專利名稱：一種寫存儲器的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機(jī)及通信領(lǐng)域的信息存儲技術(shù)，尤其涉及一種寫存儲器的實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
在計算機(jī)系統(tǒng)中，由文件系統(tǒng)對存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。當(dāng)需要對存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫操作時，由文件系統(tǒng)確定需要操作的存儲位置，然后從存儲器中讀出數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入存儲器。
閃存(FLASH)作一種非易失存儲器，在計算機(jī)系統(tǒng)中被廣泛地應(yīng)用于存儲數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)向FLASH寫數(shù)據(jù)和從FLASH讀數(shù)據(jù)的最小操作單位一般為512-528個字節(jié)(Bytes)；由于FLASH的特性，文件系統(tǒng)在向FLASH寫入數(shù)據(jù)時，如果欲寫入位置已經(jīng)存在數(shù)據(jù)，則需將該單元位置數(shù)據(jù)擦除后，方能寫入，一般需要擦除16-32Kbytes。
例如，文件系統(tǒng)需要向FLASH中已存在數(shù)據(jù)的第3扇區(qū)寫入一個512字節(jié)的數(shù)據(jù)時，此時需要將該第1-32扇區(qū)的內(nèi)容讀入內(nèi)存，在內(nèi)存中將第3扇區(qū)的內(nèi)容替換掉，并擦除1-32扇區(qū)的所有內(nèi)容，然后再寫回FLASH 1-32扇區(qū)的內(nèi)容。
由于文件系統(tǒng)在對FLASH中已存儲數(shù)據(jù)的位置進(jìn)行寫操作時，需要進(jìn)行讀數(shù)據(jù)、擦除數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)各一次，因而存在以下缺點(diǎn)1、由于FLASH的擦除數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)速度較慢，因此，導(dǎo)致整個寫操作的執(zhí)行效率低。
2、每次向FLASH寫入數(shù)據(jù)時，要對FLASH進(jìn)行多次操作，而對存儲器的高頻率的操作，導(dǎo)致存儲器的使用壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種寫存儲器的實現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有的文件系統(tǒng)每次執(zhí)行寫操作時多次對存儲器操作而導(dǎo)致執(zhí)行效率低和影響存儲器使用壽命的問題。
一種寫存儲器的實現(xiàn)方法，包括如下步驟A、在內(nèi)存中建立映射表，并將文件系統(tǒng)中描述文件存儲位置的存儲位置描述表信息映射到該映射表中；B、所述文件系統(tǒng)將需要寫入存儲器的數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存中，并在所述映射表中記錄在存儲器中為該數(shù)據(jù)分配的存儲位置和在內(nèi)存中的實際存儲位置之間的對應(yīng)關(guān)系；C、所述文件系統(tǒng)接收到操作所述數(shù)據(jù)的請求時，根據(jù)該數(shù)據(jù)在存儲器中的存儲位置查詢所述映射表得到數(shù)據(jù)在內(nèi)存的實際存儲位置，并在內(nèi)存操作所述數(shù)據(jù)；D、至少在系統(tǒng)空閑或卸載文件系統(tǒng)時，根據(jù)所述存儲位置描述表和映射表中對所述數(shù)據(jù)的存儲位置描述，將保存在內(nèi)存中所述數(shù)據(jù)寫入存儲器的對應(yīng)位置并修改所述存儲位置描述表。
所述步驟B包括如下步驟B1、文件系統(tǒng)在接收到向存儲器寫入數(shù)據(jù)的請求時在存儲器中為該數(shù)據(jù)分配存儲位置并記錄在所述映射表中；B2、在內(nèi)存中為所述數(shù)據(jù)分配實際存儲位置并記錄在所述映射表中，在該表中使數(shù)據(jù)在存儲器的存儲位置與在內(nèi)存的實際存儲位置形成對應(yīng)關(guān)系；以及B3、將所述數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存的實際存儲位置。
