嵌入式系統Flash存儲管理策略研究

3) Block_Erase_Counter( 32bit ) : 該字段用來動態記錄每個分塊的擦除次數, 從而方便應用程序對Flash 分塊的使用次數進行均衡。

4) Next_Off set ( 16bit ) : 該字段為將來擴展之用, 用來將64K 的分塊空間進一步細化, 使得將來1 個64K 空間內可以存儲不同類型的數據。

4 NOR Flash 分塊狀態切換與使用均衡

在Flash 的使用過程中, 必然存在著多次的數據更新, 當前嵌入式系統中數據更新的一般做法是先將新數據寫入Flash, 然后將舊的數據置為無效狀態[ 6] 。如果每次數據更新都馬上將原先數據擦除,則將造成Flash 的擦除次數急劇增加。隨著數據更新次數的增多, 也就導致Flash 存儲系統中的可用資源不斷減少, 因此在某個時刻就必須對系統中的垃圾資源進行回收。通過巧妙設置Flash 分塊的狀態,并在資源回收過程中對源、目標兩個分塊進行適當的狀態切換, 可以確保在資源回收過程中不會因掉電原因而產生數據的丟失。令回收源分塊為A, 新目標分塊為B, 資源回收流程如圖2 所示。

圖2 資源回收流程圖

對于每次系統上電后, 應用程序將讀取每個Flash 數據分塊的頭部信息, 在內存中建立相應的分塊信息表, 同時根據頭部信息和空閑地址搜索算法去初始化每種數據類型的起始地址與空閑區域首地址, 同時必須對異常狀態進行檢測恢復。其中對每個分塊的初始化主要是根據分塊頭部的狀態信息進行判斷, 檢測是否之前有掉電過, 然后做出相應處理, 主要有以下幾種可能:

1) 狀態為BF _NOT _INIT, 則將其初始化為BF_FREE 狀態。

2) 狀態為BF_FREE 或BF_INUSE, 則在內存中建立分塊信息, 無需其它操作。

3) 狀態為BF _ COPYIN G _ DAT A 或BF _ERASING, 則將其擦除后置為BF_FREE 狀態。

4) 分塊A 狀態為BF_SRC_DATA, 如果有另一個分塊B 為BF_COPY _FINISHED, 則根據流程圖繼續完成資源回收操作。如果有另一個分塊B 為BF_COPYING_DAT A, 則擦除B 后置為BF_FREE 狀態, 然后對A 重新進行資源回收操作。
5) 狀態為BF_INVA LID, 則該塊為壞塊, 不在內存中建立分塊信息。為了均衡每一個分塊的使用次數, 延長整塊Flash 的使用壽命, 在每次進行分塊擦除之后, 必須先將之前記錄下來的Block_Erase_Counter 加1, 然后組成新的頭部信息重新寫回分塊頭部, 從而達到動態記錄每個分塊擦除次數的功能。在進行空閑分塊申請的時候, 必須遍歷所有狀態為BF_FREE 分塊, 選取Block_Erase_Counter 數值最小的作為新分塊分配, 從而使得每個分塊的使用次數趨于一致。