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目的 为提高闪存的整体操作性能和使用寿命,提出新型的闪存文件管理算法。方法 在传统的文件管理系统的基础上加入了线性排序和连续空间功能,在文件存储之前完成闪存各部分利用程度和文件连续性的排序,使得新存储的文件放在利用率和连续程度最优的空间中。结果 在相同操作的情况下,传统的文件管理系统只有前半部分甚至更少的空间被重复多次使用,而在笔者设计的系统中各个文件存储区域平均的存储文件,每部分的操作次数达到均衡,同时文件断开次数明显减少。结论 笔者设计的管理系统优于传统系统,提高了文件的连续度,减少文件的读取
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2011
年
11
月
第
27
卷第
6
期
沈阳建筑大学学报(自然科学版)
Journal
of
Shenyang
Jianzhu
University
(Natural Science)
文章编号
:2095
-1922(2011 )06 -1193
-08
新型闪存文件管理算法设计
白乐强,成绒,王佳林
(沈阳建筑大学信息与控制工程学院,辽宁沈阳
110168
)
Nov.
2011
Vo
l.
27
,
NO.6
摘
要:目的为提高问存的整体操作性能和使用寿命,提出新型的问存文件管理算法.方法
在传统的文件管理系统的基础上加入了线性排序和连续空间功能,在文件存储之前完成问存
各部分利用程度和文件连续性的排序,使得新存储的文件放在利用率和连续程度最优的空间
中.结果在相同操作的情况下,传统的文件管理系统只有前半部分甚至更少的空间被重复多
次使用,而在笔者设计的系统中各个文件存储区域平均的存储文件,每部分的操作次数达到均
衡,同时文件断开次数明显减少.结论笔者设计的管理系统优于传统系统,提高了文件的连续
度,减少文件的读取时间,延长问存的使用寿命.
关键词:闪存;等概率;写人次数;连续空间;存储算法
中图分类号
:TP3l1
文献标志码
:A
Design of New Flash Memory Storage AIgorithms
BAI
Le
qiang , CHENG Cheng , WANG Jialin
(Schoo1
of
Inforrnation
and
Control
Engineering
,
Shenyang
Jianzhu
Univers
坷,
Shenyang
,
China
, 110168)
,
Abstract:
The
reading
and
writing speed
of
files can be improved and the working life
of
the
f1
ash memory
can
be
prolonged at the same time by a
new
type
of
file management algorithm for
f1
ash memory
on
the ba-
sis
of
the Equal Probability Store Algorithm (
EPSA)
in the file management system. The Continuous Space
Algorithm is added
in
由巳
process
of
writing operation. The new files are stored in the space which is rela-
tively continuous and has small average writing times. Files'writing follows the principle
of
centralized man-
agement.
The
rate
of
files reading
and
writing is increased.
The
files management system is optimized. The
new
files management algorithm has higher rate
of
files reading and writing
than
出
e
EPSA
in the same oper-
ation.
The
files which are written in the
f1
ash
memo
可
are
more continuous. The files are stored equally in all
regions at the
same
time.
Key
words:
f1
ash
memory;
equal probability; writing
times;
continuous space; store algorithm
闪存存储器(
Fl
ash)
简称闪存
[1]
,作为一种新
兴半导体存储器件具有非易失、功耗低、无噪声、
体积小、质量轻、可靠性高等优点,己逐渐取代磁
盘,成为嵌入式复杂环境下数据存储设备的首选
存储介质
[2].
嵌入式中的闪存主要分为
NOR
型
和
NAND
型两类[剖,其中
NAND
型闪存能提供
收稿日期
:2011-04-11
极高的存储单元密度,并且写人和擦除的速度也
很快,主要用做大容量数据存储器
[4].
应用
NAND
型闪存的难点在于闪存的管理及需要特
殊的系统接口
[5]
,研究主要针对
NAND
型闪存,
通过一些方法改善其存储性能
由于闪存存储器的寿命是有限的,不能元限
基金项目:国家自然科学基金项目
(60973022/ F0
20202)
;辽宁省教育厅项目
(2008592)
作者简介:自乐强
(1962
一)
,男,教授,主要从事嵌入式系统仿真开发理论与技术方向研究.
