分布式測試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲管理系統(tǒng)研究

　　3.1 存儲管理數(shù)據(jù)特征

　　在本分布式測試系統(tǒng)實驗時，所要存儲管理的沖擊波、水聲信號等數(shù)據(jù)的大小、存儲順序都一定，是其典型特征。因此存儲數(shù)據(jù)時可以按順序方式存儲，把每一類數(shù)據(jù)分別以一個文件的形式存儲，用文件名把沖擊波與水聲信號等進行區(qū)別，并且每一文件有其唯一的編號ID。采集參數(shù)信息(如時間、通道、頻率、點數(shù)、觸發(fā)延時信息等)作為每個文件的頭信息保存，事后數(shù)據(jù)分析處理時可先讀取文件存儲狀態(tài)(包括所有存儲文件的頭信息)，然后可為事后分析處理數(shù)據(jù)提供便利。

　　3.2 文件系統(tǒng)的設(shè)計

　　文件系統(tǒng)的具體設(shè)計是根據(jù)系統(tǒng)資源環(huán)境和應(yīng)用需求而定的，因此在具體的應(yīng)用系統(tǒng)中文件系統(tǒng)會有不同的實現(xiàn)形式。

　　結(jié)合本課題的存儲器特征：NAND Flash(Samsung K9F1208)是以頁為單位存儲、以塊為單位擦除，寫入速度快(典型200μs)、擦除速度慢(典型2 ms)。存儲數(shù)據(jù)特征：文件大小是確定的，存儲過程是順序存儲，且存儲之后不會對數(shù)據(jù)進行再寫入和隨機讀取與修改。NAND Flash構(gòu)建一種基于塊設(shè)備存儲的文件系統(tǒng)，適合對本課題多次重復(fù)性實驗數(shù)據(jù)進行有效存儲與管理。基于塊設(shè)備存儲的文件系統(tǒng)是磁盤存儲器常用的文件系統(tǒng)，典型的是FAT文件系統(tǒng)。FAT文件系統(tǒng)技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)資源開銷小，結(jié)合本系統(tǒng)使用的NAND Flash特性，易于在本系統(tǒng)硬件平臺(Atmel ATmega162單片機與Xilinx XC2C256-7 CPLD為核心控制)上實現(xiàn)。

　　由于NAND Flash不同于一般的磁盤存儲器，在出廠時允許有一定數(shù)量的壞塊，需對通用FAT文件系統(tǒng)做相應(yīng)的修改，方可運用于本系統(tǒng)。在NAND Flash中建立無效塊表，在該表內(nèi)把所有塊的狀態(tài)標(biāo)示出來(如可用0x00表示壞塊、0xff表示有效塊)，這樣在之后的數(shù)據(jù)存儲過程中，可防止把數(shù)據(jù)寫到壞塊，提高數(shù)據(jù)存儲的可靠性。本文件系統(tǒng)由以下幾部分組成：系統(tǒng)記錄區(qū)、無效塊表、文件登記表區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)。

　　本系統(tǒng)所用的NAND Flash是K9F1208，生產(chǎn)廠商設(shè)定的存儲空間的第1區(qū)塊必定是有效塊。在設(shè)計時，將第1區(qū)塊作為存儲器的系統(tǒng)記錄區(qū)，同時在此區(qū)塊中建立無效塊表、文件分配表、文件登記表。

　?、傧到y(tǒng)記錄區(qū)：存放最重要的文件系統(tǒng)信息，如Flash存儲器的類型、容量、版本信息等。

　?、跓o效塊表：標(biāo)示所有塊的狀態(tài)。無效塊表存儲在第1區(qū)塊的第1頁到第8頁(共8頁，每頁512字節(jié)，512×8=4 096，可把FLash所有塊狀態(tài)標(biāo)示出來)。系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果如圖4所示。

　?、畚募怯洷恚捍鎯γ恳粋€文件的文件頭信息，存儲在無效塊表之后。K9F1208每頁有512字節(jié)，每頁存儲一個文件的文件頭信息?，F(xiàn)每一文件頭信息占30字節(jié)(其余系統(tǒng)可擴展使用)，主要包括文件名、ID號、長度、以及該文件存儲在NAND Flash中的起始、結(jié)束塊號物理地址。文件登記表的建立為系統(tǒng)查看所有存儲數(shù)據(jù)提供便利，方便數(shù)據(jù)管理。根據(jù)文件登記表中文件存儲在NAND FLash的首尾物理塊地址信息，可隨機讀取少量文件數(shù)據(jù)分析，為系統(tǒng)因無線傳輸大量數(shù)據(jù)的瓶頸提供另一種解決方案。調(diào)試結(jié)果如圖5所示。

　?、軘?shù)據(jù)區(qū)域：用于存放數(shù)據(jù)，文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分配的最小單位是Flash存儲器的一個基本擦除單元，即一個物理區(qū)塊(16 KB)。