[發明專利]一種基于FLASH存儲器的數據存儲方法

在審

• 申請號: 202210202029.2
• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114637465A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 宋洋軍;賴鏡靈
• 申請（專利權）人: 福建科立訊通信有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F11/10;G06F16/172;G06F16/18
• 代理公司: 深圳市萬商天勤知識產權事務所(普通合伙) 44279
• 代理人: 王志明

本發明公開了一種基于FLASH存儲器的數據存儲方法，包括以下步驟：將FLASH存儲器空間分為兩半；當存儲器空間的前一半已經寫滿，則進行垃圾回收，把更新的數據庫寫入存儲器空間的后一半開頭，并擦除原有的前一半緩沖區數據；繼續在存儲器空間的后一半寫入數據，當存儲器空間的后一半已經寫滿，把更新的數據庫寫入存儲器空間的前一半開頭，并擦除原有的后一半緩沖區數據，繼續在存儲器空間的前一半寫入數據，如此循環。本發明基于空間利用率的垃圾回收的日志型文件系統數據存儲方法，具有開機速度快、避免了緩沖區耗盡導致的文件系統損壞和緩沖區的擦除、寫入均衡、使用壽命長特點。

技術領域

本發明涉及電子、通信和計算機技術領域，具體涉及一種基于FLASH存儲器的數據存儲方法。

背景技術

FLASH存儲器是一種非易失性存儲器，即掉電后仍可長久地保存數據的存儲器，被廣泛應用于各類便攜式數字設備和通信基礎設施，例如手機、照相機、音樂播放器、對講機等。NOR FLASH和NAND FLASH是市場上主流的兩種FLASH，兩者的區別是存儲單元的不同。其中NAND FLASH更具成本優勢，使用的范圍也更廣泛。

參見圖1，以KIOXIA公司的TC58BVG0S3HBAI4芯片為例，說明NAND FLASH的結構和讀寫操作。它是存儲容量為1G比特的NAND FLASH，包含1024塊，每塊包含64頁，每頁包含2048字節的信息位，和64字節的校驗位。字節和比特的換算關系是1字節等于8比特。

讀寫操作遵循以下原則：

1.讀寫以頁為單位；

2.每比特可以從1寫為0，但是不能從0寫為1；

3.擦除操作以塊為單位，擦除后該塊數據全部變為1。

實際應用中必然有從0寫為1的需求，這通過先擦除該塊數據，再把為0的數據寫回FLASH。由于芯片的物理限制，FLASH可擦寫的次數大概是10萬次，近年來成本低廉的多層工藝FLASH，可擦寫次數只有3千次，因此對FLASH的寫操作，不可能像計算機內的易失性存儲器如SRAM、DDR那樣隨便。

為了簡便FLASH的讀寫操作，先后出現了YAFFS、YAFFS2和JFFS、JFFS2等專門用于FLASH的嵌入式文件系統。大大簡化了FLASH的讀寫操作，并提高了FLASH的使用壽命。

JFFS2采用日志的方式記錄數據的操作(增加、刪除、修改)，當便攜式設備不斷電長時間工作后，由于數據的變化，例如錄音錄像或者地理信息的存儲，導致存儲的數據越來越大。下次開機需要全部載入，耗費的時間較多，導致開機速度變慢。所以JFFS2多用于對開機速度不敏感的通信基礎設施。便攜式嵌入式設備不常用該文件系統。

從YAFFS2設計的原理來看，它大部分時間通過日志的方式記錄數據的操作，并以較低的頻率(即基于時間)進行一個基于YAFFS2在FLASH中的緩存進行的垃圾回收操作，把緩沖數據精簡后寫入一個新的塊，并將緩存集中擦除。這可使便攜式嵌入式設備開機讀取FLASH時，不需要讀取全部的FLASH，開機速度較快。并且將擦寫FLASH的操作均攤到每個塊中，提高了FLASH的使用壽命。

但由于YAFFS2是一個通用的文件系統，在面向具體問題時，有時候面臨垃圾回收不及時導致緩沖耗盡、文件系統被破壞的局面。雖然YAFFS2提供一些可修改的參數配置以優化此問題，但重現問題耗時長、數據被破壞后難以恢復歷史操作用于分析等問題。

發明內容

本發明的主要目的是，針對現有技術的問題，提供一種基于FLASH存儲器的數據存儲方法，具有開機速度快、避免了緩沖區耗盡導致的文件系統損壞和緩沖區的擦除、寫入均衡、使用壽命長特點。

本發明采用的技術方案如下：