[發明專利]一種FLASH壽命優化的數據存儲方法、裝置、設備及介質

在審

• 申請號: 202111135966.2
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN114035741A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 李長春;許午嘯;李丹華;李晶
• 申請（專利權）人: 北京航天時代激光導航技術有限責任公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 孫建玲

本發明提供了一種FLASH壽命優化的數據存儲方法、裝置、設備及介質，數據存儲方法包括：設計存儲數據模型，將同一周期內的存儲數據按照存儲模型封裝，保證同一周期數據存儲在同一Flash扇區內；增加存儲數據校驗，對同一Flash扇區內的存儲數據計算校驗和并存儲，能夠保證存儲數據可靠性，便于數據處理；建立存儲數據索引，Flash扇區編號與擦除次數對應，以均衡使用所有存儲扇區，減少Flash各扇區擦除次數不均衡的情況，通過索引能夠監控Flash壽命狀況。

技術領域

本發明屬于嵌入式系統應用軟件技術領域，特別涉及一種FLASH壽命優化的數據存儲方法、裝置、設備及介質。

背景技術

嵌入式系統在運行過程中，對于性能參數、工作狀態等數據有大量非易失存儲需求，以便依據存儲數據進行事后分析和維護診斷等。Flash作為典型的非易失存儲器具有容量大、功耗低、可擦寫次數多、控制靈活等特點，因此廣泛用于構建嵌入式系統內部或外部的非易失存儲空間。與內存、磁盤等存儲介質不同，Flash存儲器的每個存儲單元只有在擦除以后才能寫入數據，擦除的基本單位由一定個數讀、寫基本單元組成，一個可擦除的基本單位稱為一個扇區。通常扇區擦除操作所需的時間比寫入操作多一個數量級，并且每個扇區允許的擦除次數是有限的，這個擦除次數決定了Flash存儲器的壽命。

嵌入式系統設計時，Flash存儲器容量應當大于單次工作過程中需要存儲的數據量，否則系統設計不符合使用需求。設Flash存儲器的容量為v，扇區集合為s，其個數為k，單個扇區容量為ls，則v＝ls*k。目前，嵌入式應用軟件在使用Flash進行數據存儲時，通常按照以下方法進行：

(1)應用軟件申請內存空間r，大小至少為一個扇區容量ls，為了便于處理，內存空間r大小通常為2*ls，用于Flash數據存儲的緩存；

(2)應用軟件運行過程中，將需要存儲的數據保存在內存空間r內，當內存空間r內數據長度等于ls后，擦除扇區s₁，將內存空間r內ls長度的數據寫入s₁；

(3)重復過程2，依次將數據存入Flash扇區s₂，s₃……；

(4)嵌入式系統再次上電工作時，重復上述過程。

該Flash數據存儲方法空間分配如圖1所示。

該Flash數據存儲方法中，存在以下缺陷：

(1)在嵌入式系統工作過程中，Flash存儲器扇區使用分布不均衡。嵌入式系統設計時，Flash存儲器通常會按照預留余量設計，Flash實際扇區個數k大于數據存儲需要的扇區個數n，即Flash存儲器容量v大于系統單次工作時需要存儲的數據量。由圖1可以看出，因系統工作狀況不同，Flash存儲器扇區s₁至s_n的使用概率依次降低，s_n至s_k的扇區在系統壽命內未被使用，導致Flash存儲器扇區使用不均衡，Flash整體壽命縮短。

(2)同一周期存儲數據可能在不同扇區，不便于數據的處理。為了減少Flash扇區擦除次數，該方法將內存空間r緩存滿后再進行扇區擦除和寫入，設應用軟件同一周期需要緩存的數據集合為p，其長度為lp，由圖1可以看出，同一周期的數據在內存空間r內緩存，通常ls不會恰好滿足為lp的整數倍，因此周期數據p可能存儲在兩個扇區內，如圖1所示，p₄實際存儲于s₁、s₂兩個扇區，對于數據處理增加難度。

(3)上述Flash數據存儲方法無法獲取Flash扇區擦除次數，因而無法統計Flash的使用壽命情況。

發明內容