[發明專利]一種閃存文件系統及其數據管理方法

有效

• 申請號: 201710066027.4
• 申請日: 2017-02-06
• 公開（公告）號: CN108399047B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 舒繼武;羅圣美;陸游游;張佳程;楊洪章
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司;清華大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 姜春咸;馮建基

本發明提供了一種閃存文件系統及其數據管理方法，包括創建模塊，用于在創建文件系統時，將閃存劃分成文件系統區和閃存緩沖區；標記模塊，用于在有數據寫入且寫入的數據量小于或等于預設標記閾值時，在內存緩存中將寫入數據標記為臟數據，標記閾值用于表示寫入內存緩存的需要按數據粒度進行標記的數據量大小；同步模塊，用于在需要進行數據同步時，將內存緩存中的臟數據合并后寫入閃存緩沖區，并當閃存緩沖區已滿時，通知回填模塊；回填模塊，用于接收到同步模塊的通知，讀出閃存緩沖區中的臟數據并將其寫入文件系統區，并擦除閃存緩沖區。本發明避免了不必要的數據寫入，從而降低了同步操作的延時，提高了閃存的使用壽命。

技術領域

本發明涉及但不限于存儲技術領域，具體涉及一種閃存文件系統及其數據管理方法。

背景技術

閃存(Flash Memory)是一種電子式可擦除編程存儲器，與傳統的磁盤介質相比，閃存具有讀寫帶寬高、訪問延遲低、功耗低、穩定性強的特點，目前，閃存已經開始在數據中心、個人電腦、移動設備上普及。閃存以頁為單位進行讀寫，當閃存重寫一個頁之前，需要先進行擦除操作。閃存以塊為單位進行擦除，一個閃存塊中包含幾百個閃存頁。閃存的單元具有有限次的擦寫操作，即每個閃存單元具有有限的壽命。

在文件系統中，使用頁高速緩存來緩存最近操作的數據，以加速讀寫過程。當需要讀取數據時，首先在頁高速緩存中查找該部分內容是否駐留在內存中，如果找到，則直接返回數據；如果沒找到，再到閃存中進行讀取。當需要進行寫操作時，不再直接把數據寫入到設備中，而是把數據寫入到頁高速緩存后將相應頁面標記為臟頁，然后直接返回。當用戶發出同步調用或操作系統后臺線程啟動同步操作時，將頁高速緩存中的臟頁寫入到閃存設備中。

由于一次寫操作將整個頁面標記為臟頁，這樣，即使本次寫操作僅僅涉及到該頁面的很少一部分，當執行同步操作時，仍會將整個頁面寫入到閃存設備中。這使得寫入數據量大大增加，不僅增加了同步操作的延時，降低了系統的性能，而且增加了閃存設備的磨損，大大降低了其壽命。

發明內容：

本發明實施例提供一種閃存文件系統及其數據管理方法，能夠避免不必要的數據寫入。

為了達到本發明目的，本發明實施例的技術方案是這樣實現的：

本發明實施例提供了一種閃存文件系統，包括：創建模塊、標記模塊、同步模塊和回填模塊；其中，

創建模塊，用于在創建文件系統時，將閃存劃分成文件系統區和閃存緩沖區；

標記模塊，用于在有數據寫入且寫入的數據量小于或等于預設標記閾值時，在內存緩存中將寫入數據標記為臟數據，其中，所述標記閾值用于表示寫入內存緩存的需要按數據粒度進行標記的數據量大小；

同步模塊，用于在需要進行數據同步時，將內存緩存中的所有臟數據或要同步的文件的臟數據合并后寫入閃存緩沖區，并當閃存緩沖區已滿時，通知回填模塊；

回填模塊，用于接收到同步模塊的通知，讀出閃存緩沖區中的臟數據并將其寫入文件系統區，并擦除閃存緩沖區。

進一步地，所述閃存緩沖區包括第一閃存緩沖區和第二閃存緩沖區；其中，

所述同步模塊具體用于：在需要進行數據同步時，將所述內存緩存中的所有臟數據或要同步的文件的臟數據合并后寫入第一閃存緩沖區；當第一閃存緩沖區已滿時，發送第一通知至回填模塊，并在需要進行數據同步時，將內存緩存中的所有臟數據或要同步的文件的臟數據合并后寫入第二閃存緩沖區；第二閃存緩沖區已滿時，發送第二通知至回填模塊，并在需要進行數據同步時，將內存緩存中的所有臟數據或要同步的文件的臟數據合并后寫入第一閃存緩沖區；

所述回填模塊具體用于：當接收到所述同步模塊的第一通知時，讀出第一閃存緩沖區中的臟數據并將其寫入文件系統區，并擦除第一閃存緩沖區；當接收到同步模塊的第二通知時，讀出第二閃存緩沖區中的臟數據并將其寫入文件系統區，并擦除第二閃存緩沖區。