移动终端闪存文件系统的性能分析与优化技术研究

摘要

闪存具有读写速度快，非易失等特征，目前基于NAND闪存的eMMC存储系统已广泛应用于移动终端设备中，如Android操作系统采用Ext4文件系统对闪存存储系统进行管理。位于移动终端系统底层的文件系统直接对Flash存储卡进行读写操作，其性能对整个终端闪存系统起着至关重要的作用，为此本文主要研究移动终端闪存文件系统及其性能优化关键技术，主要工作内容概括如下:
　　首先，介绍了Android智能手机闪存文件系统关键技术，其主要内容包括:移动终端闪存存储系统，闪存转换层技术，以及Android智能手机文件系统技术。
　　其次，鉴于传统的Android系统Ext4文件系统中Flexblocksgroupsize、inodesize等参数的默认设置并不能完全发挥移动终端闪存系统的整体存储性能，在研究了上述基于Android操作系统的Ext4文件系统中的重要数据结构和关键参数配置后，提出了一种基于调节Flexblocksgroupsize、inodesize等参数设置的优化方案，进而进一步提高基于Android系统的闪存系统整体存储性能。重点研究了Ext4文件系统中的重要数据结构，Ext4文件系统中关键参数的默认配置与调节以及相关实验环境的配置。
　　最后，通过实验研究的方式验证了基于目前Android系统的移动终端在存储4KB文件时能最大限度发挥其存储性能，以及通过实验对比的方法，与默认参数配置下的Ext4文件系统后端存储性能研究实验相对比，验证了Ext4文件系统在关键参数优化设置下拥有更好的存储性能，实验数据显示采用综合优化过的Flexblocksgroupsize和inodesize两种参数配置的Android闪存系统的整体存储性能可提高8％左右。

目录

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 移动终端存储系统研究现状

1．2．1 eMMC发展应用现状

1．2．2 智能手机文件系统发展现状

1．3 本文主要工作

1．4 文章结构安排

第2章 Android智能手机闪存文件系统关键技术分析

2．1 闪存存储系统简介

2．2 闪存转换层(FTL)技术

2．3 Android智能手机文件系统(Ext4)技术

2．3．1 Ext4磁盘布局

2．3．2 Ext4中的Flex block group块组

2．3．3 Ext4中的元块组

2．4 小结

第3章 Ext4文件系统中的存储性能关键参数研究

3．1 Ext4文件系统相关参数理论分析

3．1．1 Ext4文件系统中的重要数据结构

3．1．2 Ext4文件系统关键参数默认配置

3．1．3 Ext4文件系统参数调节分析

3．2 Postmark测试实验概述

3．2．1 实验环境配置

3．2．2 测试工具

3．2．3 实验步骤

3．3 小结

第4章 安卓手机中的Ext4文件系统存储性能优化技术研究

4．1 负载对Ext4文件系统存储性能的影响

4．1．1 负载实验测试结果

4．1．2 负载测试结果分析

4．2 Flex Block Group Size调节对Ext4文件系统存储性能的影响

4．2．1 调节Flex block group size的实验测试结果

4．2．2 变Flex block group size参数的多项式曲线拟合分析

4．3 Inode size调节对Ext4文件系统存储性能的影响

4．3．1 调节Inode size的实验测试结果

4．3．2 变Inode size参数的多项式曲线拟合分析

4．4 Ext4文件系统的优化参数值分析

4．5 小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士期间发表的学术论文

附录B 攻读硕士期间参与的项目列表