[发明专利]一种FLASH寿命优化的数据存储方法、装置、设备及介质

说明书

本发明提供了一种FLASH寿命优化的数据存储方法、装置、设备及介质，数据存储方法包括：设计存储数据模型，将同一周期内的存储数据按照存储模型封装，保证同一周期数据存储在同一Flash扇区内；增加存储数据校验，对同一Flash扇区内的存储数据计算校验和并存储，能够保证存储数据可靠性，便于数据处理；建立存储数据索引，Flash扇区编号与擦除次数对应，以均衡使用所有存储扇区，减少Flash各扇区擦除次数不均衡的情况，通过索引能够监控Flash寿命状况。

技术领域

本发明属于嵌入式系统应用软件技术领域，特别涉及一种FLASH寿命优化的数据存储方法、装置、设备及介质。

背景技术

嵌入式系统在运行过程中，对于性能参数、工作状态等数据有大量非易失存储需求，以便依据存储数据进行事后分析和维护诊断等。Flash作为典型的非易失存储器具有容量大、功耗低、可擦写次数多、控制灵活等特点，因此广泛用于构建嵌入式系统内部或外部的非易失存储空间。与内存、磁盘等存储介质不同，Flash存储器的每个存储单元只有在擦除以后才能写入数据，擦除的基本单位由一定个数读、写基本单元组成，一个可擦除的基本单位称为一个扇区。通常扇区擦除操作所需的时间比写入操作多一个数量级，并且每个扇区允许的擦除次数是有限的，这个擦除次数决定了Flash存储器的寿命。

嵌入式系统设计时，Flash存储器容量应当大于单次工作过程中需要存储的数据量，否则系统设计不符合使用需求。设Flash存储器的容量为v，扇区集合为s，其个数为k，单个扇区容量为ls，则v＝ls*k。目前，嵌入式应用软件在使用Flash进行数据存储时，通常按照以下方法进行：

(1)应用软件申请内存空间r，大小至少为一个扇区容量ls，为了便于处理，内存空间r大小通常为2*ls，用于Flash数据存储的缓存；

(2)应用软件运行过程中，将需要存储的数据保存在内存空间r内，当内存空间r内数据长度等于ls后，擦除扇区s₁，将内存空间r内ls长度的数据写入s₁；

(3)重复过程2，依次将数据存入Flash扇区s₂，s₃……；

(4)嵌入式系统再次上电工作时，重复上述过程。

该Flash数据存储方法空间分配如图1所示。

该Flash数据存储方法中，存在以下缺陷：

(1)在嵌入式系统工作过程中，Flash存储器扇区使用分布不均衡。嵌入式系统设计时，Flash存储器通常会按照预留余量设计，Flash实际扇区个数k大于数据存储需要的扇区个数n，即Flash存储器容量v大于系统单次工作时需要存储的数据量。由图1可以看出，因系统工作状况不同，Flash存储器扇区s₁至s_n的使用概率依次降低，s_n至s_k的扇区在系统寿命内未被使用，导致Flash存储器扇区使用不均衡，Flash整体寿命缩短。

(2)同一周期存储数据可能在不同扇区，不便于数据的处理。为了减少Flash扇区擦除次数，该方法将内存空间r缓存满后再进行扇区擦除和写入，设应用软件同一周期需要缓存的数据集合为p，其长度为lp，由图1可以看出，同一周期的数据在内存空间r内缓存，通常ls不会恰好满足为lp的整数倍，因此周期数据p可能存储在两个扇区内，如图1所示，p₄实际存储于s₁、s₂两个扇区，对于数据处理增加难度。

(3)上述Flash数据存储方法无法获取Flash扇区擦除次数，因而无法统计Flash的使用寿命情况。

发明内容