CN111339053B - 一种ram文件系统及ram文件系统的访问方法 - Google Patents

一种ram文件系统及ram文件系统的访问方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种RAM文件系统及RAM文件系统的访问方法，该系统为在安全控制平台中创建一个独立的RAM内存文件系统RAM文件系统，且安全控制平台通过文件系统管理RAM内存；所述的文件系统创建了许多文件，根据文件存储数据的性质分类，数据性质相同的文件使用相同的内存池；创建这些文件时，所述的文件系统根据需要给每个文件分配指定大小的内存，每次创建一个文件，把内存池未使用的起始地址分配给文件的数据存储区，从而使每个文件获取到不同的内存地址。与现有技术相比，本发明具有避免了直接通过内存地址访问数据，有效地保证了内存数据不被篡改等优点。

Description

一种RAM文件系统及RAM文件系统的访问方法
技术领域
本发明涉及轨道交通信号系统的安全控制平台，尤其是涉及一种RAM文件系统及RAM文件系统的访问方法。
背景技术
轨道交通信号系统的安全控制平台是一个通用的SIL4等级的安全计算机系统，配合上层应用可以进一步开发轨旁或车载信号设备。对于上层应用，根据使用场景不同需要配置不同的配置数据。在安全控制平台系统中，由于配置数据比较大，系统往往需要创建一个比较大的内存池来存储配置数据。通常情况下，系统一般通过访问内存地址直接访问需要的数据，当访问的数据过多时，系统就需要访问不同的内存地址才能得到需要的数据，这样就变得十分繁琐，对于安全控制平台来说内存管理起来就越复杂，进而影响安全控制平台的使用效率。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种RAM文件系统及RAM文件系统的访问方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种RAM文件系统，该系统为在安全控制平台中创建一个独立的RAM内存文件系统RAM文件系统，且安全控制平台通过文件系统管理RAM内存；
所述的文件系统创建了许多文件，根据文件存储数据的性质分类，数据性质相同的文件使用相同的内存池；创建这些文件时，所述的文件系统根据需要给每个文件分配指定大小的内存，每次创建一个文件，把内存池未使用的起始地址分配给文件的数据存储区，从而使每个文件获取到不同的内存地址；
所述的文件系统通过三个文件标志符来区分不同的文件，安全控制平台访问内存的数据只需要访问指定的文件即可。
优选的，当文件获取的数据大小超过分配的内存大小时，所述的文件系统会重新对文件分配内存以满足文件的使用需要；
所述的安全控制平台获取存储介质中需要的数据时，文件系统会自动把存储介质的数据直接填充到文件中，不同用途的数据填充到不同的文件中。
优选的，所述的安全控制平台往存储介质中保存数据时，只需要把保存的数据写入文件中，文件系统会自动把文件里的数据刷写到对应的存储介质中。
优选的，在所述的文件系统中，根据使用方式文件被分为三种类型：源文件、虚拟文件和链接文件。
优选的，所述的源文件初始化：
(1)创建一个源文件，文件名通过三个参数命名，其中三个参数分别为folderId、fileId、fileExt，此时文件状态为不可获取状态，源文件需要绑定数据源，文件的数据从数据源获取，或者文件的数据被刷写到数据源中；
(2)源文件绑定数据源，根据需要，一个文件可绑定多个数据源，绑定数据源后源文件的状态被设置为过时状态，并挂到过时链表上。
优选的，所述的虚拟文件初始化具体为：
(1)创建一个虚拟文件，文件名通过三个参数命名，其中三个参数分别为folderId、fileId、fileExt，此时文件状态为不可获取状态；
(2)创建文件时直接设置为虚拟文件，此时虚拟文件状态被设置为过时状态，同时并对虚拟文件直接分配内存大小，虚拟文件不需要绑定数据源，文件系统可把数据直接写入到虚拟文件中。
优选的，所述的链接文件初始化具体为：
(1)创建一个链接文件，文件名通过三个参数命名，其中三个参数分别为folderId、fileId、fileExt；
