基于NAND闪存的高速存储设备及文件管理方法技术

本发明专利技术属于文件管理技术领域，公开了一种基于NAND闪存的高速存储设备及文件管理方法，包括：将NAND芯片组的多个块存储空间依次划分为六部分，坏块信息列表，块使用信息列表，文件信息列表，预留块，文件数据块，映射块；获取坏块信息列表，使得在文件管理中对坏块进行屏蔽；获取块使用信息列表，得到每个块的使用情况；获取文件信息列表，得到NAND芯片组所存储的文件个数及相应存储位置；获取文件操作命令，根据文件操作命令，在文件数据块的对应存储空间进行写文件操作、读文件操作或删文件操作；并对块使用信息列表、文件信息列表的内容进行更新；解决现有文件管理系统用于高速存储设备时造成的速度下降、空间利用率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于NAND闪存的高速存储设备及文件管理方法
本专利技术涉及文件管理
，尤其涉及一种基于NAND闪存的高速存储设备及文件管理方法，用于嵌入式高速实时存储设备中的大文件的管理。
技术介绍
随着现代科技的高速发展，高速存储设备的重要性日渐突出，目前已被广泛应用于军事、通信和医学设备等关键领域，如雷达实时成像系统、通信基站大容量实时数据传输和核磁共振图像实时处理等。但现有的文件系统不太适合直接用于高速存储设备。NAND闪存是FLASH内存的一种，其以页为单位读写数据，而以块为单位擦除数据，内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。NAND存储器具有容量较大，改写速度快等优点，适用于大量数据的高速存储设备，因而在业界得到了越来越广泛的应用。现有的文件系统主要包括FAT32、NTFS、ext3等，这些文件系统主要使用在计算机上，如果直接将其应用在高速实时存储设备上，有以下几个缺点：(1)NAND闪存利用多Plane(层)设计以提升性能，一个芯片被分成2个Plane，2个Plane内的Block编号是单双交替的，操作时，可以进行交替操作(一单一双)来提升性能，根据测试，2个Plane的交替访问性能可比单Plane设计提高约50％；但现有文件系统没有针对NAND闪存的这种结构特点进行相应的优化，若将现有文件系统直接应用在基于NAND闪存的高速实时存储设备上会造成存储速度下降的缺点；(2)NAND闪存在操作的过程中读写是以页为基本单位，擦除是以块为基本单位的，一般情况下页的大小相对于现有的文件系统支持的最小操作单元较大，二者不能完全匹配，若将现有文件系统直接应用将导致性能下降；(3)NAND闪存一般都利用多LUN(LogicalUnitNumber，逻辑单元号)设计以提升容量，一个芯片集成了4个LUN，并且4个LUN共享数据总线，操作时，可以进行交替操作来提升性能；但目前的文件系统也没有针对这一特点进行相关优化；(4)高速存储设备在使用的过程中，面向的情况比较简单，主要是文件个数较少，但文件比较大，存储速度要求高的情况；而现有的文件系统针对的是复杂应用情况，支持的文件数目多，需要的索引空间大，从而造成存储空间的浪费。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于NAND闪存的高速存储设备及文件管理方法，解决现有文件管理系统用于高速存储设备时造成的速度下降、空间利用率低的问题。实现本专利技术的基本思路是：为了实现存储空间的分配和回收、优化存储速度和空间利用率，将NAND芯片组划分为六部分；通过初始化阶段，复位FLASH，然后将NAND芯片组存储空间的使用情况更新到程序中，从而达到坏块均衡及对坏块的屏蔽；并找到最后一非空页；最后接收文件操作命令，并根据文件操作命令对NAND芯片组中的块存储空间进行相应的文件写入、读取或删除等操作，从而实现NAND存储空间的统一管理，实现文件的按名存取，向用户提供一个方便使用的接口。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案予以实现。技术方案一：一种基于NAND闪存的高速存储设备的文件管理方法，所述高速存储设备为M个NAND存储芯片组成的NAND芯片组，所述NAND芯片组包含多个块存储空间；所述文件管理方法包括如下步骤：将所述NAND芯片组的多个块存储空间依次划分为六部分，包括坏块信息列表，块使用信息列表，文件信息列表，预留块，文件数据块，映射块；其中，所述坏块信息列表用于记录所述NAND芯片组中坏块的信息；所述块使用信息列表用于记录所述NAND芯片组中所有块存储空间是否被使用的使用状态，以及块存储空间被使用的使用次数；所述文件信息列表用于记录所述NAND芯片组中存储的文件个数以及每个文件的存储位置；所述预留块用作以后的扩展；所述文件数据块用于存储文件数据；所述映射块用来替代坏块；获取所述坏块信息列表，使得在文件管理中对坏块进行屏蔽；获取块使用信息列表，得到每个块的使用状态和使用次数；获取文件信息列表，得到NAND芯片组所存储的文件个数及相应存储位置；获取文件操作命令，根据所述文件操作命令，在所述文件数据块的对应存储空间进行写文件操作、读文件操作或删文件操作；对所述块使用信息列表、所述文件信息列表的内容进行更新。本专利技术技术方案一的特点和进一步的改进为：(1)所述高速存储设备为M个NAND存储芯片组成的NAND芯片组；组成NAND芯片组的M个NAND存储芯片是并行操作的，每个NAND存储芯片的数据宽度为8位，所述NAND芯片组的数据宽度为8×M位。