塊,用于在小型嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)FAT文件系統(tǒng)。

官方網(wǎng)址:

http://elm-chan.org/fsw/ff/00index_e.html

FatFs組件的編寫遵循ANSI C(C89),完全分離于磁盤 I/O 層,因此不依賴于硬件平臺。它可以嵌入到資源有限的微控制器中,如 8051, PIC, AVR, ARM, Z80, RX等等,不需要做任何修改。

特征

a.兼容性強:DOS/ Windows兼容的FAT/exFAT文件系統(tǒng)。

b.資源消耗低:代碼體積小巧,對RAM和ROM資源需求較少,平臺無關,容易移植。

c.移植性好:幾乎可以運行在任何帶有文件系統(tǒng)功能的嵌入式系統(tǒng)上。

d.支持以下各種配置選項:

ANSI / OEM或Unicode中的長文件名。

exFAT文件系統(tǒng),64位LBA和GPT可存儲大量數(shù)據(jù)。

RTOS的線程安全。

多個卷(物理驅動器和分區(qū))。

可變扇區(qū)大小。

多個代碼頁,包括DBCS。

只讀,可選API,I / O緩沖區(qū)等...

03

文件系統(tǒng)Littlefs

市場上有許多商業(yè)和開源嵌入式文件系統(tǒng),但沒有一個能夠完全滿足我們的設計代碼大小、功能或可靠性要求,而這些對于成功部署 IoT 設備至關重要。LittleFs是一款專為嵌入式系統(tǒng)設計的小型故障安全文件系統(tǒng)。

源碼地址:

https://github.com/armmbed/mbed-littlefs

Littlefs特點:

wKgaomb5DGSAF-VfAAC7k0BnFXQ574.jpg

占用資源小:LittleFS針對小容量存儲如SPI Flash進行了優(yōu)化,支持小至幾KB的存儲空間。

斷電恢復能力:LittleFS通過日志記錄和恢復機制,減少了文件系統(tǒng)損壞的可能性,尤其在突然斷電情況下,能夠保持數(shù)據(jù)完整性。

平均磨損:LittleFS在寫入操作上進行了優(yōu)化,減少因小文件寫入引起的磨損均衡問題。

文件系統(tǒng)對比

每一種產物都有它存在的價值,文件系統(tǒng)也同樣如此,各有各的優(yōu)缺點,下面簡單羅列幾點它們的區(qū)別。

1.資源RAM / ROM大小

Littlefs是Mbed OS中的高完整性嵌入式文件系統(tǒng),經過優(yōu)化可與RAM和ROM有限的MCU一起使用。

Littlefs高度集成的嵌入式文件系統(tǒng)使用比FAT少的13K ROM和少于4K的RAM。

wKgZomb5DGiAEt-kAAAgb7aCYuQ672.jpg

2.失電恢復能力

littlefs具有強大的copy-on-write保證,并且磁盤上的存儲總是保持有效狀態(tài),可能有隨機電源故障的系統(tǒng)適合該文件系統(tǒng)。

wKgaomb5DGmAGlpjAH5fQ0Um_PM637.jpg

wKgZomb5DGqAQXzbAI0oVdOpN9Y213.jpg

3.磨損均衡

嵌入式設備使用的大多數(shù)存儲芯片都支持每個扇區(qū)有限的擦除集,如果沒有均衡,則嵌入式設備的壽命可能會受到影響

wKgaomb5DGyARRZlAEB-joplU3k543.jpg

04

結論

FatFs,如果存儲設備,例如SD卡,需要接入windows中查看存儲的內容,需要選擇FatFs。

LittleFs,如果需要更小的資源占用,磨損平衡,掉電保護功能,需要選擇LittleFs。

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