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1、西安电子科技大学 硕士学位论文 基于蓝光技术的UDF文件系统的开发与研究 姓名：武宁远 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：鱼滨;吴兵 20090308 摘要 摘要 随着蓝光技术和嵌入式技术的快速发展，嵌入式系统对数据存储管理能力 的要求也在不断的提高，应用中出现了越来越复杂的数据资源需要管理，因此， 嵌入式文件系统的性能就显得尤为重要了。 和普通的文件系统不同的是，嵌入式文件系统建立在实时系统内核之上， 其设计不仅要求满足数据存储的各种要求，而且还要尽量降低因文件系统的加 入对整个系统性能的负面影响。这就要求在研究实时系统内核和文件系统的基 础之上，探求两者的耦合机制和结合点。这主
2、要体现在实时性、可移植性、可 裁剪性和可配置性等方面。 U D F 嵌入式文件系统是主要为数码摄像机上的嵌入式操作系统设计的，它 实现对数据资源的管理。U D F 嵌入式文件系统分为三个实现层次，分别是：虚拟 文件系统、逻辑文件系统和块高速缓存。它向用户提供兼容于U D F 2 6 0 标准的 文件系统A P I 。 为了对用户透明的实现多种不同文件系统支持的功能，U D F 嵌入式文件系 统中采用了虚拟文件系统和逻辑文件系统相分离的体系结构。虚拟文件系统将 对各种不同的逻辑文件系统的操作和管理纳入到一个统一的框架之中，即同一 组系统接口规范。这样就为用户程序提供了一个统一的、抽象的、虚拟的文
3、件 系统接口。 本论文详细讨论了U D F 嵌入式文件系统体系结构的主要特性，并以文件 锁、内存管理为对象，对它们的总体设计方案和具体实现技术进行描述。 关键字：文件系统蓝光技术U D F 文件系统内存管理 A b s t r a c t A b s t r a c t W i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h eB l u e - r a yt e c h n o l o g ya n dt h ee m b e d d e dt e c h n o l o g y , t h ed a t as t o r a g ea n dm a n a g e
4、m e n tr e q u i r e m e n t so ft h ee m b e d d e ds y s t e ma r er a i s i n g t o o T h e r ea r es om a n yc o m p l i c a t e dd a t ar e s o u r c e sn e e dt ob em a n a g e d S ot h e f u n c t i o n so ft h ee m b e d d e df i l es y s t e mb e c o m em o r ea n dm o r e i m p o r t a n t
5、 U n l i k et h eg e n e r a lf i l es y s t e m ，t h ee m b e d d e df i l es y s t e mi sb a s e dO l lt h ek e r n e lo f t h er e a lt i m eo p e r a t i o ns y s t e m T h ed e s i g no ft h ee m b e d d e df i l es y s t e ms h o u l dn o t o n l ys a t i s f ya l lk i n d so fr e q u i r e m
6、e n tn e e d e db yd a t as t o r a g eb u ta l s or e d u c et h e n e g a t i v ei m p a c to ft h ew h o l es y s t e mc a u s e db yt h ea d d i n go ff i l es y s t e m T h i s d e m a n d st h ee x p l o r a t i o no ft h ec o u p l i n gm e c h a n i s mb e t w e e nt h ef i l es y s t e ma n
7、 dt h e k e r n e lo nt h ef u n d a m e n t a lo ft h er e s e a r c h0 1 1b o t ho ft h e m T l l i Sw o r ki sf o c u s e do n t h er e s e a r c ho ft h er e a lt i m er e s p o n s e ，t r a n s p l a n t a b l e , r e d u c i b l ea n de o n f i g u r a b l eo f t h ef i l es y s t e m T h eU D
8、 Fe m b e d d e df i l es y s t e mi sd e s i g n e df o rt h ee m b e d d e dO Sw h i c hi s d e s i g n e df o rd i g i t a lv i d e o T h e r ea r et h r e el a y e r si nt h eU D Fe m b e d d e df i l es y s t e m , v i r t u a lf i l es y s t e ma n dl o g i cf i l e s y s t e ma n db u f f e r
