嵌入式系統(tǒng)中基于閃存平臺的存儲管理策略

系統(tǒng)記錄區(qū)（SRA）存儲介質(zhì)信息和最重要的文件系統(tǒng)信息，如閃存類型、容量、扇區(qū)數(shù)和扇區(qū)利用現(xiàn)狀。這個(gè)扇區(qū)的利用狀況包括文件數(shù)、未使用的扇區(qū)數(shù)、損壞扇區(qū)數(shù)、第一個(gè)和最后一個(gè)未使用的扇區(qū)編號。圖3顯示了在SRA上的內(nèi)存分配。文件信息區(qū)域（FIA）用于存儲文件的詳細(xì)信息，如文件名、文件類型、文件大小、文件屬性和閃存鏈表項(xiàng)。程序數(shù)據(jù)區(qū)（PDA）用于存儲程序數(shù)據(jù)。在圖2陰影部分是每個(gè)區(qū)域損壞的扇區(qū)。如果損壞的扇區(qū)數(shù)達(dá)到給定界限值，警報(bào)將自動啟動。圖3為SRA上的內(nèi)存分配情況，不同部分存儲特定的記錄信息：1為閃存內(nèi)存類型；2為閃存內(nèi)存容量；3為扇區(qū)數(shù)；4為文件數(shù)；5為未使用扇區(qū)數(shù)；6為損壞的扇區(qū)數(shù)；7為最后一次寫入FIA的扇區(qū)組數(shù)；8為第一個(gè)未使用扇區(qū)號；9為最后未使用扇區(qū)號；10為系統(tǒng)記錄控制的關(guān)鍵字；11為下一個(gè)要寫入的扇區(qū)號。

不同的系統(tǒng)有不同的存儲空間管理模式，最簡單的可能是一個(gè)命令模式，但它并不適用于某些特殊應(yīng)用。例如，在計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中使用命令模式，用戶不方便編輯、修改或者刪除由各種機(jī)器處理指令組成的G代碼程序。另一個(gè)常用的方式是靜態(tài)存儲模式，這意味著每一個(gè)文件分配固定的扇區(qū)數(shù)。在這種情況下，如果文件大小超過了給定的空間，雖然仍有未使用的扇區(qū)，但寫操作卻不能成功完成。同樣，小文件顯然將導(dǎo)致存儲空間浪費(fèi)。此外，由于過度頻繁地訪問同一個(gè)文件，與其他的扇區(qū)相比這樣的扇區(qū)更易于損壞。因此，靜態(tài)存儲模式不是一個(gè)很好的選擇。
為了克服這些問題，提出了一個(gè)動態(tài)存儲空間管理模式，采用平均擦除和寫入策略。先入先出（FIFO）的引入，保證了閃存存儲扇區(qū)的平均使用。當(dāng)系統(tǒng)第一次加電，未使用的扇區(qū)都初始化為一個(gè)雙鏈表。此后，這些扇區(qū)應(yīng)該從鏈表頭節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)到尾節(jié)點(diǎn)。這樣，在訪問每個(gè)扇區(qū)的頻率將趨于平等，每個(gè)扇區(qū)將不會過度頻繁讀取/寫入。假設(shè)鏈表有N個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)扇區(qū)訪問的概率只有1/N，因此，閃存的使用壽命可以明顯延長。
相對而言，基于MS-DOS的FAT系統(tǒng)只為數(shù)據(jù)區(qū)提供損害管理，卻忽視了文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)區(qū)域。相對地，SRA作為FFS結(jié)構(gòu)區(qū)域，由于存儲了系統(tǒng)關(guān)鍵信息而成為最重要的區(qū)域。而且，由于頻繁訪問， SRA往往更易損壞。因此，這一區(qū)域應(yīng)當(dāng)運(yùn)用一種安全策略。根據(jù)在SRA、FIA和PDA存放的數(shù)據(jù)的重要性不同，不同存儲區(qū)域應(yīng)當(dāng)分配不同的可靠性要求。因此，可以充分利用閃存存儲能力，寫校驗(yàn)時(shí)間將會減少，從而寫速度將有所改善。
2.2 SRA的平均擦除和寫入管理
為了實(shí)現(xiàn)對System record area(SRA)平均擦除和寫管理，避免由系統(tǒng)記錄扇區(qū)物理損傷而導(dǎo)致整體系統(tǒng)的故障，SRA被平均劃分成3個(gè)小組。3組依次進(jìn)行寫操作，可以為系統(tǒng)記錄存儲安全提供一個(gè)冗余策略，從而提高系統(tǒng)的可靠性，延長系統(tǒng)壽命。這對于每次在系統(tǒng)通電之后獲取SRA代碼值是必要的。由系統(tǒng)記錄關(guān)鍵字（SysKeyword）控制的值，標(biāo)記著系統(tǒng)關(guān)閉前最后一次寫操作的系統(tǒng)扇區(qū)的執(zhí)行記錄，它顯示為：

在系統(tǒng)初始化時(shí)，SRA中每組的相應(yīng)系統(tǒng)變量關(guān)鍵字(1～3)初始化為0。在后續(xù)操作中，各組關(guān)鍵字(SysKeyword)的真實(shí)值應(yīng)該更新，在系統(tǒng)每次啟動時(shí)分別從SRA讀出。因此，SysCodeValue的值可根據(jù)式(1)得到。執(zhí)行最后一次寫操作的組號可以通過調(diào)用函數(shù)GetLastGroup-Num()獲得。一旦SRA的記錄數(shù)據(jù)被更改，系統(tǒng)關(guān)鍵字應(yīng)該相應(yīng)更新。然后包括SysKeyword的記錄數(shù)據(jù)，應(yīng)寫入到根據(jù)以下方法獲得的相應(yīng)扇區(qū)。

下一次將被寫入的該系統(tǒng)記錄扇區(qū)的組號與轉(zhuǎn)移的參量LastGroupNum可以通過調(diào)用函數(shù)GetNextGroupNum(Uchar LastGroupNum)共同獲得。SysCodeValue的值將更新如下：
SysCodeValue=SysCodeValue∧2^{NextGroupNum-1} (2)