一種星載高速文件管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種星載高速文件管理系統(tǒng)，其所占用空間小，處理速度快。該系統(tǒng)包括主控板和存儲板；主控板中包括存儲控制模塊和星載處理器；文件數(shù)據(jù)存放于存儲板，文件信息存放于主控板的非易失性存儲空間中，文件信息的索引存放于星載處理器內(nèi)存；文件信息包括文件系統(tǒng)參數(shù)區(qū)、屬性區(qū)和FAT區(qū)；屬性區(qū)存放每個(gè)文件數(shù)據(jù)的屬性表，F(xiàn)AT區(qū)存放存儲板的塊邏輯地址，地址既說明該塊是否被占用，又能輔助說明下一塊地址。星載處理器負(fù)責(zé)接收和解析衛(wèi)星平臺的指令，根據(jù)索引查找所需操作文件的文件信息，由存儲控制模塊根據(jù)文件信息實(shí)現(xiàn)文件操作；星載處理器還用于維護(hù)屬性區(qū)和FAT區(qū)。
【專利說明】一種星載高速文件管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于星載文件管理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種星載高速文件管理系統(tǒng)，可應(yīng)用于星載高速、大容量數(shù)據(jù)存儲器設(shè)備內(nèi)部的文件化管理。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，星載高速數(shù)據(jù)存儲器讀寫速率已經(jīng)達(dá)到Gbps量級，容量達(dá)到Tb量級，并且飛行時(shí)間長，存儲數(shù)據(jù)種類多。然而用戶對所存數(shù)據(jù)的需求實(shí)時(shí)性要求不同，衛(wèi)星下行信道帶寬也有限，因此對于下行數(shù)據(jù)提出了選擇性要求，要求對存儲數(shù)據(jù)的管理實(shí)現(xiàn)選擇性、用戶指定的回放和下行。同時(shí)由于星載處理器的處理能力受限，高速存儲的數(shù)據(jù)不能全部由其進(jìn)行處理，無法按照地面通用文件系統(tǒng)對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，因此迫切需要一種能夠按照用戶需求對高速數(shù)據(jù)存儲進(jìn)行文件化管理的文件系統(tǒng)。
[0003]星載處理器操作系統(tǒng)主要為嵌入式操作系統(tǒng)，然而嵌入式操作系統(tǒng)目前使用的幾種主流文件系統(tǒng)在存儲時(shí)均需要對存儲數(shù)據(jù)處理:指定存儲位置、大小等，星載嵌入式系統(tǒng)無能力完成高達(dá)幾個(gè)Gbps的高速數(shù)據(jù)，因此主流文件系統(tǒng)均無法采用，必須開發(fā)一套新架構(gòu)、新思路的文件管理系統(tǒng)。同時(shí)，由于文件信息對整個(gè)存儲數(shù)據(jù)來說非常重要，并需要在系統(tǒng)掉電時(shí)不丟失，因此該數(shù)據(jù)區(qū)域需要較高可靠的非易失性存儲介質(zhì)，一般選用小容量的EEPR0M、MRAM等，因此要求文件系統(tǒng)對存儲區(qū)的需求要小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種星載高速文件管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)針對星載文件進(jìn)行設(shè)計(jì)，將文件管理分?jǐn)傇谛禽d處理器和存儲控制模塊中完成，能力較弱的星載處理器負(fù)責(zé)文件信息和索引的管理，而能力較強(qiáng)的存儲控制模塊完成負(fù)荷較大的數(shù)據(jù)操作，這樣可以提高處理速度。且，文件信息和文件數(shù)據(jù)分離存儲，星載處理器僅管理文件信息，可以實(shí)現(xiàn)直接、靈活的進(jìn)行管理，不需要經(jīng)過存儲控制模塊，從而簡化存儲控制模塊操作過程。