嵌入式设备使用NandFlash作为存储，那么不使用文件系统是否可行？
咱们聊聊嵌入式设备上用Nand Flash当存储，不走文件系统这条路，到底行不行得通。说实话，这事儿不是没有可能，但具体能不能行，得看你这设备是干啥的。
首先，得把Nand Flash这玩意儿的脾气摸透了。它不像咱们电脑上的SSD或者U盘，那么规规矩矩。Nand Flash的特点是：
块（Block）和页（Page）结构： 数据是按页读写的，但擦除必须按块进行。关键是，Nand Flash上有一块一块的区域，里面坏块是常有的事儿，而且一个块被擦写次数多了，也会变成坏块。
磨损均衡（Wear Leveling）： 为了让所有块都能用得久一点，不能老是写同一块。得有个机制把写操作平均分配到所有块上，这就需要记录每个块的擦写次数。
坏块管理（Bad Block Management）： 原始的Nand Flash出厂时可能就带一些坏块，而且在用的过程中还会产生新的坏块。必须有办法标记出来，不再使用它们，否则数据就可能丢失。
ECC（Error Correction Code）： Nand Flash在读写过程中很容易出现比特错误，ECC就是用来检测和纠正这些错误的。
不走文件系统，直接操作Nand Flash意味着什么？
这就好比你接手了一个没有规划的工地，你得自己决定哪里是仓库，哪里是生产线，哪里是废料堆，还得自己记着哪些地方已经不能用了。
直接操作Nand Flash，通常会自己实现一套“裸奔”的存储管理逻辑。这套逻辑需要处理上面说的那些Nand Flash的特性。
那么，什么时候可以考虑“裸奔”？
1. 数据非常简单且固定： 如果你的设备就只需要存储少量、相对固定不变的数据，比如一些配置参数、固件版本号、设备ID之类的，而且这些数据每次启动时只需要读取一次，或者更新频率极低，那确实可以考虑。你可以自己定义一个数据结构，然后直接把它们写到Nand Flash的某个固定位置。例如：
在Nand Flash的起始位置（或者一个预留的区域）存放一个结构体，里面包含配置信息。
每次启动时，读取这个结构体。
如果需要更新，就把新的结构体写到另一个位置（如果之前的位置是只写一次或者更新非常不频繁），或者覆盖（但要注意擦写次数）。
2. 非常小的嵌入式系统，资源极其受限： 有些微控制器（MCU）的RAM和Flash资源都非常非常紧张，连最简单的文件系统库都放不下。在这种情况下，为了节省那一点点宝贵的空间，可能会选择自己实现一套最精简的存储方案。
3. 高度定制化的存储需求： 某些特殊的应用场景，比如实时操作系统（RTOS）的上下文切换数据、传感器采集的原始数据流（如果不需要文件系统的那种结构化存储），或者就是纯粹的日志存储，但日志格式非常简单，可以通过一个连续的缓冲区来管理。
“裸奔”的挑战和代价：
虽然听起来可以省事儿，但“裸奔”的坑可不少，而且通常情况下，直接使用文件系统是更推荐、更省心、更安全的选择。
1. 自己实现磨损均衡和坏块管理： 这是最头疼的部分。你需要维护一个映射表（FTL Flash Translation Layer的简化版），记录每个“逻辑块”对应Nand Flash的哪个“物理块”，以及每个物理块的擦写次数。当需要写入数据时，你要选择一个擦写次数较少的物理块，写入数据。当一个块的擦写次数达到上限时，你需要把它标记为坏块，并且把这个块上的有效数据（如果有的话）迁移到新的块上。这个过程非常复杂，而且容易出错。
2. 数据一致性问题： 如果在写入过程中设备断电，数据可能会损坏。文件系统通常有日志机制或者写时复制（CopyonWrite）等技术来保证数据的一致性。自己“裸奔”的话，你需要自己考虑如何处理这种情况。
3. 存储空间的利用效率： 为了进行磨损均衡和坏块管理，你通常需要预留一部分空间（称为“备用块”或“坏块区域”），这部分空间是不能直接使用的，会降低存储空间的实际利用率。而且，如果没有好的垃圾回收（Garbage Collection）机制，即使有空闲的块，也可能因为存在无效数据（旧版本的数据）而无法被充分利用。
4. 开发复杂度和调试难度： 自己实现的文件系统底层，调试起来会非常困难。你不仅要关注应用层的数据，还要关注Nand Flash本身的低级操作。一旦出现数据丢失、存储损坏等问题，排查起来会非常耗时。
5. 可维护性和移植性差： 你自己写的这套逻辑，一旦换了Nand Flash芯片（哪怕是同一种型号，但不同批次也可能有差异），或者换了不同的嵌入式平台，你很可能需要重写或者修改这部分代码。而成熟的文件系统（如YAFFS, UBIFS, SPIFFS, FATFS等）经过了广泛的应用和验证，移植性通常更好。
总结一下：
不使用文件系统直接操作Nand Flash在理论上是可行的，特别是在数据结构极其简单、数据量小、更新频率极低，或者资源极度受限的特定场景下。
但是，对于大多数嵌入式应用，尤其是需要存储用户数据、程序代码、配置信息等，并且对数据可靠性、存储空间利用率、开发效率有一定要求的场景，强烈建议使用专门为Nand Flash设计的嵌入式文件系统。
文件系统帮你处理了磨损均衡、坏块管理、数据一致性、目录结构等一系列复杂的问题，让你能够更专注于应用逻辑的开发，而不是陷入Nand Flash底层管理的泥沼。想当初做嵌入式开发，能省去自己折腾文件系统底层的那份精力，绝对是一件值得庆幸的事情。如果不是逼不得已，还是让成熟的文件系统来帮你分担这份重担吧。
首先，得把Nand Flash这玩意儿的脾气摸透了。它不像咱们电脑上的SSD或者U盘，那么规规矩矩。Nand Flash的特点是：
