随着电子通信和计算技术的迅猛发展,网络化嵌入式系统特别是CPS(物理信息系统)已成为国内外研究的重要领域,而节点操作系统是CPS研究的关键方向。其中,文件系统作为节点操作系统的重要组成部分,具有很高的社会发展和科学研究价值。因此,设计并实现一个满足节点硬件资源限制和节点操作系统需求的文件系统,是本文的主要目标。基于对现有存储管理技术的研究与分析,并结合节点操作系统的需求,本文总结并提出了节点操作系统的文件系统的研究目标：实时性,可靠性,可扩展性与低功耗。为了提高文件系统的实时性和可靠性,本文提出并实现了虚拟扇区和级联日志相结合的映射管理策略,允许文件的动态增长。同时提出文件系统的硬件抽象与数据老化策略,进一步增强文件系统的可扩展性和本地存储中数据的生存能力。本文首先在参阅大量相关文献的基础上,深入研究了现有的无线传感网络和数据存储管理技术,分析并指出它们的适用范围与不足。其次,本文详细分析了节点操作系统数据存储需求,结合CPS节点操作系统的特点,提出了传感器节点上数据分类的概念,并对在传感器节点上构建闪存文件系统进行了可行性分析。再次,针对节点操作系统的可扩展性需求,本文构建了传感器节点的数据存储硬件抽象。基于此本文提出了虚拟扇区映射,级联日志和数据老化等关键设计策略,用于保证文件操作时间的可预测和文件系统的可靠性。同时,本文提出和实现了3级故障恢复机制,并在文件系统中合理应用了数据缓冲管理、压缩存储和错误处理等基本设计策略,实现了尽最大努力的损耗均衡机制。最后,通过理论分析和仿真实验评估,证明本文设计的文件系统基本满足了研究目标和CPS节点操作系统的需求,具有进一步研究和应用的价值。