(2)创建链接文件时直接绑定一个源文件，当访问链接文件时，本质是访问绑定的源文件。
优选的，在文件系统中，文件状态分为四种：
不可获取状态：文件的内容不可获取时设置的状态，当创建文件时或文件不能从数据源获取到数据时，文件状态被设置为不可获取状态；
过时状态：文件的内容需要更新时设置的状态，当源文件添加数据源时或文件内容需要更新时，文件状态被设置为过时状态；
刷新状态：文件将要进行填充时设置的状态，当文件在填充的过程中文件状态被设置为刷新状态；
更新状态：文件的内容更新完成时设置的状态，当文件的数据填充完成时，文件状态被设置为更新状态。
一种所述的RAM文件系统的访问方法，包括填充内存操作、刷写内存操作、重置内存操作、再填充操作和执行数据源操作；
所述的文件系统通过设置五个链表执行这些功能，当文件需要执行特定的功能时，只要把文件挂到对应的链表上，文件系统就会自动对文件执行指定的功能；
(1)填充内存操作：把存储介质中的数据填充到文件中，当执行该操作时，文件状态需要被设置为过时状态，同时把文件挂到过时链表上，文件系统会自动对文件进行填充操作；
(2)刷写内存操作：把文件数据刷写到存储介质中，当执行该操作时，首先把保存的数据写入指定的文件中，然后把该文件挂到刷写链表上，文件系统会自动把文件中的数据刷写到存储介质中；
(3)重置内存操作：把文件的内存进行释放并重新分配，当执行该操作时，把文件挂到重置内存链表上，文件系统会对文件进行重置内存操作，当文件再次进行填充操作时，文件系统会对文件重新分配内存；
(4)再填充操作：文件再次执行填充内存操作，当执行该操作时，把文件挂到再次填充链表上，文件系统会对文件执行新的填充操作，本质是把文件设置为过时状态重新填充；
(5)执行数据源操作：文件进行底层填充或刷写的操作，文件系统会周期性对数据源执行操作。
优选的，源文件填充操作具体过程为：
(1)打开源文件，通过文件名打开对应的源文件，获取源文件绑定的数据源；
(2)获取文件大小，通过调用绑定数据源的功能接口函数获取文件需要内存的大小并对该文件分配内存；
(3)准备文件填充，通过调用绑定数据源的功能接口函数准备执行文件填充操作，此时文件状态设置为刷新状态；
(4)执行文件填充，通过执行数据源操作，调用数据源绑定的功能接口函数进行填充；
(5)文件填充完成，文件数据填充完毕，文件状态被设置为更新状态，此时访问文件就可以获取到需要的数据；
源文件刷写操作具体过程为：
(1)打开源文件，把保存的数据写入指定的文件中；
(2)获取要刷写的数据源，把数据源和源文件绑定在一起，并挂在刷写链表上；
(3)打开源文件，通过文件名打开对应的源文件，获取源文件绑定的数据源；
(4)准备文件刷写，通过调用绑定数据源的功能接口函数执行文件刷写操作；
(5)文件刷写完成，执行数据源操作，通过调用数据源操作完成文件刷写过程；
文件重置内存操作具体过程为：
(1)当文件内存需要重新分配时，把文件挂到内存重置链表上，文件系统会自动执行重置内存操作；
(2)执行重置内存操作时，首先判定当前文件是否将要进行填充操作，如果文件状态是刷新状态，则暂时不对文件进行重置内存操作；
(3)如果文件状态是更新状态，即文件填充完毕，则对文件进行重置内存操作，同时把文件挂到再填充链表上，文件系统会对文件重新分配内存并填充数据。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)文件系统管理内存数据避免了直接通过内存地址访问数据，有效地保证了内存数据不被篡改；
(2)文件系统管理内存只需要访问对应的文件就可以对内存进行操作，比传统的访问内存方式更加方便灵活；
(3)文件系统具有文件填充、文件刷写、文件重置和文件再填充等多种功能，拓展了管理内存数据的方式；
(4)文件系统的源文件根据需要可以绑定指定的数据源，从而使文件系统的使用范围更加广泛。
附图说明
图1为本发明文件填充数据的工作流程图；
