[發(fā)明專利]一種利用MRAM存儲(chǔ)小文件的存儲(chǔ)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510176989.6
• 申請(qǐng)日: 2015-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN105630697B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴瑾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海磁宇信息科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F12/06
• 分類號(hào): G06F12/06
• 代理公司: 上海容慧專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31287
• 代理人: 于曉菁

本發(fā)明提供一種利用MRAM存儲(chǔ)小文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括MRAM與塊存儲(chǔ)設(shè)備，MRAM包括小文件存儲(chǔ)區(qū)，用于存儲(chǔ)小文件，小文件是指文件大小小于或等于一個(gè)頁的文件，塊存儲(chǔ)設(shè)備用于存儲(chǔ)大文件，大文件是指文件大小大于一個(gè)頁的文件，小文件存儲(chǔ)區(qū)的塊的容量小于塊存儲(chǔ)設(shè)備的塊的容量。本發(fā)明提供的利用MRAM存儲(chǔ)小文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)小文件采用的塊的容量小于塊存儲(chǔ)設(shè)備的塊的容量，因而能夠提高存儲(chǔ)空間的利用率；在修改文件時(shí)，首先需要擦除的塊較小，能夠降低系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)；其次修改操作是在MRAM中完成，整個(gè)系統(tǒng)的性能會(huì)因此提升；小文件存儲(chǔ)區(qū)用于存儲(chǔ)小文件，還用于存儲(chǔ)大文件的尾頁，減少了對(duì)NAND的寫入，延長(zhǎng)了系統(tǒng)壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固態(tài)硬盤，尤其涉及一種利用MRAM存儲(chǔ)小文件的存儲(chǔ)裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)在計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦中，用戶數(shù)據(jù)、文件被存在硬盤，或者NAND閃存芯片中以及由NAND閃存組成的固態(tài)硬盤里。NAND和固態(tài)硬盤取代傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤又是一個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。

硬盤和固態(tài)硬盤內(nèi)的NAND閃存都是整塊讀寫的塊設(shè)備(block device)，最小可讀取的單元叫頁(page)，最小可擦除的單元叫塊(block)，一個(gè)塊往往由很多頁組成，塊擦除后里面的頁可以進(jìn)行單獨(dú)的寫入操作。

NAND閃存的一個(gè)問題是NAND具有有限的壽命。里面的每一個(gè)頁經(jīng)過一定次數(shù)的擦寫以后，就會(huì)永久失效不能繼續(xù)使用。目前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)是NAND的容量和數(shù)據(jù)密度增長(zhǎng)非常快，但卻是以降低壽命為代價(jià)。可擦寫次數(shù)從最初的10萬次降低到目前的3000次左右。

如圖1所示，手機(jī)與計(jì)算機(jī)的文件操作方式如下：

(1)應(yīng)用軟件向操作系統(tǒng)發(fā)出打開、關(guān)閉、讀、寫文件指令；

(2)操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)部分把讀、寫文件的指令轉(zhuǎn)化為讀、寫存儲(chǔ)塊的指令；

(3)NAND驅(qū)動(dòng)與管理軟件接受讀寫存儲(chǔ)塊區(qū)的指令，進(jìn)行緩存、寫均衡等優(yōu)化，向芯片發(fā)出讀page，寫block等指令。

在手機(jī)中，NAND驅(qū)動(dòng)與管理軟件通常作為與操作系統(tǒng)緊密相關(guān)的軟件模塊，在主機(jī)芯片上運(yùn)行；在計(jì)算機(jī)中，NAND驅(qū)動(dòng)與管理軟件通常在固態(tài)硬盤的主控芯片上運(yùn)行。

文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)軟件中的一個(gè)重要部分，負(fù)責(zé)解決文件的存儲(chǔ)問題。它會(huì)把文件劃分成一個(gè)個(gè)的塊，一般每一個(gè)塊和NAND閃存中的一個(gè)頁對(duì)應(yīng)。每當(dāng)一個(gè)新文件創(chuàng)建，文件系統(tǒng)會(huì)分配給它一個(gè)塊，當(dāng)一個(gè)塊寫滿后，再分配一個(gè)新的塊。由于系統(tǒng)中很多文件都在增長(zhǎng)，一個(gè)文件中的不同的塊常常地址不連續(xù)，這就是文件的碎片化。并且，一個(gè)文件刪除后，釋放出的空閑塊會(huì)被新的文件占用。所以，隨著產(chǎn)品的使用，文件的碎片化會(huì)越來越嚴(yán)重。

隨著當(dāng)代技術(shù)的發(fā)展，NAND閃存的密度越來越大。于此同時(shí)，頁和塊的尺寸也變得越來越大。頁從幾年前的512字節(jié)(byte)變成了今天的16Kbyte；塊從幾年前的16Kbyte變成了今天的8192Kbyte。

而一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中相當(dāng)數(shù)量的文件是小文件，從10-20字節(jié)，到幾百個(gè)字節(jié)。小文件中最典型的例子就是文件夾目錄。在大部分文件系統(tǒng)中，目錄也是作為一個(gè)單獨(dú)的文件存儲(chǔ)的。大部分目錄文件都很小，而且被修改的幾率非常高。不適合存儲(chǔ)在block device里。

計(jì)算機(jī)文件系統(tǒng)中文件的最小存儲(chǔ)單元，一般和NAND的頁一樣大。因此NAND越來越不適于存儲(chǔ)這樣的小文件。為存儲(chǔ)一個(gè)20字節(jié)的文件，要占用16Kbyte的空間，存儲(chǔ)空間的利用率非常低。為修改這樣一個(gè)20字節(jié)的小文件，甚至可能要對(duì)8192Kbyte的數(shù)據(jù)進(jìn)行擦除重寫，極大地加重了系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于提供一種存儲(chǔ)小文件的方法，能夠提高的存儲(chǔ)空間的利用效率，同時(shí)降低系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容