対処法1：ジャーナリングファイルシステム

ファイルシステムを用いた電源断対策としては、一般的にジャーナリングファイルシステムが用いられています。ジャーナリングファイルシステムとは、定期的にファイルシステムの状態を保存しておくことを指します。予期せぬ電源断時には、ジャーナルを元の状態に復元することができるので、少し前の正常な状態にファイルシステムを復元することができます。

Linuxシステムの標準的なジャーナリングファイルシステムは、ext3、ext4ファイルシステムになります。

図2はSDカード MMCインターフェースを想定した場合のプロトコルです。ファイルの作成から、ファイルのopen処理、及びwriteを実行した際のプロトコル概略になります。

FS_writeにてopen処理を実行したファイルIDに対して書き込みを実行し、MMCインターフェース上ではmultiple write(CMD25)、Stop CMD(CMD12)により処理され、ファイルデータがNANDフラッシュ内部に書き込まれ、その後にジャーナルが更新されます。

万が一、電源断によってデータの更新処理が中断しても、次回起動時にジャーナルの情報を使って処理を再開できる仕組みになっています。ext3、ext4ファイルシステムで破損を避けるためには、ジャーナリングのモードを設定する必要があります。以下にジャーナリングのモードを示します。

対処法2：Copy on Write

ジャーナリングとは異なり、元データのコピーを作成しコピーを更新する方法をCopy on Writeと言います。コピーに対して更新するためどのフェーズで処理が中断しても、データは元の状態、もしくは変更後の状態に保たれます。そのため、中途半端な書き換えによるデータ破損が生じません。

ジャーナリング同様に、以下でSDカード MMCインターフェースを想定した場合のプロトコルを考えてみます。

ファイル①’の更新処理が中断した場合は、ファイル①’はメタデータ上更新されないため、正常なファイル①のオリジナルのファイルがリンク付けされている処理になります。

メタデータが壊れるという概念がなく、データの保全性が保たれます。さらに、一般的に電源断後に走る復旧動作がないため、マウント時間が一定に保たれる仕組みになっています。