所述步驟C包括如下步驟C1、接收到從存儲器讀取數(shù)據(jù)的請求時查詢映射表確定該數(shù)據(jù)在存儲器的存儲位置；C2、查詢所述存儲器的存儲位置是否對應(yīng)有數(shù)據(jù)在內(nèi)存的實際存儲位置，如果是，則從內(nèi)存的該實際存儲位置獲取數(shù)據(jù)完成操作，否則，從存儲器獲取數(shù)據(jù)完成操作。
步驟D中，當(dāng)系統(tǒng)空閑時將能整除存儲器最小擦寫單位數(shù)據(jù)量的所述數(shù)據(jù)寫入存儲器未使用的數(shù)據(jù)區(qū)，修改所述存儲位置描述表和映射表，以及釋放相應(yīng)的內(nèi)存。
步驟D中，當(dāng)系統(tǒng)卸載文件系統(tǒng)或存儲器時，將內(nèi)存中所有的所述數(shù)據(jù)寫入存儲器，并在所述存儲位置描述表中記錄數(shù)據(jù)在存儲器中的位置。
本發(fā)明在文件系統(tǒng)執(zhí)行寫操作時先將數(shù)據(jù)暫存在內(nèi)存中，并且后續(xù)對該數(shù)據(jù)的讀寫操作在內(nèi)存中進(jìn)行，在系統(tǒng)空閑或卸載文件系統(tǒng)時才將數(shù)據(jù)寫入到存儲器，避免了每次執(zhí)行寫操作都需要對存儲器進(jìn)行讀、擦和寫操作，減少了擦、寫存儲器的頻率。因此，本發(fā)明不僅寫操作的效率高，而且能夠延長存儲器的使用壽命。


圖1為FAT表映射到內(nèi)存的示意圖；圖2為本發(fā)明的流程圖；圖3為內(nèi)存映射表與FAT表中對應(yīng)的存儲位置關(guān)系示意圖。
具體實施例方式
本實施例主要以文件分配表(File Allocation Table，F(xiàn)AT)文件系統(tǒng)對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中存儲位置描述表對應(yīng)FAT表。本發(fā)明所稱數(shù)據(jù)可以是一個文件的全部數(shù)據(jù)，也可以是一個文件中的部分?jǐn)?shù)據(jù)。
計算機(jī)系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)主要完成三項功能跟蹤記錄存儲器上中被耗用的空間和自由空間，維護(hù)目錄名和文件名，跟蹤記錄每一個文件的物理存儲位置。FAT文件系統(tǒng)采用文件描述表(FDT)來記錄文件的屬性信息，如存儲文件的起始位置、文件長度(大小)等；通過FAT表來記錄文件的物理存儲位置，F(xiàn)AT表是在FAT文件系統(tǒng)中用于磁盤數(shù)據(jù)(文件)索引和定位的一種鏈?zhǔn)奖恚碇杏涗洿鎯Ω魑募拇靥?。?Cluster)是將某一線形范圍的物理位置(地址)形成一個管理單位，如磁盤的最小單位是一個扇區(qū)，一個簇可以根據(jù)需要包含兩個、四個甚至更多的扇區(qū)。FLASH的讀寫操作最小單位為一個頁/扇區(qū)(Page/Sector)，擦除的最小單位為一個塊(Block)，每塊包含16-64或更多個扇區(qū)不等(視不同的存儲器)。
為了提高FAT文件系統(tǒng)執(zhí)行寫操作的效率，本發(fā)明在執(zhí)行寫操作時，先將數(shù)據(jù)暫存到內(nèi)存而不直接對存儲器進(jìn)行操作，以提高執(zhí)行效率和訪問速度，在系統(tǒng)空閑或卸載文件系統(tǒng)時再將數(shù)據(jù)寫回存儲器。
為了使數(shù)據(jù)在存儲器的存儲位置與在內(nèi)存的存儲位置保持對應(yīng)關(guān)系，在每次裝載(mount)存儲器時，先獲得FAT表所描述的最大的簇數(shù)量，并建立相應(yīng)的內(nèi)存映射表，參閱圖1所示。
建立內(nèi)存映射表時先獲知文件系統(tǒng)中的FAT表在存儲器上的容量，即存儲器上的總簇數(shù)；然后在內(nèi)存中建立一個同F(xiàn)AT表所描述的簇數(shù)量相同的FAT內(nèi)存映射表，該映射表描述每簇單位數(shù)據(jù)的包含下一個簇的簇號和地址，簇號的存儲寬度與FAT表相同，地址的存儲寬度包括但不限于8位、12位、16位、32位、64位，該地址為數(shù)據(jù)在內(nèi)存的實際地址。
當(dāng)文件系統(tǒng)接收到寫存儲器請求時，根據(jù)數(shù)據(jù)量大小按現(xiàn)有的方法查詢和在存儲器中分配要寫的簇，并在FAT映射表中記錄這些簇；然后在內(nèi)存中為數(shù)據(jù)分配存儲空間，將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存并在FAT映射表中記錄對應(yīng)的內(nèi)存地址，使為數(shù)據(jù)分配的簇號與數(shù)據(jù)在內(nèi)存的地址間形成對應(yīng)關(guān)系，即根據(jù)該簇號能獲得數(shù)據(jù)在內(nèi)存的地址。
