[发明专利]一种基于FLASH区域地址映射机制的垃圾回收方法

说明书

本发明属于计算机系统软件专业技术领域，涉及一种基于FLASH区域地址映射机制的垃圾回收方法，该方法用于解决垃圾回收时间开销过大，空间回收效果不明显的问题。一种基于FLASH区域地址映射机制的垃圾回收方法包括以下3个关键方面：1.在文件系统初始化时构建FLASH设备的区域地址映射与垃圾回收预留块结构；2.在文件系统运行中执行FLASH设备的垃圾回收空间压缩；3.在文件系统运行中执行FLASH设备的垃圾回收空间收集。实施本发明设计的FLASH设备垃圾回收方法后，能够在较小的时间开销内达到理想的空间回收效果。

技术领域

本发明属于计算机系统软件技术领域，具体提出一种基于FLASH区域地址映射机制的垃圾回收方法。

背景技术

FLASH设备先擦后写的特性导致其使用异地更新机制，一个物理块会同时存在有效页、无效页以及空闲页。显然，无效页虽然存储的数据已经无效但仍占用区域的空间，而垃圾回收会对无效页进行整理与回收，重新增加空闲空间。通常垃圾回收会在文件写操作空间不足时执行，而且涉及数据页的拷贝操作，耗时较长。此外，单次垃圾回收新增的空闲空间较少，文件写操作会反复出现空间不足从而频繁执行垃圾回收，急剧降低文件系统写性能。如何能够在较小的时间开销内达到理想的空间回收效果是需要重点研究的问题。因此提出一种基于FLASH区域地址映射机制的垃圾回收方法。

发明内容

本发明的目的：

为了解决FLASH设备的垃圾回收时间开销过大，空间回收效果不明显的问题，结合区域地址映射机制与空间压缩以提升垃圾回收效果，特提出本发明。

本发明的技术方案：

一种基于FLASH区域地址映射机制的垃圾回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、构建FLASH设备的区域地址映射结构：文件系统在初始化时，采用FLASH设备的区域地址映射机制将整个文件系统管理的逻辑地址范围划分为若干个组，每个组映射到FLASH设备一组特定数目的物理块；

步骤2、构建垃圾回收预留块结构：文件系统在初始化时，将部分FLASH空闲块保留且不参与区域地址映射，这些块在垃圾回收空间收集时被擦除，作为新产生的空闲块以增加区域可用空间；

步骤3、文件系统在运行中，执行垃圾回收空间压缩：

文件系统运行中，在无文件读写等操作的空闲时间执行区域的空间压缩，选择最近最后访问的区域执行空间压缩，遍历该区域包含的所有普通逻辑映射块，分别找到包含无效页最多的最脏块与一个包含空闲页的迁移块。

如果该区域最脏块不包含任何有效页，则将该最脏块的所有空闲页均标记为无效，使得该最脏块包含的所有页均为无效；如果该区域最脏块包含有效页，则将其包含的有效页依次拷贝到迁移块中，同步更新这些有效页的区域地址映射信息。

步骤4：文件系统在运行中，执行垃圾回收空间收集：

文件系统运行中，当执行文件写操作时，根据区域地址映射机制，涉及的普通逻辑映射块属于某个区域。当遍历该区域所有普通逻辑映射块均无法找到空闲页时，则该区域空间已满将执行垃圾回收空间收集；

遍历空间已满的区域，找到包含无效页最多的最脏块：如果该最脏块包含的所有页均为无效页，则将文件系统的垃圾回收预留块擦除，并将其与最脏块的逻辑地址进行交换，重新在该区域执行垃圾回收空间收集；如果该最脏块包含有效页，则将文件系统的垃圾回收预留块擦除，将最脏块包含的有效页依次拷贝到空闲的垃圾回收预留块，最后将其与最脏块的逻辑地址进行交换，垃圾回收空间收集执行完毕。

所述的垃圾回收方法适用于嵌入式实时操作系统。

所述的FLASH设备类型为NOR型或NAND型。

所述的文件系统应包括异常掉电的数据恢复方法。