索引由星載處理器在啟動時(shí)和文件建立時(shí)根據(jù)文件信息動態(tài)建立，不需要占用文件信息所用的非易失性存儲空間。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種星載高速文件管理系統(tǒng)，包括:主控板和存儲板；主控板中包括存儲控制模塊和星載處理器；文件數(shù)據(jù)存放于存儲板，文件信息存放于主控板的非易失性存儲空間中，文件信息的索引存放于星載處理器內(nèi)存；
[0007]其中，文件信息包括文件系統(tǒng)參數(shù)區(qū)、屬性區(qū)和FAT區(qū)；
[0008]文件系統(tǒng)參數(shù)區(qū)存放存儲板的硬件信息和文件系統(tǒng)信息；
[0009]屬性區(qū)存放每個(gè)文件數(shù)據(jù)的屬性表，屬性表中記載了文件狀態(tài)、文件號、遙感器標(biāo)識、星時(shí)、文件起始塊在存儲板中的邏輯地址即文件開始地址、文件占用塊個(gè)數(shù)、文件長度、上次回放位置；
[0010]FAT區(qū)為一個(gè)數(shù)據(jù)表，表項(xiàng)序號代表存儲板中的塊邏輯地址，表項(xiàng)內(nèi)容填寫方案具體為:當(dāng)表項(xiàng)內(nèi)容為FFOO時(shí)，說明當(dāng)前表項(xiàng)所代表的邏輯塊為可用塊；表項(xiàng)內(nèi)容為0001~3FFF，說明當(dāng)前表項(xiàng)所代表的邏輯塊為已用塊，且具體數(shù)值表明下個(gè)塊的塊號；表項(xiàng)內(nèi)容為FFEE,說明當(dāng)前表項(xiàng)所代表的邏輯塊存儲了文件數(shù)據(jù)的最后一塊；表項(xiàng)內(nèi)容為FFFF，說明當(dāng)前表項(xiàng)所代表的邏輯塊為壞塊；
[0011] 索引是對文件信息中的遙感器標(biāo)識和星時(shí)進(jìn)行索引運(yùn)算得到的；索引在系統(tǒng)每次啟動時(shí)或文件建立時(shí)由星載處理器動態(tài)建立，并存放于星載處理器內(nèi)存中；
[0012]星載處理器負(fù)責(zé)接收和解析衛(wèi)星平臺的指令，根據(jù)索引查找所需操作文件的文件信息，由存儲控制模塊根據(jù)文件信息實(shí)現(xiàn)文件操作；星載處理器還用于維護(hù)屬性區(qū)和FAT區(qū)。
[0013]其中，系統(tǒng)首次使用時(shí)，需要進(jìn)行格式化，以建立文件系統(tǒng)基本信息，其過程如下:首先，星載處理器命令存儲板進(jìn)行壞塊掃描、替換，結(jié)束后存儲板返回信息給星載處理器，由星載處理器將存儲板信息進(jìn)行整合后形成文件系統(tǒng)參數(shù)寫入所述文件系統(tǒng)參數(shù)區(qū)；然后在屬性區(qū)填寫所有文件的屬性表，其中屬性表內(nèi)容全部初始化為O J^FAT區(qū)，所有可用塊初始化為O，塊壞區(qū)初始化為FFFF ；
[0014]文件建立時(shí)，星載處理器接收來自衛(wèi)星平臺的存儲指令，從中解析出所需存儲文件的文件號、遙感器標(biāo)識、星時(shí)，開始構(gòu)建文件信息，然后從FAT區(qū)找到尚未占用的塊地址，該塊地址即為文件開始地址，將多個(gè)尚未占用的塊地址構(gòu)成可用塊列表；同時(shí)建立所需存儲文件數(shù)據(jù)的索引；
[0015]文件寫入時(shí)，星載處理器將文件開始地址及可用塊列表下發(fā)到存儲控制模塊，存儲控制模塊將寫入指針定位到文件開始地址；當(dāng)文件數(shù)據(jù)到來時(shí)，存儲控制模塊開始寫入文件數(shù)據(jù)，在寫入過程中，存儲控制模塊將當(dāng)前寫入的數(shù)據(jù)量上報(bào)給星載處理器，星載處理器在空閑時(shí)更新當(dāng)前寫入文件數(shù)據(jù)的屬性及FAT區(qū)；
