[发明专利]一种基于FLASH存储器的数据存储方法

说明书

本发明公开了一种基于FLASH存储器的数据存储方法，包括以下步骤：将FLASH存储器空间分为两半；当存储器空间的前一半已经写满，则进行垃圾回收，把更新的数据库写入存储器空间的后一半开头，并擦除原有的前一半缓冲区数据；继续在存储器空间的后一半写入数据，当存储器空间的后一半已经写满，把更新的数据库写入存储器空间的前一半开头，并擦除原有的后一半缓冲区数据，继续在存储器空间的前一半写入数据，如此循环。本发明基于空间利用率的垃圾回收的日志型文件系统数据存储方法，具有开机速度快、避免了缓冲区耗尽导致的文件系统损坏和缓冲区的擦除、写入均衡、使用寿命长特点。

技术领域

本发明涉及电子、通信和计算机技术领域，具体涉及一种基于FLASH存储器的数据存储方法。

背景技术

FLASH存储器是一种非易失性存储器，即掉电后仍可长久地保存数据的存储器，被广泛应用于各类便携式数字设备和通信基础设施，例如手机、照相机、音乐播放器、对讲机等。NOR FLASH和NAND FLASH是市场上主流的两种FLASH，两者的区别是存储单元的不同。其中NAND FLASH更具成本优势，使用的范围也更广泛。

参见图1，以KIOXIA公司的TC58BVG0S3HBAI4芯片为例，说明NAND FLASH的结构和读写操作。它是存储容量为1G比特的NAND FLASH，包含1024块，每块包含64页，每页包含2048字节的信息位，和64字节的校验位。字节和比特的换算关系是1字节等于8比特。

读写操作遵循以下原则：

1.读写以页为单位；

2.每比特可以从1写为0，但是不能从0写为1；

3.擦除操作以块为单位，擦除后该块数据全部变为1。

实际应用中必然有从0写为1的需求，这通过先擦除该块数据，再把为0的数据写回FLASH。由于芯片的物理限制，FLASH可擦写的次数大概是10万次，近年来成本低廉的多层工艺FLASH，可擦写次数只有3千次，因此对FLASH的写操作，不可能像计算机内的易失性存储器如SRAM、DDR那样随便。

为了简便FLASH的读写操作，先后出现了YAFFS、YAFFS2和JFFS、JFFS2等专门用于FLASH的嵌入式文件系统。大大简化了FLASH的读写操作，并提高了FLASH的使用寿命。

JFFS2采用日志的方式记录数据的操作(增加、删除、修改)，当便携式设备不断电长时间工作后，由于数据的变化，例如录音录像或者地理信息的存储，导致存储的数据越来越大。下次开机需要全部载入，耗费的时间较多，导致开机速度变慢。所以JFFS2多用于对开机速度不敏感的通信基础设施。便携式嵌入式设备不常用该文件系统。

从YAFFS2设计的原理来看，它大部分时间通过日志的方式记录数据的操作，并以较低的频率(即基于时间)进行一个基于YAFFS2在FLASH中的缓存进行的垃圾回收操作，把缓冲数据精简后写入一个新的块，并将缓存集中擦除。这可使便携式嵌入式设备开机读取FLASH时，不需要读取全部的FLASH，开机速度较快。并且将擦写FLASH的操作均摊到每个块中，提高了FLASH的使用寿命。

但由于YAFFS2是一个通用的文件系统，在面向具体问题时，有时候面临垃圾回收不及时导致缓冲耗尽、文件系统被破坏的局面。虽然YAFFS2提供一些可修改的参数配置以优化此问题，但重现问题耗时长、数据被破坏后难以恢复历史操作用于分析等问题。

发明内容

本发明的主要目的是，针对现有技术的问题，提供一种基于FLASH存储器的数据存储方法，具有开机速度快、避免了缓冲区耗尽导致的文件系统损坏和缓冲区的擦除、写入均衡、使用寿命长特点。

本发明采用的技术方案如下：