當(dāng)文件系統(tǒng)響應(yīng)后續(xù)的讀、寫操作時，首先查詢FAT內(nèi)存映射表，若發(fā)現(xiàn)要操作的簇對應(yīng)有內(nèi)存地址，則從內(nèi)存的該位置讀數(shù)據(jù)或重新在該位置寫數(shù)據(jù)；若沒有對應(yīng)內(nèi)存地址，對于讀操作而言則根據(jù)簇號從存儲器的讀取數(shù)據(jù)，對于寫操作而言則按上述方式將數(shù)據(jù)寫到內(nèi)存。
結(jié)合圖2說明向存儲器寫數(shù)據(jù)和后續(xù)讀取該數(shù)據(jù)的過程在步驟10，文件系統(tǒng)接收到訪問存儲器的請求；在步驟20，文件系統(tǒng)確定是讀還是寫操作，如果是寫操作進(jìn)行步驟30，如果是讀操行進(jìn)行步驟50；在步驟30，文件系統(tǒng)按現(xiàn)有方式在存儲器中為這些數(shù)據(jù)分配簇號，將這些簇號記錄在FAT內(nèi)存映射表中；在步驟40，根據(jù)數(shù)據(jù)量分配內(nèi)存，將數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存并記錄在FAT內(nèi)存映射表中；在步驟50，確定數(shù)據(jù)所在的簇號；在步驟60，根據(jù)步驟50確定的簇號查詢FAT內(nèi)存映射表，判斷該簇號是否對應(yīng)有內(nèi)存地址(即判斷該數(shù)據(jù)是否暫存在內(nèi)存中)，如果是則進(jìn)行步驟70，否則進(jìn)行步驟80；在步驟70，文件系統(tǒng)根據(jù)對應(yīng)的內(nèi)存地址從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)；在步驟80，文件系統(tǒng)根據(jù)簇號從存儲器中讀取數(shù)據(jù)。
當(dāng)系統(tǒng)空閑時，將能整除存儲器最小擦寫單位的數(shù)據(jù)量的內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)寫入存儲器未使用數(shù)據(jù)區(qū)，并調(diào)整FAT表及釋放內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)寫入后的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)空閑主要是指系統(tǒng)休眠、待機(jī)或處理器資源使用較少的情況。
當(dāng)系統(tǒng)卸載(un-mount)文件系統(tǒng)/存儲器時比較FAT表和FAT映射表，然后將將所有應(yīng)保存到存儲器而暫存在內(nèi)存的數(shù)據(jù)寫到存儲器中，并在FAT表中記錄這些位置在存儲器的位置。
以下以一實例進(jìn)行說明參閱圖3所示，假設(shè)文件系統(tǒng)為FAT32系統(tǒng)，存儲器為FLASH，每簇占4個扇區(qū)(每扇區(qū)512字節(jié))。內(nèi)存中用于映射存儲器剩余空間的起始地址為0xC0000000，F(xiàn)AT內(nèi)存映射表單位數(shù)據(jù)類型為32位。FAT表描述30個簇，一共占用120個字節(jié)，同樣FAT內(nèi)存映射表也是占用120個字節(jié)30x4bytes(32bit)。簇15-簇19位連續(xù)鏈表，由簇15描述簇16，簇16描述簇17......
當(dāng)系統(tǒng)欲對文件ABC的17、18簇進(jìn)行寫操作時其數(shù)據(jù)已存在于存儲器中，這時數(shù)據(jù)實際寫入在0xC0000000-0xc0001000的內(nèi)存區(qū)內(nèi)。修改FAT內(nèi)存映射表在簇16的值為0xC0000000，簇17的值為0xC0000800。
當(dāng)系統(tǒng)欲讀取17、18簇內(nèi)容時，首先需要通過FAT內(nèi)存映射表查找簇15依次找到簇16；通過簇16描述下一個簇的位置為簇17。其間簇15在FAT內(nèi)存映射表中未對應(yīng)內(nèi)存地址(即未被賦值)，因此在FAT映射表中繼續(xù)查詢，發(fā)現(xiàn)其下一個簇為16；再在FAT內(nèi)存映射表中進(jìn)行查詢，發(fā)現(xiàn)簇16在映射表中已被賦值，其指向下一簇17的地址為內(nèi)存地址0xC0000000，表明簇17的內(nèi)容位于內(nèi)存區(qū)的0xC0000000-0xC00007ff，因此從內(nèi)存的該區(qū)域讀取數(shù)據(jù)；再在FAT內(nèi)存映射表中進(jìn)行查詢簇17，發(fā)現(xiàn)簇17在映射表中已被賦值，其指向下一簇18的地址為內(nèi)存地址0xC0000800，表明簇18的內(nèi)容位于內(nèi)存區(qū)的0xC0000800-0xC0000FFF，因此，從內(nèi)存的該區(qū)域讀取數(shù)據(jù)。
