随着闪存(Flash)解决方案不断发展,Flash以体积小、容量大、抗震性强的绝对优势,迅速占据存储设备市场。NAND Flash的高存储密度、高IOPS(Input/Output Operations Per Second)性能以及良好的存储寿命都建立在文件系统良好的管理之上。基于闪存的特性,闪存文件系统需要负责闪存擦除块(erase block,EB)的回收、坏块标记以及擦除块磨损控制。无排序区块镜像文件系统(Unsorted Block Image File System,UBIFS)[1]是在前几代闪存文件系统的基础上不断优化发展而来,整体有着较好的闪存管理性能。研究UBIFS对于充分挖掘NAND Flash的性能价值有着重要的意义。本文着重分析了 UBIFS的挂载过程和各功能区域,分别从系统挂载速度、写性能和磨损控制这三个方面对其进行了优化,具体如下:(1)UBIFS在挂载过程中UBI子系统需要扫描每个物理擦除块(PEB)的头部。虽然UBIFS支持管理大容量存储芯片,但是随着Flash容量的线性增长,UBIFS在挂在过程中需要扫描的PEB数量也急剧增加。此现象会导致UBIFS的挂载时间随着Flash容量的增大而近似线性增长。针对此问题,本文提出了后台线程推迟EC头部扫描并用软件快速校验VID头部的优化方法,加速UBEFS的挂载速度。实验数据显示,该优化方案加速挂载效果明显。(2)写放大问题是UBIFS支持大容量Flash存储器的副作用。UBIFS使用游离树结构将文件系统的索引信息存储在Flash之上,在向Flash上更新数据时,该数据的祖宗索引结点直至根索引结点都需要被更新。UBIFS的Log日志系统虽有减轻系统的写放大问题,但是仍然存在冷数据携裹热数据反复提交的问题。为了更有效减轻系统写放大带来的IO性能损失,本文提出了冷温热三级日志系统的优化方法,引入“双缓冲LRU”算法将用户数据根据不同的访问频度分为冷、温、热三类,分开管理。实验数据表明,UBIFS的IO性能有所提升。(3)UBIFS在为用户数据分配可用的PEB时,并未对不同热度数据区分对待。针对以上不合理的PEB分配方法,本文在冷温热三级日志系统的基础上采取不同热度数据分配不同磨损等级PEB的分配方案,降低UBI层损耗均衡系统的触发频率,减少不必要的数据搬移对PEB的损耗,延长NAND Flash的使用寿命。实验结果显示,此优化方案下的闪存磨损更加均衡。