图2为本发明文件刷写数据的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明安全控制平台RAM内存管理的技术是在安全控制单元系统中创建一个独立的RAM内存文件系统模块(以下统称文件系统)，其逻辑思想是安全控制平台通过文件系统模块管理RAM内存(以下统称内存)。文件系统创建了许多文件，根据文件存储数据的性质分类，数据性质相同的文件使用相同的内存池。创建这些文件时，文件系统根据需要给每个文件分配指定大小的内存，每次创建一个文件，把内存池未使用的起始地址分配给文件的数据存储区，从而使每个文件获取到不同的内存地址。当文件获取的数据大小超过分配的内存大小时，文件系统会重新对文件分配内存以满足文件的使用需要。文件系统通过三个文件标志符来区分不同的文件，安全控制平台访问内存的数据只需要访问指定的文件即可。安全控制单元获取存储介质中需要的数据时，文件系统会自动把存储介质的数据直接填充到文件中，不同用途的数据填充到不同的文件中。安全控制单元往存储介质中保存数据时，只需要把保存的数据写入文件中，文件系统会自动把文件里的数据刷写到对应的存储介质中。
在文件系统中，根据使用方式文件可以被分为三种类型：源文件、虚拟文件和链接文件。
源文件初始化：
(1)创建一个源文件，文件名通过三个参数(folderId fileId fileExt)命名，此时文件状态为不可获取状态。源文件需要绑定数据源，文件的数据从数据源获取，或者文件的数据被刷写到数据源中。
(2)源文件绑定数据源，根据需要，一个文件可以绑定多个数据源。绑定数据源后源文件的状态被设置为过时状态，并挂到过时链表上。
虚拟文件初始化：
(1)创建一个虚拟文件，文件名通过三个参数(folderId fileId fileExt)命名，此时文件状态为不可获取状态。
(2)创建文件时直接设置为虚拟文件，此时虚拟文件状态被设置为过时状态，同时并对虚拟文件直接分配内存大小。虚拟文件不需要绑定数据源，文件系统可以把数据直接写入到虚拟文件中。
链接文件初始化：
(1)创建一个链接文件，文件名通过三个参数(folderId fileId fileExt)命名。
(2)创建链接文件时直接绑定一个源文件，当访问链接文件时，本质是访问绑定的源文件。
在文件系统中，文件状态可以分为四种：不可获取状态、过时状态、刷新状态和更新状态。
不可获取状态：文件的内容不可获取时设置的状态，当创建文件时或文件不能从数据源获取到数据时，文件状态被设置为不可获取状态。
过时状态：文件的内容需要更新时设置的状态，当源文件添加数据源时或文件内容需要更新时，文件状态被设置为过时状态。
刷新状态：文件将要进行填充时设置的状态，当文件在填充的过程中文件状态被设置为刷新状态。
更新状态：文件的内容更新完成时设置的状态，当文件的数据填充完成时，文件状态被设置为更新状态。
如图1和图2所示，文件系统的功能主要包括：填充内存操作、刷写内存操作、重置内存操作、再填充操作和执行数据源操作。文件系统通过设置五个链表执行这些功能，当文件需要执行特定的功能时，只要把文件挂到对应的链表上，文件系统就会自动对文件执行指定的功能。
(1)填充内存操作：把存储介质中的数据填充到文件中，当执行该操作时，文件状态需要被设置为过时状态，同时把文件挂到过时链表上，文件系统会自动对文件进行填充操作。
(2)刷写内存操作：把文件数据刷写到存储介质中，当执行该操作时，首先把保存的数据写入指定的文件中，然后把该文件挂到刷写链表上，文件系统会自动把文件中的数据刷写到存储介质中。
(3)重置内存操作：把文件的内存进行释放并重新分配，当执行该操作时，把文件挂到重置内存链表上，文件系统会对文件进行重置内存操作。当文件再次进行填充操作时，文件系统会对文件重新分配内存。
(4)再填充操作：文件再次执行填充内存操作，当执行该操作时，把文件挂到再次填充链表上，文件系统会对文件执行新的填充操作，本质是把文件设置为过时状态重新填充。
(5)执行数据源操作：文件进行底层填充或刷写的操作，文件系统会周期性对数据源执行操作。数据源顾名思义就是文件的数据来源，数据源自身包含一些和存储介质相关的参数资源和功能接口函数，它是和源文件绑定在一起的。数据源有多种，每创建一种数据源，都需要把它挂到数据源链表上。
源文件填充：
(1)打开源文件，通过文件名打开对应的源文件，获取源文件绑定的数据源；
(2)获取文件大小，通过调用绑定数据源的功能接口函数获取文件需要内存的大小并对该文件分配内存；
(3)准备文件填充，通过调用绑定数据源的功能接口函数准备执行文件填充操作，此时文件状态设置为刷新状态；