[0016]在衛(wèi)星平臺發(fā)送停止存儲指令后，星載處理器接收該指令，向存儲控制模塊發(fā)出停止存儲指令，存儲控制模塊將寫入的總數(shù)據(jù)量上報(bào)給星載處理器，星載處理器更新文件數(shù)據(jù)的屬性表后，關(guān)閉當(dāng)前文件，從而完成文件寫入；
[0017]文件回放時(shí)，衛(wèi)星平臺發(fā)送指令通知星載處理器需要讀出的文件，需要讀出的文件通過文件號或通過遙感器標(biāo)識和星時(shí)指定，如果根據(jù)文件號指定，則星載處理器直接查找屬性表，如果根據(jù)遙感器標(biāo)識和星時(shí)指定，則星載處理器計(jì)算索引，按照索引找到需要讀出的文件的屬性表；然后，星載處理器根據(jù)屬性表中描述的文件開始地址和文件長度，或根據(jù)指令指定的數(shù)據(jù)偏移和長度，從FAT區(qū)查找所要讀出的地址塊列表；星載處理器將所要讀出的地址塊列表和數(shù)據(jù)長度下發(fā)給存儲控制模塊，由存儲控制模塊讀出數(shù)據(jù)，直至到達(dá)指定的長度；回放完畢后，星載處理器將屬性表中的文件狀態(tài)改寫為文件已回放狀態(tài)，并更新上次回放位置后，關(guān)閉文件。
[0018]文件刪除時(shí)，由星載處理器將要刪除文件的屬性表中的文件狀態(tài)修改為文件已刪除。
[0019]文件擦除時(shí)，星載處理器查找文件狀態(tài)為文件已刪除的文件，根據(jù)該文件的屬性表和FAT區(qū)的記載，獲取文件數(shù)據(jù)的地址塊列表下發(fā)給存儲控制模塊，由存儲控制模塊完成文件數(shù)據(jù)的物理擦除，擦除完成后，星載處理器更新文件狀態(tài)為文件不存在。
[0020]有益效果:[0021 ] (I)現(xiàn)有技術(shù)通常將文件數(shù)據(jù)及其文件信息存儲到同一個(gè)存儲介質(zhì)中，并采用星載處理器進(jìn)行存儲控制和文件管理。其缺點(diǎn)是星載處理器需要強(qiáng)大計(jì)算能力。本發(fā)明將文件管理分?jǐn)傇谛禽d處理器和存儲控制模塊中完成，星載處理器能力較弱，負(fù)責(zé)文件信息和索引的管理，而能力較強(qiáng)的存儲控制模塊完成負(fù)荷較大的數(shù)據(jù)操作，這樣可以提高處理速度。
[0022](2)本發(fā)明將文件信息和文件數(shù)據(jù)分離存儲，文件信息存放于非易失性存儲芯片(EEPR0M\MRAM等)內(nèi)，放置在主控板，可以由星載處理器直接、靈活的進(jìn)行管理，而不需要經(jīng)過存儲控制模塊，從而簡化存儲控制模塊操作過程。文件數(shù)據(jù)存放于若干陣列在一起的大容量NAND FLASH芯片內(nèi)，放置在存儲板，由存儲控制模塊負(fù)責(zé)進(jìn)行管理控制。
[0023](3)索引由星載處理器在啟動時(shí)和文件建立時(shí)根據(jù)文件信息動態(tài)建立，不需要占用文件信息所用的非易失性存儲空間。而且根據(jù)索引進(jìn)行數(shù)據(jù)查找可以在不增加星載處理器工作負(fù)荷的情況下完成數(shù)據(jù)快速查找。
[0024](4)根據(jù)星載文件及其處理操作不負(fù)責(zé)的特點(diǎn)，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的文件信息存儲量很小，處理靈活，能夠在最小存儲量的基礎(chǔ)上，達(dá)到對文件數(shù)據(jù)的足夠全面的描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本 發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖。
