專利名稱：閃存文件系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種閃存文件系統(tǒng)及方法，特別是一種可平衡閃存存儲單元損耗的閃存文件系統(tǒng)及方法。
背景技術：
目前的個人便攜式電子產(chǎn)品主要采用兩種方式來儲存用戶數(shù)據(jù)，一種是用隨機儲存器(Random Access Memory，RAM)存儲，另外一種就是使用閃存(Flash Memory)來儲存。使用隨機儲存器存儲數(shù)據(jù)的優(yōu)點在于其價格便宜，使用方便且讀取速度快。但是，隨機儲存器的最大不便之處在于它只能在保持供電的狀態(tài)下才能保存數(shù)據(jù)，否則數(shù)據(jù)將會丟失，由于再好的系統(tǒng)也無法保證供電系統(tǒng)永遠正常，因此，在電池沒電的時候，隨機儲存器中的數(shù)據(jù)將全部丟失，無法保證用戶數(shù)據(jù)的安全。
閃存是最常見的一種非揮發(fā)性內(nèi)存(Non-Volatile Memory，NVM)，其組件集成度高，在使用閃存保存數(shù)據(jù)時，可避免系統(tǒng)在電池沒電的情況下已存儲的用戶數(shù)據(jù)丟失。但是，由于閃存本身隨機讀、按扇區(qū)寫和按塊刪除的特點，在突然掉電的瞬間，如果系統(tǒng)正在執(zhí)行閃存塊的擦除操作，則原來塊上的內(nèi)容也將全部丟失，如果系統(tǒng)是采用FAT的文件系統(tǒng)，在掉電的瞬間系統(tǒng)恰好正在更新文件分配表或ROOT表，則閃存上的數(shù)據(jù)可能全部丟失。
如中國專利申請第01119887.7號，其將閃存中的每一個物理塊設置為一個管理單元，每個管理單元設有文件塊首控信息區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和文件塊狀態(tài)信息區(qū)，每一個文件由一個或一個以上的管理單元組成。由于其存儲文件的方法中沒有對閃存存儲單元的損耗平衡解決方案，可能會導致閃存的局部壞塊過多而影響其使用壽命。
因此，如何提供一種存儲文件安全，且使用壽命長的閃存文件系統(tǒng)及其管理方法，即為本發(fā)明所要解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠平衡閃存存儲單元的損耗，且提供閃存文件掉電保護的閃存文件系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供一種閃存文件系統(tǒng)，其文件構成為一文件節(jié)點列表，上述文件節(jié)點列表中的每一節(jié)點都設有節(jié)點頭信息區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和節(jié)點狀態(tài)信息區(qū)。其中上述節(jié)點頭信息區(qū)用于保存節(jié)點頭信息，上述節(jié)點頭信息至少包括有節(jié)點類型、節(jié)點長度及一個節(jié)點頭循環(huán)冗余校驗信息，上述數(shù)據(jù)區(qū)用于保存文件數(shù)據(jù)，上述節(jié)點狀態(tài)信息區(qū)用于保存節(jié)點狀態(tài)信息，上述節(jié)點狀態(tài)信息至少包括有節(jié)點版本次數(shù)、損壞標志、可用標志、垃圾收集標志、節(jié)點鏈接信息和備用區(qū)信息，其中上述節(jié)點鏈接信息用來保證上述等文件節(jié)點邏輯上連結的正確性，而系統(tǒng)每對一文件節(jié)點進行一次寫入或擦除操作，上述節(jié)點的節(jié)點版本次數(shù)就會被加一，且系統(tǒng)都是從版本次數(shù)較小的文件節(jié)點開始向閃存寫入數(shù)據(jù)。
本發(fā)明另提供一種閃存文件系統(tǒng)管理方法，系統(tǒng)在重組文件時，首先掃描整個閃存，找到需要修改的文件節(jié)點所在的區(qū)域，然后計算需要修改處的文件節(jié)點位置偏移量，而后利用上述位置偏移量來截斷文件，再通過系統(tǒng)指令在上述處進行修改或刪除文件數(shù)據(jù)。所有對文件的重組只是邏輯上截斷文件而對文件進行修改或刪除，使得對文件修改的邏輯上的位置是對的，實際上新數(shù)據(jù)在寫入前，系統(tǒng)會首先掃描和編排那些離散的空白文件節(jié)點，然后將新數(shù)據(jù)寫入到那些版本次數(shù)較小的空白文件節(jié)點上，存儲舊文件數(shù)據(jù)的文件節(jié)點會被標上垃圾收集標志信息，一段適當時間之后這些文件節(jié)點上的舊數(shù)據(jù)將會被系統(tǒng)刪除，所有經(jīng)寫入或擦除過的文件節(jié)點的節(jié)點版本次數(shù)加一。