上述的內(nèi)存是指易失性存儲器，如RAM、SRAM、SDRAM等。上述存儲包括但不限于軟盤、硬盤和閃存等。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種寫存儲器的實現(xiàn)方法，其特征在于包括如下步驟A、在內(nèi)存中建立映射表，并將文件系統(tǒng)中描述文件存儲位置的存儲位置描述表信息映射到該映射表中；B、所述文件系統(tǒng)將需要寫入存儲器的數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存中，并在所述映射表中記錄在存儲器中為該數(shù)據(jù)分配的存儲位置和在內(nèi)存中的實際存儲位置之間的對應(yīng)關(guān)系；C、所述文件系統(tǒng)接收到操作所述數(shù)據(jù)的請求時，根據(jù)該數(shù)據(jù)在存儲器中的存儲位置查詢所述映射表得到數(shù)據(jù)在內(nèi)存的實際存儲位置，并在內(nèi)存操作所述數(shù)據(jù)；D、至少在系統(tǒng)空閑或卸載文件系統(tǒng)時，根據(jù)所述存儲位置描述表和映射表中對所述數(shù)據(jù)的存儲位置描述，將保存在內(nèi)存中所述數(shù)據(jù)寫入存儲器的對應(yīng)位置并修改所述存儲位置描述表。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括如下步驟B1、文件系統(tǒng)在接收到向存儲器寫入數(shù)據(jù)的請求時在存儲器中為該數(shù)據(jù)分配存儲位置并記錄在所述映射表中；B2、在內(nèi)存中為所述數(shù)據(jù)分配實際存儲位置并記錄在所述映射表中，在該表中使數(shù)據(jù)在存儲器的存儲位置與在內(nèi)存的實際存儲位置形成對應(yīng)關(guān)系；以及B3、將所述數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存的實際存儲位置。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C包括如下步驟C1、接收到從存儲器讀取數(shù)據(jù)的請求時查詢映射表確定該數(shù)據(jù)在存儲器的存儲位置；C2、查詢所述存儲器的存儲位置是否對應(yīng)有數(shù)據(jù)在內(nèi)存的實際存儲位置，如果是，則從內(nèi)存的該實際存儲位置獲取數(shù)據(jù)完成操作，否則，從存儲器獲取數(shù)據(jù)完成操作。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟D中，當(dāng)系統(tǒng)空閑時將能整除存儲器最小擦寫單位數(shù)據(jù)量的所述數(shù)據(jù)寫入存儲器未使用的數(shù)據(jù)區(qū)，修改所述存儲位置描述表和映射表，以及釋放相應(yīng)的內(nèi)存。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)空閑時是指系統(tǒng)休眠、待機(jī)或占用處理器資源較少時。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟D中，當(dāng)系統(tǒng)卸載文件系統(tǒng)或存儲器時，將內(nèi)存中所有的所述數(shù)據(jù)寫入存儲器，并在所述存儲位置描述表中記錄數(shù)據(jù)在存儲器中的位置。
7.如權(quán)利要求1至6任一項所述的方法，其特征在于，所述存儲器包括但不限于軟盤、硬盤和閃存。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述文件系統(tǒng)包括但不限于FAT文件系統(tǒng)和NTFS文件系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種寫存儲器的實現(xiàn)方法，該方法為在內(nèi)存中建立映射表，并將文件系統(tǒng)中描述文件存儲位置的存儲位置描述表信息映射到該映射表中；文件系統(tǒng)將需要寫入存儲器的數(shù)據(jù)保存到內(nèi)存中，并在所述映射表中記錄在存儲器中為該數(shù)據(jù)分配的存儲位置和在內(nèi)存中的實際存儲位置之間的對應(yīng)關(guān)系；當(dāng)文件系統(tǒng)接收到操作所述數(shù)據(jù)的請求時，根據(jù)該數(shù)據(jù)在存儲器中的存儲位置查詢所述映射表得到數(shù)據(jù)在內(nèi)存的實際存儲位置，并在內(nèi)存操作所述數(shù)據(jù)；以及至少在系統(tǒng)空閑或卸載文件系統(tǒng)時，根據(jù)所述存儲位置描述表和映射表中對所述數(shù)據(jù)的存儲位置描述，將保存在內(nèi)存中所述數(shù)據(jù)寫入存儲器的對應(yīng)位置并修改所述存儲位置描述表。
文檔編號G06F12/00GK1622058SQ200410104050
公開日2005年6月1日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者譚帥 申請人:北京中星微電子有限公司