9、c a c h e B e s i d e s , t h eU D F e m b e d d e df i l es y s t e mp r o v i d e st h eU D F 2 6 0A P Ii n t e r f a c I no r d e rt os u p p o r td i f f e r e n tf i l es y s t e m sw i t h o u tp e r c e i v i n gb yu s e r s ，t h eU D Ff i l e s y s t e mp r o v i d e so n l yag r o u po fi n
10、 t e r f a c et oU S e r S T h ek e r n e lo ft h ef i l es y s t e mi s c o m p o s e do ft w op a r t s ：t h ev i r t u a lf i l es y s t e ma n dt h el o g i cf i l es y s t e m s T h ev i r t u a l f i l es y s t e mp r o v i d e st h eu n i f i e di n t e r f a c et ot h eu s e r s T h i st h e
11、 s i sa n a l y z e st h em a i nc h a r a c t e r so ft h ea r c h i t e c t u r eo ft h eU D Ff i l es y s t e m a n dt h ed e s i g np l a na n dt h ei m p l e m e n t a t i o nt e c h n o l o g yo ff i l el o c km e m o r y m a n a g e m e n ti nd e t a i l K e y w o r d ：f i l es y s t e mB l u
12、 e - r a yt e c h n o l o g yU D Ff i l es y s t e mm e m o r ym a n a g e m e n t 西安电子科技大学 学位论文独创性( 或创新性) 声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学
13、位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名：亟迢日期翻：兰：翌 西安电子科技大学 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生 在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留 送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容， 可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合 学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 本学位论 本人签名 导师签名 年解密后适用本授权书。 E l 期型：主：堡 日期学 第一章
14、绪言 1 1 1 问题的提出 第一章绪言 1 1 本文的主要内容 近些年，由于科技的高速发展，以光盘作为存储媒体的技术进行着快速发展 和不断革新。从最早的C D 光盘技术( 6 5 0 M B 容量) ，到上世纪9 0 年代末的D V D 技术( 单面4 7 G ) ，再到最近最新的蓝光光盘技术( 单面2 5 G B ，双面5 0 G B ) 。光 存储技术有了巨大的进步。但是与此同时，与之对应的光存储刻录软件技术却稍 显滞后。 目前，市面上最主要流行的刻录软件的标准是：I S O - - 9 6 6 0 标准。这是国际 标准化组织( I S O ) 于1 9 8 5 年颁布的通用光盘文件系统
15、。目前它是得到最广泛支 持的光盘文件系统，能被所有的C D - R O M 和操作系统识别。它支持8 3 格式的文 件名，不支持长文件名支持D O S ，W i n d o w s 9 x N T ，O S 2 ，L i n u x ，M A CO S 等 操作系统。由于当时此标准主要是为C D 光盘量身定做，并没有考虑到以后的光 存储技术发展会如此高速，所以有很多严重缺陷：1 不支持2 G 以上文件刻录；2 速度慢，效率低；3 不支持多区段刻录。 随着蓝光光盘技术的出现，I S O - - 9 6 6 0 标准更显老迈与过时。为了适应更大 容量光存储媒体，U D F 标准诞生了。这是国际标准
16、化组织于1 9 9 6 年制定的通用 光盘文件系统。它采用标准的包刻录技术来简化刻录机的使用。U D F 文件系统使 用户可以像操作硬盘那样来使用光盘。U D F 文件系统支持W i n d o w s 9 x N T ，o S 2 ， L i n u x ，M A CO S 等操作系统。U D F 的最新版本为2 6 0 版本，除了对最新的蓝光 光盘技术有着很好的支持以外，还具有上述I S O - - 9 6 6 0 标准所不具有的很多优点。 因此U D F 标准更适合技术更新，容量更大的光存储媒体。 由于蓝光光盘技术发起于日本，在日本也开始慢慢普及。而在中国则尚未开 始普及，国内对蓝光技术的研究也较为缺乏。我在日本某公司实习期间主要对基 于蓝光技术的U D F 文件系统进行开发与研究，并取得了一系列的研究成果。 1 1 2 本文所做的工作 由于光盘技术被广泛的应用在很多领域，但是如何确保光盘中数据的高速刻 录与高速读取却一直困扰着大容量高速光盘媒体应用的进一步发展。随着U D F 2 基于蓝光技术的U D
