[发明专利]闪存的数据存储方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据存储方法，尤其涉及一种闪存的数据存储方法。

背景技术

目前闪存技术高速发展，但其基本读写方式却未改变，即，以页为单位写入，以块为单位擦除，而且必须经擦除之后才能写入数据。因为闪存的这个特性，一般是以块为单位进行闪存的数据存储。而操作系统的读写一般是以扇区为单位进行的，因此，操作系统可能只对块的一小部分写入数据，而剩下部分的数据写入需要由底层软件来执行。这就需要闪存内部具有至少一个交换块来进行数据交换。

基于上述提到的闪存的特性，如果操作系统写入多个较小数据且其地址不连续，会导致闪存产生频繁的数据搬迁(即，将数据复制到交换块中的动作)。

此外，对于具有链式结构的文件系统，文件的链与其具体内容并非放在同一个位置，而是按照一定的协议放在磁盘的不同位置。于是在操作系统对一个文件执行复制或写入时，需要在不同位置进行操作才能完成。

例如，假设操作系统有两个文件需要写入，则对于每个文件，操作系统都会写入以下三个区域：链表区、目录区和数据区。以常用的FAT文件系统为例，三个区域在磁盘中的位置关系如图1所示。操作系统一般按照以下顺序写入：数据区、目录区、链表区。当操作系统写完一个文件以后，再重复上述顺序写下一个文件。

当操作系统要写入数据时，底层软件取出一个交换块并将数据写入此交换块，然后，将待写入数据的块的剩余区域从该块复制到交换块中，之后，跳转到操作系统要求的地址进行下一次写入。下面我们将举例说明传统的闪存数据存储操作。

假设一片闪存具有10个块，每个块有256个扇区。则我们可以建立如图2所示的对照表。其中，逻辑第0块对应物理第0块，逻辑第1块对应物理第1块，依此类推。

传统的闪存数据存储方法只使用一个交换块，例如使用第9块作为交换块。当操作系统向逻辑第3块写数据时，底层软件将数据写到第9块，之后，将第3块中的原有数据搬到第9块并在对照表上交换两个块，然后将第3块作为交换块。此时对照表变为如图3所示，物理第9块变为逻辑第3块，而物理第3块则成为交换块。

现在，假设操作系统要写入两个文件，其中链表区在逻辑第0块，目录区在逻辑第1块，数据区在逻辑第2至6块。作为一个示例，假设操作系统将完成以下任务：

(1)写入第一个文件的数据，写入逻辑第2块，写100个扇区。

(2)写入第一个文件的目录，写入逻辑第1块，写1个扇区。

(3)写入第一个文件的链表，写入逻辑第0块，写10个扇区。

(4)写入第二个文件的数据，因为第一个文件的数据没有占满一个块，因此仍写入逻辑第2块，写100个扇区。

(5)写入第二个文件的目录，写入逻辑第1块，写1个扇区。

(6)写入第二个文件的链表，写入逻辑第0块，写10个扇区。

根据传统的闪存数据储存方法，上述写入两个文件的操作按照如下步骤进行：

(a)操作系统写第一个文件，首先写逻辑第2块。底层软件将数据写入交换块(物理第9块)。

(b)操作系统写逻辑第1块。底层软件先把原逻辑第2块的原有数据搬迁到交换块，然后在对照表上互换两个块。因此对照表变为如图4a所示。然后，底层软件将接收的数据写入新的交换块，即物理第2块。

(c)操作系统写逻辑第0块。底层软件先把原逻辑第1块的原有数据搬迁到交换块，然后在对照表上互换两个块。因此对照表变为如图4b所示。然后，底层软件将接收的数据写入新的交换块，即物理第1块。

(d)操作系统开始写第二个文件，首先写逻辑第2块，底层软件先将原逻辑第0块的原有数据搬迁到交换块，然后在对照表上互换两个块。因此对照表变为如图4c所示。然后，底层软件将接收的数据写入新的交换块，即物理第0块。

(e)操作系统写逻辑第1块。底层软件先把原逻辑第2块的原有数据搬迁到交换块，然后在对照表上互换两个块。因此对照表变为如图4d所示。然后，底层软件将接收的数据写入新的交换块，即物理第9块。

(f)操作系统写逻辑第0块。底层软件先把原逻辑第1块的原有数据搬迁到交换块，然后在对照表上互换两个块。因此对照表变为如图4e所示。然后，底层软件将接收的数据写入新的交换块，即物理第2块。

(g)操作系统完成文件写入。这时，底层软件需要对剩余的数据执行搬迁，即把逻辑第0块的剩余数据搬到交换块，并互换两个块在对照表的位置。这时，对照表变为如图4f所示。从而完成了写入两个文件的操作。