(4)执行文件填充，通过执行数据源操作，调用数据源绑定的功能接口函数进行填充；
(5)文件填充完成，文件数据填充完毕，文件状态被设置为更新状态，此时访问文件就可以获取到需要的数据。
源文件刷写：
(1)打开源文件，把保存的数据写入指定的文件中；
(2)获取要刷写的数据源，把数据源和源文件绑定在一起，并挂在刷写链表上；
(3)打开源文件，通过文件名打开对应的源文件，获取源文件绑定的数据源；
(4)准备文件刷写，通过调用绑定数据源的功能接口函数执行文件刷写操作；
(5)文件刷写完成，执行数据源操作，通过调用数据源操作完成文件刷写过程。
文件重置内存：
(1)当文件内存需要重新分配时，把文件挂到内存重置链表上，文件系统会自动执行重置内存操作；
(2)执行重置内存操作时，首先判定当前文件是否将要进行填充操作，如果文件状态是刷新状态，则暂时不对文件进行重置内存操作。
(3)如果文件状态是更新状态，即文件填充完毕，则对文件进行重置内存操作，同时把文件挂到再填充链表上，文件系统会对文件重新分配内存并填充数据。
本发明通过文件系统从flash key设备获取配置数据和把配置数据刷写到并行flash设备为例说明：
(1)创建flash key和并行flash数据源，flash数据源包含flash设备的信息，并绑定一些功能接口函数；
(2)创建一个config源文件，文件名字为(1,0,1)，此时文件状态设置为不可获取状态；
(3)config文件创建好绑定flash key设备数据源，此时文件状态被设置为过时状态，同时把config文件挂到过时链表上，文件系统会自动对config文件进行填充操作；
(4)config文件填充数据时首先打开源文件，通过源文件找到绑定的flash key设备数据源；
(5)通过调用flash设备数据源提供的获取文件大小的接口函数获取内存的大小并对config文件分配数据内存；
(6)通过调用flash key设备数据源提供的异步填充的接口函数把文件挂到flash设备填充链表上，此时文件状态被设置为刷新状态。
(7)执行flash key设备数据源操作，通过调用数据源提供的flash读取接口函数把配置数据存储到config文件数据内存中；
(8)config文件数据填充完毕，此时文件状态被设置为更新状态，通过访问该文件可以获取到flash key设备中的配置数据；
(9)打开config文件，获取并行flash用例源，使config文件和并行flash用例源关联在一起，把config文件挂到刷写链表上，文件系统自动把config文件数据刷写到并行flash中；
(10)config文件刷写配置数据时首先打开源文件，通过源文件找到绑定的并行flash设备数据源；
(11)通过调用并行flash设备数据源提供的异步刷写接口函数把config文件挂到flash刷写链表上；
(12)执行并行flash设备数据源操作，通过调用数据源提供的flash刷写接口函数把配置数据存储到并行flash设备中。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种RAM文件系统，其特征在于，该系统为在安全控制平台中创建一个独立的RAM内存文件系统，且安全控制平台通过文件系统管理RAM内存；
所述的文件系统创建了许多文件，根据文件存储数据的性质分类，数据性质相同的文件使用相同的内存池；创建这些文件时，所述的文件系统根据需要给每个文件分配指定大小的内存，每次创建一个文件，把内存池未使用的起始地址分配给文件的数据存储区，从而使每个文件获取到不同的内存地址；
所述的文件系统通过三个文件标志符来区分不同的文件，安全控制平台访问内存的数据只需要访问指定的文件即可；
虚拟文件初始化具体为：
(1)创建一个虚拟文件，文件名通过三个参数命名，其中三个参数分别为folderId、fileId、fileExt，此时文件状态为不可获取状态；
(2)创建文件时直接设置为虚拟文件，此时虚拟文件状态被设置为过时状态，同时并对虚拟文件直接分配内存大小，虚拟文件不需要绑定数据源，文件系统可把数据直接写入到虚拟文件中；
链接文件初始化具体为：