因此，當系統(tǒng)正在往閃存芯片中寫入數(shù)據(jù)時掉電，閃存文件中的新數(shù)據(jù)和舊數(shù)據(jù)將都不會丟失，這樣就保證了閃存中文件的安全性。由于系統(tǒng)都是從版本次數(shù)較小的文件節(jié)點開始寫入數(shù)據(jù)，故可以保證每一文件節(jié)點的寫入或擦除操作次數(shù)基本相當，從而延長了整個閃存的使用壽命。
由于采用了上述技術方案，本發(fā)明閃存文件系統(tǒng)具有存儲文件安全，且使用壽命長的功效。
下面參照附圖，結合實施例對本發(fā)明作進一步描述。

圖1是本發(fā)明閃存文件系統(tǒng)的文件結構設置示意圖。
圖2是第一圖中節(jié)點頭信息的結構設置示意圖。
圖3是第一圖中節(jié)點狀態(tài)信息的結構設置示意圖。
圖4是本發(fā)明閃存文件系統(tǒng)及方法的文件重組流程圖。
圖5是本發(fā)明閃存文件系統(tǒng)及方法的文件重組過程中向閃存寫入新數(shù)據(jù)的流程圖。
具體實施方式請參閱圖1至圖3，其為本發(fā)明閃存文件系統(tǒng)的文件結構設置與文件節(jié)點設置示意圖。上述閃存文件系統(tǒng)中的文件構成為一文件節(jié)點列表，其中，每一個節(jié)點都設有節(jié)點頭信息區(qū)10、數(shù)據(jù)區(qū)20和節(jié)點狀態(tài)信息區(qū)30。上述節(jié)點頭信息區(qū)10用于保存節(jié)點頭信息，上述節(jié)點頭信息至少包括有節(jié)點類型11、節(jié)點長度12及一個節(jié)點頭循環(huán)冗余校驗信息13，數(shù)據(jù)區(qū)20用于保存文件數(shù)據(jù)，節(jié)點狀態(tài)信息區(qū)30用于保存節(jié)點狀態(tài)信息，上述節(jié)點狀態(tài)信息至少包括有節(jié)點版本次數(shù)31、損壞標志32、可用標志33、垃圾收集標志34、節(jié)點鏈接信息35和備用區(qū)信息36。
上述閃存文件系統(tǒng)中的每一文件都是由包含上述特征的文件節(jié)點的列表構成，其由上述文件節(jié)點鏈接信息35來保證這些文件節(jié)點邏輯上連結的正確性，所有的文件節(jié)點還包括一個節(jié)點版本次數(shù)信息，每對上述文件節(jié)點進行一次寫入或擦除，系統(tǒng)就會將其版本次數(shù)加一。請參閱圖4，為本發(fā)明閃存文件系統(tǒng)及方法的文件重組流程圖。重組文件時，系統(tǒng)首先掃描整個閃存(步驟110)，找到需要修改的文件節(jié)點所在的區(qū)域(步驟120)，然后計算需要修改處的文件節(jié)點位置偏移量(步驟130)，而后利用上述位置偏移量來截斷文件(步驟140)，再通過系統(tǒng)指令在上述處進行修改或刪除文件數(shù)據(jù)(步驟150)。
所有對文件的重組只是邏輯上截斷文件而對文件進行修改或刪除，使得對文件修改的邏輯上的位置是對的，請參閱圖5，為本發(fā)明閃存文件系統(tǒng)及方法的文件重組過程中向閃存寫入新數(shù)據(jù)的流程圖。實際上新數(shù)據(jù)在寫入前，系統(tǒng)會首先掃描和編排那些離散的空白文件節(jié)點(步驟210)，然后將新數(shù)據(jù)寫入到那些版本次數(shù)較小的空白文件節(jié)點上(步驟220)，存儲舊文件數(shù)據(jù)的文件節(jié)點會被標上垃圾收集標志信息(步驟230)，一段適當時間之后這些文件節(jié)點上的舊數(shù)據(jù)將會被系統(tǒng)刪除(步驟240)，所有經(jīng)寫入或擦除過的文件節(jié)點的節(jié)點版本次數(shù)加一(步驟250)。因此，當系統(tǒng)正在往閃存芯片中寫入數(shù)據(jù)時掉電，閃存文件中的新數(shù)據(jù)和舊數(shù)據(jù)將都不會丟失，這樣就保證了閃存中文件的安全性。由于系統(tǒng)都是從版本次數(shù)較小的文件節(jié)點開始寫入數(shù)據(jù)，故可以保證每一文件節(jié)點的寫入或擦除操作次數(shù)基本相當，從而延長了整個閃存的使用壽命。
權利要求