1194
沈阳建筑大学学报(自然科学版)
第
27
卷
次擦写,块的最大擦写次数→般为
10
5
_
10
6
次
[6].
所以在采用
NAND
Fl
ash
的应用中,必须采
用一定的机制,保证各个物理块近似均衡使用,避
免某些块提前损耗达到使用寿命,从而影响整个
存储器的使用,这个问题称为损耗均衡,使用损耗
均衡算法对提高
NAND
Fl
ash
寿命非常重要
[7].
针对这一问题,许多研究者提出了一些的算
法:例如,
Kawaguchi
[8
-叫等提出了
'Cost
-
Benefit
策略
;Wells
队1I
-13J
等提出了综合考虑回收效率和
损耗均衡的策略
;CHang[
队
14
-川等提出了
CAT
(
Cost
Age
Times
,简称
CAT)
策略等.这些方法需
要记录数据存储的时间参数,而且计算较复杂,不
适合用于资源有限的嵌人式系统.
JFFS
(改进版
本
JFFS2)
和
YAFFS(
改进版本
YAFFS2)
是两种
应用于嵌人式
Linux
的专用Fl
ash
文件系统.
JFFS2
中有专门的内核线程管理垃圾回收,在垃
圾回收时实现损耗均衡
[M].
对于一般的应用,采
用后台线程增加了系统设计困难.
YAFFS
使用一
种多策略混合的算法来进行垃圾回收,将贪心策
略和随机选择策略按一定比俯混合使用[
17
J
简化
了设计,但不能保证损耗均衡效果.
笔者提出了两种文件管理算法,其中一种算
法名为等概率存储算法,这种算法的核心思想是
Y
,
Y
,
Y
,
Y
i1
几
在传统的文件管理系统的基础上加入了线性排序
功能,在文件存储之前完成闪存各部分利用程度
的排序,使得新存储的文件放在利用率最小的空
间中,从而提高了整体的利用率,延长闪存的使用
寿命.在仿真模拟的过程中,笔者发现采用这种方
式会让文件分散存储在很多空间内,使得文件的
读写过程非常的长,为了改变这一缺陷,笔者优化
了等概率存储算法,提出了连续空间等概率存储
算法,使得文件的读写速度变快.
1
设计思想
设内存块的序列定义为
A
=
1
X
1
,皂,
X3...
Xi...Xwl
(w
为正整数)
,存储的文件序列为
B=
1
Y
1
'Y
2
,
飞…
27
…
Y
p
1
(p
为正整数)
,每→块
Xt
包
含有
4
个部分,即
X
iI
-儿,其中
Xtl=i
,即
Xi
的第
一部分是
XZ
在序列里面的位置
;Xz=n
,
n
为
XE
的写人操作次数,若继续对该块进行一次写人操
作之后几
=
n
+
1;
如果存人
Xz
中的文件是乓,则
几
=j
,由于在许多时候一个文件的大小不会正好
与闪存块的大小相吻合,经常需要使用多个闪存
块来存储同一个文件,这就需要把文件分割开来
存储,每个闪存块只存储期中的一部分,所以同时
也会有
Xω=j
,
X
时
=j
等情况,如图
1
所示.
X
已
,
Yi3
Y
ik
图
1
文件序列的结构
Fig.lτ
'h
e
s
巳
quence
of
stotage file
为了防止在查找与删除文件时发生混乱,新
文件中的位置,即
X
i3
=}l
,
X
k3
=}2
…
.X
耐
=jk
…
JM
型等概率存储算法为每一段文件生成一个文件编
存人指针指向下一个内存块,具体内容形式如图
号,既能表示所属文件的名称,又能表示该部分在
2
所示
.
X
,
X
,
X
,
x:
X.
•
X;
l
X
i2
X
i3
X;
4
•
图
2
文件存储空间的结构
Fig.
2
Th
e storage space of file
system
在文件存储过程中,所有操作都是基于这个
模块,使得每一个内存空间的利用度趋于平衡,同
文件和空间结构进行处理的.通过运行这些新的
时使文件尽量连续.
,
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