(1)创建一个链接文件，文件名通过三个参数命名，其中三个参数分别为folderId、fileId、fileExt；
(2)创建链接文件时直接绑定一个源文件，当访问链接文件时，本质是访问绑定的源文件；
过时状态：文件的内容需要更新时设置的状态，当源文件添加数据源时或文件内容需要更新时，文件状态被设置为过时状态。
2.根据权利要求1所述的一种RAM文件系统，其特征在于，当文件获取的数据大小超过分配的内存大小时，所述的文件系统会重新对文件分配内存以满足文件的使用需要；
所述的安全控制平台获取存储介质中需要的数据时，文件系统会自动把存储介质的数据直接填充到文件中，不同用途的数据填充到不同的文件中。
3.根据权利要求1所述的一种RAM文件系统，其特征在于，所述的安全控制平台往存储介质中保存数据时，只需要把保存的数据写入文件中，文件系统会自动把文件里的数据刷写到对应的存储介质中。
4.根据权利要求1所述的一种RAM文件系统，其特征在于，在文件系统中，文件状态分为：
不可获取状态：文件的内容不可获取时设置的状态，当创建文件时或文件不能从数据源获取到数据时，文件状态被设置为不可获取状态；
刷新状态：文件将要进行填充时设置的状态，当文件在填充的过程中文件状态被设置为刷新状态；
更新状态：文件的内容更新完成时设置的状态，当文件的数据填充完成时，文件状态被设置为更新状态。
5.一种权利要求1所述的RAM文件系统的访问方法，其特征在于，包括填充内存操作、刷写内存操作、重置内存操作、再填充操作和执行数据源操作；
所述的文件系统通过设置五个链表执行这些功能，当文件需要执行特定的功能时，只要把文件挂到对应的链表上，文件系统就会自动对文件执行指定的功能；
(1)填充内存操作：把存储介质中的数据填充到文件中，当执行该操作时，文件状态需要被设置为过时状态，同时把文件挂到过时链表上，文件系统会自动对文件进行填充操作；
(2)刷写内存操作：把文件数据刷写到存储介质中，当执行该操作时，首先把保存的数据写入指定的文件中，然后把该文件挂到刷写链表上，文件系统会自动把文件中的数据刷写到存储介质中；
(3)重置内存操作：把文件的内存进行释放并重新分配，当执行该操作时，把文件挂到重置内存链表上，文件系统会对文件进行重置内存操作，当文件再次进行填充操作时，文件系统会对文件重新分配内存；
(4)再填充操作：文件再次执行填充内存操作，当执行该操作时，把文件挂到再次填充链表上，文件系统会对文件执行新的填充操作，本质是把文件设置为过时状态重新填充；
(5)执行数据源操作：文件进行底层填充或刷写的操作，文件系统会周期性对数据源执行操作。
6.根据权利要求5所述的访问方法，其特征在于，
源文件填充操作具体过程为：
(1)打开源文件，通过文件名打开对应的源文件，获取源文件绑定的数据源；
(2)获取文件大小，通过调用绑定数据源的功能接口函数获取文件需要内存的大小并对该文件分配内存；
(3)准备文件填充，通过调用绑定数据源的功能接口函数准备执行文件填充操作，此时文件状态设置为刷新状态；
(4)执行文件填充，通过执行数据源操作，调用数据源绑定的功能接口函数进行填充；
(5)文件填充完成，文件数据填充完毕，文件状态被设置为更新状态，此时访问文件就可以获取到需要的数据；
源文件刷写操作具体过程为：
(1)打开源文件，把保存的数据写入指定的文件中；
(2)获取要刷写的数据源，把数据源和源文件绑定在一起，并挂在刷写链表上；
(3)打开源文件，通过文件名打开对应的源文件，获取源文件绑定的数据源；
(4)准备文件刷写，通过调用绑定数据源的功能接口函数执行文件刷写操作；
(5)文件刷写完成，执行数据源操作，通过调用数据源操作完成文件刷写过程；
文件重置内存操作具体过程为：
(1)当文件内存需要重新分配时，把文件挂到内存重置链表上，文件系统会自动执行重置内存操作；
(2)执行重置内存操作时，首先判定当前文件是否将要进行填充操作，如果文件状态是刷新状态，则暂时不对文件进行重置内存操作；
(3)如果文件状态是更新状态，即文件填充完毕，则对文件进行重置内存操作，同时把文件挂到再填充链表上，文件系统会对文件重新分配内存并填充数据。
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