[0026]圖2為本發(fā)明文件信息的組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]按照航天任務(wù)性質(zhì)特點(diǎn):采集、存儲、回放任務(wù)不是隨機(jī)產(chǎn)生的，而是按照計(jì)劃、預(yù)約式進(jìn)行。存儲的文件個(gè)數(shù)一般不需要太多，對存儲器的使用一般是記錄和回放、擦除，不需要修改。因此，星載文件系統(tǒng)與通用的文件系統(tǒng)不同，可采用文件信息和索引、文件數(shù)據(jù)分離存儲，簡化操作的方法進(jìn)行文件化管理。
[0029]本發(fā)明文件管理系統(tǒng)運(yùn)行于星載高速數(shù)據(jù)存儲器中，硬件包括主控板和存儲板；主控板中包括存儲控制模塊和星載處理器。本發(fā)明將文件的具體內(nèi)容稱為文件數(shù)據(jù)，文件的相關(guān)信息稱為文件信息。本發(fā)明的文件管理系統(tǒng)基于文件數(shù)據(jù)與文件信息獨(dú)立存儲的架構(gòu)，文件數(shù)據(jù)存放于存儲板，文件信息存放于主控板的非易失性存儲芯片中，例如EEPR0M\MRAM等，文件信息的索引存放于星載處理器內(nèi)存。
[0030]系統(tǒng)的文件信息采用基于FAT (文件分配表)的文件系統(tǒng)，文件信息主要包括文件系統(tǒng)參數(shù)區(qū)、屬性區(qū)和FAT區(qū)三個(gè)部分，構(gòu)成如圖1所示。
[0031]文件系統(tǒng)參數(shù)區(qū)記錄了存儲板的硬件信息及文件系統(tǒng)信息，該區(qū)域存放的是靜態(tài)參數(shù)，在實(shí)際運(yùn)行中不發(fā)生修改。其內(nèi)容如表1所示，包括:
[0032]

I寬度(字節(jié))[Λ11
文件系統(tǒng)標(biāo)識2EBMh
【權(quán)利要求】
1.一種星載高速文件管理系統(tǒng)，其特征在于，包括:主控板和存儲板；主控板中包括存儲控制模塊和星載處理器；文件數(shù)據(jù)存放于存儲板，文件信息存放于主控板的非易失性存儲空間中，文件信息的索引存放于星載處理器內(nèi)存； 其中，文件信息包括文件系統(tǒng)參數(shù)區(qū)、屬性區(qū)和FAT區(qū)； 文件系統(tǒng)參數(shù)區(qū)存放存儲板的硬件信息和文件系統(tǒng)信息； 屬性區(qū)存放每個(gè)文件數(shù)據(jù)的屬性表，屬性表中記載了文件狀態(tài)、文件號、遙感器標(biāo)識、星時(shí)、文件起始塊在存儲板中的邏輯地址即文件開始地址、文件占用塊個(gè)數(shù)、文件長度、上次回放位置； FAT區(qū)為一個(gè)數(shù)據(jù)表，表項(xiàng)序號代表存儲板中的塊邏輯地址，表項(xiàng)內(nèi)容填寫方案具體為:當(dāng)表項(xiàng)內(nèi)容為FFOO時(shí)，說明當(dāng)前表項(xiàng)所代表的邏輯塊為可用塊；表項(xiàng)內(nèi)容為0001~3FFF，說明當(dāng)前表項(xiàng)所代表的邏輯塊為已用塊，且具體數(shù)值表明下個(gè)塊的塊號；表項(xiàng)內(nèi)容為FFEE，說明當(dāng)前表項(xiàng)所代表的邏輯塊存儲了文件數(shù)據(jù)的最后一塊；表項(xiàng)內(nèi)容為FFFFdlW當(dāng)前表項(xiàng)所代表的邏輯塊為壞塊； 索引是對文件信息中的遙感器標(biāo)識和星時(shí)進(jìn)行索引運(yùn)算得到的；索引在系統(tǒng)每次啟動時(shí)或文件建立時(shí)由星載處理器動態(tài)建立，并存放于星載處理器內(nèi)存中； 星載處理器負(fù)責(zé)接收和解析衛(wèi)星平臺的指令，根據(jù)索引查找所需操作文件的文件信息，由存儲控制模塊根據(jù)文件信息實(shí)現(xiàn)文件操作；星載處理器還用于維護(hù)屬性區(qū)和FAT區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)首次使用時(shí)，需要進(jìn)行格式化，以建立文件系統(tǒng)基本信息，其過程如下:首先，星載處理器命令存儲板進(jìn)行壞塊掃描、替換，結(jié)束后存儲板返回信息給星載處理器，由星載處理器將存儲板信息進(jìn)行整合后形成文件系統(tǒng)參數(shù)寫入所述文件系統(tǒng)參數(shù)區(qū)；然后在屬性區(qū)填寫所有文件的屬性表，其中屬性表內(nèi)容全部初始化為O ;對FAT區(qū)，所有可用塊初始化為O，塊壞區(qū)初始化為FFFF ； 文件建立時(shí)，星載處理器接收來自衛(wèi)星平臺的存儲指令，從中解析出所需存儲文件的文件號、遙感器標(biāo)識、星時(shí)，開始構(gòu)建文件信息，然后從FAT區(qū)找到尚未占用的塊地址，該塊地址即為文件開始地址，將多個(gè)尚未占用的塊地址構(gòu)成可用塊列表；同時(shí)建立所需存儲文件數(shù)據(jù)的索引； 文件寫入時(shí)，星載處理器將文件開始地址及可用塊列表下發(fā)到存儲控制模塊，存儲控制模塊將寫入指針定位到文件開始地址；當(dāng)文件數(shù)據(jù)到來時(shí)，存儲控制模塊開始寫入文件數(shù)據(jù)，在寫入過程中，存儲控制模塊將當(dāng)前寫入的數(shù)據(jù)量上報(bào)給星載處理器，星載處理器在空閑時(shí)更新當(dāng)前寫入文件數(shù)據(jù)的屬性及FAT區(qū)； 在衛(wèi)星平臺發(fā)送停止存儲指令后，星載處理器接收該指令，向存儲控制模塊發(fā)出停止存儲指令，存儲控制模塊將寫入的總數(shù)據(jù)量上報(bào)給星載處理器，星載處理器更新文件數(shù)據(jù)的屬性表后，關(guān)閉當(dāng)前文件，從而完成文件寫入； 文件回放時(shí)，衛(wèi)星平臺發(fā)送指令通知星載處理器需要讀出的文件，需要讀出的文件通過文件號或通過遙感器標(biāo)識和星時(shí)指定，如果根據(jù)文件號指定，則星載處理器直接查找屬性表，如果根據(jù)遙感器標(biāo)識和星時(shí)指定，則星載處理器計(jì)算索引，按照索引找到需要讀出的文件的屬性表；然后，星載處理器根據(jù)屬性表中描述的文件開始地址和文件長度，或根據(jù)指令指定的數(shù)據(jù)偏移和長度，從FAT區(qū)查找所要讀出的地址塊列表；星載處理器將所要讀出的地址塊列表和數(shù)據(jù)長度下發(fā)給存儲控制模塊，由存儲控制模塊讀出數(shù)據(jù)，直至到達(dá)指定的長度；回放完畢后，星載處理器將屬性表中的文件狀態(tài)改寫為文件已回放狀態(tài)，并更新上次回放位置后，關(guān)閉文件。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，文件刪除時(shí)，由星載處理器將要刪除文件的屬性表中的文件狀態(tài)修改為文件已刪除。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，文件擦除時(shí)，星載處理器查找文件狀態(tài)為文件已刪除的文件，根據(jù)該文件的屬性表和FAT區(qū)的記載，獲取文件數(shù)據(jù)的地址塊列表下發(fā)給存儲控制模塊，由存儲控制模塊完成文件數(shù)據(jù)的物理擦除，擦除完成后，星載處理器更新文件狀態(tài)為文件不存在。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述文件系統(tǒng)參數(shù)區(qū)內(nèi)容如表1所示:
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述屬性表內(nèi)容如表2所示:
【文檔編號】G06F17/30GK103646063SQ201310637354
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】王鳳陽, 申景詩, 王瑞, 王寧, 趙雪綱 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一三研究所