1.一種閃存文件系統(tǒng)，其特征在于上述閃存文件系統(tǒng)的文件構成為一文件節(jié)點列表，上述文件節(jié)點列表中的每一節(jié)點都設有節(jié)點頭信息區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和節(jié)點狀態(tài)信息區(qū)。
2.如權利要求1所述的閃存文件系統(tǒng)，其特征在于上述節(jié)點頭信息區(qū)用于保存節(jié)點頭信息，上述節(jié)點頭信息至少包括有節(jié)點類型、節(jié)點長度及一個節(jié)點頭循環(huán)冗余校驗信息。
3.如權利要求1所述的閃存文件系統(tǒng)，其特征在于上述數(shù)據(jù)區(qū)用于保存文件數(shù)據(jù)。
4.如權利要求1所述的閃存文件系統(tǒng)，其特征在于上述其中上述節(jié)點狀態(tài)信息區(qū)用于保存節(jié)點狀態(tài)信息，上述節(jié)點狀態(tài)信息至少包括有節(jié)點版本次數(shù)、損壞標志、可用標志、垃圾收集標志、節(jié)點鏈接信息和備用區(qū)信息。
5.如權利要求4所述的閃存文件系統(tǒng)，其特征在于上述節(jié)點鏈接信息用來保證這些文件節(jié)點邏輯上連結的正確性。
6.如權利要求1或4所述的閃存文件系統(tǒng)，其特征在于上述閃存文件系統(tǒng)每對一文件節(jié)點進行一次寫入或擦除操作，上述節(jié)點的節(jié)點版本次數(shù)就會加一。
7.如權利要求1或4所述的閃存文件系統(tǒng)，其特征在于上述閃存文件系統(tǒng)都是從版本次數(shù)較小的文件節(jié)點開始向閃存寫入數(shù)據(jù)。
8.一種閃存文件系統(tǒng)管理方法，其特征在于其包括有以下步驟(a)掃描和編排離散的空白文件節(jié)點；(b)將新數(shù)據(jù)寫入到版本次數(shù)較小的空白文件節(jié)點上；(c)將存儲舊文件數(shù)據(jù)的文件節(jié)點標上垃圾收集標志信息；(d)一段適當時間之后將這些存儲舊文件數(shù)據(jù)的文件節(jié)點上的舊數(shù)據(jù)刪除。
9.如權利要求8所述的閃存文件系統(tǒng)管理方法，其特征在于上述閃存文件系統(tǒng)都是從版本次數(shù)較小的文件節(jié)點開始向閃存寫入數(shù)據(jù)。
10.如權利要求8所述的閃存文件系統(tǒng)管理方法，其特征在于上述閃存文件系統(tǒng)將經(jīng)寫入或擦除過的文件節(jié)點的節(jié)點版本次數(shù)加一。
11.如權利要求8所述的閃存文件系統(tǒng)管理方法，其特征在于步驟(a)進一步包括以下步驟(a1)掃描整個閃存；(a2)找到需要修改處的文件節(jié)點區(qū)域；(a3)計算需要修改的文件節(jié)點位置偏移量；(a4)確定位置截斷文件；(a5)利用文件節(jié)點的節(jié)點版本次數(shù)信息來編排離散的空白文件節(jié)點。
全文摘要
一種閃存文件系統(tǒng)及方法，上述閃存文件系統(tǒng)的文件構成為一文件節(jié)點列表，其由一個文件節(jié)點鏈接信息來保證這些文件節(jié)點邏輯上連結的正確性，且所有的文件節(jié)點還包括一個節(jié)點版本次數(shù)信息，每對上述文件節(jié)點進行一次寫入或擦除，系統(tǒng)就會將其版本次數(shù)加一，系統(tǒng)在寫入新數(shù)據(jù)前，首先會掃描和編排那些離散的空白文件節(jié)點，然后將新數(shù)據(jù)寫入到那些版本次數(shù)較小的空白文件節(jié)點上，存儲舊文件數(shù)據(jù)的文件節(jié)點會被標上垃圾收集標志信息，一段適當時間之后這些文件節(jié)點上的舊數(shù)據(jù)將會被系統(tǒng)刪除。由于系統(tǒng)都是從版本次數(shù)較小的文件節(jié)點開始寫入數(shù)據(jù)，故可以保證每一文件節(jié)點的寫入或擦除操作次數(shù)基本相當，從而延長了整個閃存的使用壽命。
文檔編號G06F12/16GK1567261SQ03126878
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月13日 優(yōu)先權日2003年6月13日
發(fā)明者婁長劍, 何唐 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司