JFFS

Journaling Flash File System（JFFS）とは

Journaling Flash File System、略してJFFSは、Linuxオペレーティングシステムで使用されるNORフラッシュメモリデバイス向けのファイルシステムです。このファイルシステムは、特にフラッシュメモリの特性に対応するために設計されています。JFFSは後にJFFS2に置き換えられましたが、その基本的な概念は今も色あせることなく、フラッシュメモリの利用において重要な役割を果たしています。

フラッシュメモリの特性

フラッシュメモリは、従来の磁気ディスクとは異なるアクセスの制約があります。特に考慮すべき点は次の通りです。

• - 消去が必要: データを新たに書き込む前に、フラッシュメモリ上のデータを消去する必要があります。
• - 遅延: 書き込み処理は、一般に遅いです。
• - セグメント削除: 消去は通常、64 KiB以上の大きなセグメントで行われます。
• - 書き込み回数制限: デバイスには書き込み回数の上限があり、典型的には100万回未満です。

従来のファイルシステム、たとえばext2は、データを変更した際にinodeやディレクトリといったデータ構造を直接ディスク上で更新します。この手法は、フラッシュメモリの特性を考慮していないため、ウェアレベリング（書き込みの偏りを抑制し、メモリの寿命を延ばす技術）が不足しているという問題があります。

JFFSの設計理念

JFFSはフラッシュメモリでのデータ管理を効率化し、ウェアレベリングを強化するために、ファイルやディレクトリの変更を循環ログとして扱います。この方式では、変更が記録される度に、データはノード内のログの末尾に追加されます。各ノードは、メタデータを含むヘッダーで始まり、それに続いて実際のファイルデータが続きます。加えて、ノードはヘッダー内のオフセットポインタで結ばれています。

ノードは初めは有効として扱われますが、新たに作成されたノードが現れると、旧ノードは無効となります。このシステムにより、ファイルシステムに残された空きスペースは、ログの先頭と末尾の間に保たれます。この空間が減少すると、ガベージコレクターが作動し、全有効ノードをコピーし、無効なノードを省いて空間を確保します。

JFFSの欠点

JFFSにはいくつかの欠点も存在します。その一つは、ファイルシステムのドライバがマウント時にinodeチェーン全体を読み込む必要があるため、処理が非常に遅くなることです。これはファイルシステム内のファイル数が増えるほど影響が大きくなります。

さらに、循環ログの原則により、すべてのデータが再書込みされる必要があります。これが必要ないデータの消去を引き起こし、結果としてフラッシュメモリの寿命を短くする原因となります。

まとめ

JFFSはフラッシュメモリデバイスにおけるデータ管理の効率化を目指して設計されたファイルシステムですが、その運用には注意が必要です。特に、フラッシュメモリの特性を理解し、それに基づいた適切な運用が必要です。JFFSが後に進化したJFFS2は、これらの課題をさらに改善しています。

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