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磨损均衡（Wear Leveling）： 为了让所有块都能用得久一点，不能老是写同一块。得有个机制把写操作平均分配到所有块上，这就需要记录每个块的擦写次数。
坏块管理（Bad Block Management）： 原始的Nand Flash出厂时可能就带一些坏块，而且在用的过程中还会产生新的坏块。必须有办法标记出来，不再使用它们，否则数据就可能丢失。
ECC（Error Correction Code）： Nand Flash在读写过程中很容易出现比特错误，ECC就是用来检测和纠正这些错误的。
不走文件系统，直接操作Nand Flash意味着什么？
这就好比你接手了一个没有规划的工地，你得自己决定哪里是仓库，哪里是生产线，哪里是废料堆，还得自己记着哪些地方已经不能用了。
直接操作Nand Flash，通常会自己实现一套“裸奔”的存储管理逻辑。这套逻辑需要处理上面说的那些Nand Flash的特性。
那么，什么时候可以考虑“裸奔”？
1. 数据非常简单且固定： 如果你的设备就只需要存储少量、相对固定不变的数据，比如一些配置参数、固件版本号、设备ID之类的，而且这些数据每次启动时只需要读取一次，或者更新频率极低，那确实可以考虑。你可以自己定义一个数据结构，然后直接把它们写到Nand Flash的某个固定位置。例如：
在Nand Flash的起始位置（或者一个预留的区域）存放一个结构体，里面包含配置信息。
每次启动时，读取这个结构体。
如果需要更新，就把新的结构体写到另一个位置（如果之前的位置是只写一次或者更新非常不频繁），或者覆盖（但要注意擦写次数）。
2. 非常小的嵌入式系统，资源极其受限： 有些微控制器（MCU）的RAM和Flash资源都非常非常紧张，连最简单的文件系统库都放不下。在这种情况下，为了节省那一点点宝贵的空间，可能会选择自己实现一套最精简的存储方案。
3. 高度定制化的存储需求： 某些特殊的应用场景，比如实时操作系统（RTOS）的上下文切换数据、传感器采集的原始数据流（如果不需要文件系统的那种结构化存储），或者就是纯粹的日志存储，但日志格式非常简单，可以通过一个连续的缓冲区来管理。
“裸奔”的挑战和代价：
虽然听起来可以省事儿，但“裸奔”的坑可不少，而且通常情况下，直接使用文件系统是更推荐、更省心、更安全的选择。
1. 自己实现磨损均衡和坏块管理： 这是最头疼的部分。你需要维护一个映射表（FTL Flash Translation Layer的简化版），记录每个“逻辑块”对应Nand Flash的哪个“物理块”，以及每个物理块的擦写次数。当需要写入数据时，你要选择一个擦写次数较少的物理块，写入数据。当一个块的擦写次数达到上限时，你需要把它标记为坏块，并且把这个块上的有效数据（如果有的话）迁移到新的块上。这个过程非常复杂，而且容易出错。
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3. 存储空间的利用效率： 为了进行磨损均衡和坏块管理，你通常需要预留一部分空间（称为“备用块”或“坏块区域”），这部分空间是不能直接使用的，会降低存储空间的实际利用率。而且，如果没有好的垃圾回收（Garbage Collection）机制，即使有空闲的块，也可能因为存在无效数据（旧版本的数据）而无法被充分利用。
4. 开发复杂度和调试难度： 自己实现的文件系统底层，调试起来会非常困难。你不仅要关注应用层的数据，还要关注Nand Flash本身的低级操作。一旦出现数据丢失、存储损坏等问题，排查起来会非常耗时。
5. 可维护性和移植性差： 你自己写的这套逻辑，一旦换了Nand Flash芯片（哪怕是同一种型号，但不同批次也可能有差异），或者换了不同的嵌入式平台，你很可能需要重写或者修改这部分代码。而成熟的文件系统（如YAFFS, UBIFS, SPIFFS, FATFS等）经过了广泛的应用和验证，移植性通常更好。
总结一下：
不使用文件系统直接操作Nand Flash在理论上是可行的，特别是在数据结构极其简单、数据量小、更新频率极低，或者资源极度受限的特定场景下。
但是，对于大多数嵌入式应用，尤其是需要存储用户数据、程序代码、配置信息等，并且对数据可靠性、存储空间利用率、开发效率有一定要求的场景，强烈建议使用专门为Nand Flash设计的嵌入式文件系统。
文件系统帮你处理了磨损均衡、坏块管理、数据一致性、目录结构等一系列复杂的问题，让你能够更专注于应用逻辑的开发，而不是陷入Nand Flash底层管理的泥沼。想当初做嵌入式开发，能省去自己折腾文件系统底层的那份精力，绝对是一件值得庆幸的事情。如果不是逼不得已，还是让成熟的文件系统来帮你分担这份重担吧。
网友意见
NAND单个块的操作方式是单向的，每个bit的值的写操作是单向的，只能从0变1或者1变0，如果要反向操作，需要擦除一大块内容。而一个块的擦除次数是有限的，普通NAND大概100-500次，甚至更少，500次已经算是良心片子了。
你想象一下没有擦写平衡的情况下，一个NAND写100次就坏，那么这个存储能用多久？而且，NAND的片子出厂的时候有些块就已经坏了，这种在嵌入式的板子上非常常见。
离开了NFTL，没有坏快管理，那么NAND的可靠性非常差。
当然了，如果你不担心数据损坏，裸写NAND是没问题的，Linux就有对应的接口，风险自担。
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