[發明專利]閃存存儲管理方法

有效

• 申請號: 200810015972.2
• 申請日: 2008-05-05
• 公開（公告）號: CN101324862A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 田友強
• 申請（專利權）人: 青島海信電器股份有限公司
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02;G06F11/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種閃存存儲管理方法，更具體的涉及一種基于動態虛擬扇區的閃存存儲管理方法。

背景技術

隨著嵌入式系統的迅速發展和廣泛應用，大量需要一種能多次編程，容量大，讀寫、擦除快捷、方便、簡單，外圍器件少，價格低廉的非易揮發存儲器件。閃存(Flash?Memory)存儲介質就是在這種背景需求下應運而生的。閃存是一種基于半導體的存儲器，具有系統掉電后仍可保留內部信息，及在線擦寫等功能特點，是一種替代EEPROM存儲介質的新型存儲器。因為它的讀寫速度比EEPROM更快，在相同容量的情況下成本更低，因此閃存將是嵌入式系統中的一個重要組成單元。閃存是一種長壽命的非易失性(在斷電情況下仍能保持所存儲的數據信息)的存儲器，數據刪除不是以單個的字節為單位而是以固定的區塊為單位，區塊大小一般為256KB到20MB。閃存是電子可擦除只讀存儲器(EEPROM)的變種，EEPROM與閃存不同的是，它能在字節水平上進行刪除和重寫而不是整個芯片擦寫，這樣閃存就比EEPROM的更新速度快。由于其斷電時仍能保存數據，閃存通常被用來保存設置信息，如在電腦的BIOS(基本輸入輸出程序)、PDA(個人數字助理)、數碼相機中保存資料等。

閃存包括NOR型和NAND型閃存，NOR型與NAND型閃存的區別很大，具體的，NOR型閃存更像內存，有獨立的地址線和數據線，但價格比較貴，容量比較小；而NAND型更像硬盤，地址線和數據線是共用的I/O線，類似硬盤的所有信息都通過一條硬盤線傳送一般，而且NAND型與NOR型閃存相比，成本要低一些，而容量大得多。因此，NOR型閃存比較適合頻繁隨機讀寫的場合，通常用于存儲程序代碼并直接在閃存內運行，手機就是使用NOR型閃存的大戶，所以手機的“內存”容量通常不大；NAND型閃存主要用來存儲資料，我們常用的閃存產品，如閃存盤、數碼存儲卡都是用NAND型閃存。

由于Flash讀寫存儲的編程特點，有必要對其進行存儲過程管理，以使整個系統性能得以改善。Flash自身具有以下特性：

(1)Flash在物理結構上分成若干個區塊(Block)，區塊之間相互獨立；

(2)由于Flash的寫操作只能將數據位從1寫成0，不能從0寫成1，所以在對存儲器進行寫入之前必須先執行擦操作，將預寫入的數據位初始化為1。擦除操作的最小單位是一個區塊，而不是單個字節；

(3)塊的擦寫壽命有次數限制；

(4)Flash在使用過程中，可能導致某些區塊的損壞。區塊一旦損壞，將無法進行修復；

(5)由于Flash固有的電器特性，在讀寫數據過程中，偶然會產生一位或幾位數據錯誤，這稱為位反轉。位反轉無法避免，只能通過其他手段對結果進行事后處理；

(6)塊擦除的時間比較長。

目前有一種基于靜態虛擬扇區的Flash存儲管理技術，即把Flash中的每個Block分為更小的虛擬邏輯塊VSS，每個扇區大小根據應用在模塊初始化時設定。每個Block前面的一個固定單元用于記錄本block中扇區分配的使用情況(SAT)，包括扇區屬性及扇區邏輯號。在進行數據讀寫和修改時，以虛擬扇區塊的大小為單位。要修改某一扇區的數據時，先讀出這個扇區的內容，重新找一個未使用的扇區，把修改后的內容寫入這個新扇區。然后，修改原來扇區的屬性值為無效，修改這個新扇區的屬性為有效，拷貝VSS的ID號到新扇區對應的SAT單元中。這樣，當某一個block中的SAT屬性都標為無效時，才對當前block進行擦寫。可見，以虛擬扇區大小為單位的存儲管理，對Flash塊的擦寫次數可大大減少，從而提高了系統性能。

但是，這種存儲管理技術存在以下幾個缺陷：

(1)每個Block只能存儲一種類型的數據，當可用的Block個數較少而需要存儲的數據類型較多時，這種方法不能使用。也就是說不能充分利用Flash空間。

(2)沒有考慮出現壞塊的情況。

(3)沒有考慮Flash的位反轉。

因此，本領域需要一種Flash存儲管理方法，能夠有效的利用Flash空間，同時能夠處理壞塊和Flash的位反轉。

發明內容

為了解決這些問題，采用了動態虛擬扇區技術，即在同一個Block中根據應用需要可以分配不同大小的虛擬扇區，分別用來存儲不同類型的數據記錄；如果確認某個扇區有壞塊，則跳過該扇區重新寫入數據；通過CRC數據校驗和寫入完成后數據比較確保數據的可靠性。