(2)所述高速存储设备为M个NAND存储芯片组成的NAND芯片组；每个NAND存储芯片包含4096个块存储空间，且4096个块存储空间分为四个逻辑单元LUN0、LUN1、LUN2、LUN3，将M个NAND存储芯片的四个逻辑单元分别对应组合起来，使得NAND芯片组也包含4096个块存储空间，NAND芯片组的每个块存储空间是单个逻辑单元的每个块存储空间的4×M倍。(3)所述NAND芯片组的4096个块存储空间分为两个存储层Plane0和Plane1，其中，存储层Plane0包含2048个偶数块存储空间，记为block0、block2、block4、...block4094，存储层Plane1包含2048个奇数块存储空间，记为block1、block3、block5、...block4095；对所述NAND芯片组的访问顺序依次为LUN0的Plane0、LUN0的Plane1、LUN1的Plane0、LUN1的Plane1、LUN2的Plane0、LUN2的Plane1、LUN3的Plane0、LUN3的Plane1。(4)所述NAND芯片组包含4096个块存储空间；将所述NAND芯片组的4096个块存储空间依次划分为六部分，包括：第0-1块存储空间存储坏块信息列表，第2-5块存储空间存储块使用信息列表，第6-9块存储空间存储文件信息列表，第10-63块存储空间为预留块，第64-4063块存储空间存储文件数据，第4064-4095块存储空间为映射块。(5)第2-5块存储空间存储块使用信息列表，分为两个奇偶块：第2块存储空间和第三块存储空间组成一个奇偶块，第四块存储空间和第五块存储空间组成一个奇偶块，存储块使用信息列表时将一个奇偶块作为整体进行操作；第6-9块存储空间存储文件信息列表，分为两个奇偶块：第6块存储空间和第7块存储空间组成一个奇偶块，第8块存储空间和第9块存储空间组成一个奇偶块，存储文件信息列表时将一个奇偶块作为整体进行操作。(6)获取块使用信息列表或文件信息列表时，所述方法还包括：判断块使用信息列表或文件信息列表占用的当前块存储空间的剩余存储空间是否小于预设存储空间阈值，若当前块存储空间的剩余存储空间小于预设存储空间阈值，则擦除当前块存储空间的下一个块存储空间备用。技术方案二：一种基于NAND闪存的高速存储设备，所述高速存储设备为M个NAND存储芯片组成的NAND芯片组；其中，M个NAND存储芯片的控制线并联在一起作为高速存储设备的控制线，M个NAND存储芯片的数据线依次排列组成高速存储设备的数据线。本专利技术技术方案二的特点和进一步的改进为：(1)组成NAND芯片组的M个NAND存储芯片是并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于NAND闪存的高速存储设备的文件管理方法，其特征在于，所述高速存储设备为M个NAND存储芯片组成的NAND芯片组，所述NAND芯片组包含多个块存储空间；所述文件管理方法包括如下步骤：将所述NAND芯片组的多个块存储空间依次划分为六部分，包括坏块信息列表，块使用信息列表，文件信息列表，预留块，文件数据块，映射块；其中，所述坏块信息列表用于记录所述NAND芯片组中坏块的信息；所述块使用信息列表用于记录所述NAND芯片组中所有块存储空间是否被使用的使用状态，以及块存储空间被使用的使用次数；所述文件信息列表用于记录所述NAND芯片组中存储的文件个数以及每个文件的存储位置；所述预留块用作以后的扩展；所述文件数据块用于存储文件数据；所述映射块用来替代坏块；获取所述坏块信息列表，使得在文件管理中对坏块进行屏蔽；获取块使用信息列表，得到每个块的使用状态和使用次数；获取文件信息列表，得到NAND芯片组所存储的文件个数及相应存储位置；获取文件操作命令，根据所述文件操作命令，在所述文件数据块的对应存储空间进行写文件操作、读文件操作或删文件操作；并对所述块使用信息列表、所述文件信息列表的内容进行更新。

【技术特征摘要】
1.一种基于NAND闪存的高速存储设备的文件管理方法，其特征在于，所述高速存储设备为M个NAND存储芯片组成的NAND芯片组，所述NAND芯片组包含多个块存储空间；所述文件管理方法包括如下步骤：将所述NAND芯片组的多个块存储空间依次划分为六部分，包括坏块信息列表，块使用信息列表，文件信息列表，预留块，文件数据块，映射块；其中，所述坏块信息列表用于记录所述NAND芯片组中坏块的信息；所述块使用信息列表用于记录所述NAND芯片组中所有块存储空间是否被使用的使用状态，以及块存储空间被使用的使用次数；所述文件信息列表用于记录所述NAND芯片组中存储的文件个数以及每个文件的存储位置；所述预留块用作以后的扩展；所述文件数据块用于存储文件数据；所述映射块用来替代坏块；获取所述坏块信息列表，使得在文件管理中对坏块进行屏蔽；获取块使用信息列表，得到每个块的使用状态和使用次数；获取文件信息列表，得到NAND芯片组所存储的文件个数及相应存储位置；获取文件操作命令，根据所述文件操作命令，在所述文件数据块的对应存储空间进行写文件操作、读文件操作或删文件操作；并对所述块使用信息列表、所述文件信息列表的内容进行更新；其中，所述高速存储设备为M个NAND存储芯片组成的NAND芯片组，每个NAND存储芯片包含4096个块存储空间，且4096个块存储空间分为四个逻辑单元LUN0、LUN1、LUN2、LUN3，将M个NAND存储芯片的四个逻辑单元分别对应组合起来，使得NAND芯片组也包含4096个块存储空间，NAND芯片组的每个块存储空间是单个逻辑单元的每个块存储空间的4×M倍；所述NAND芯片组的4096个块存储空间分为两个存储层Plane0和Plane1，其中，存储层Plane0包含2048个偶数块存储空间，记为block0、block2、block4、...、block4094，存储层Plane1包含2048个奇数块存储空间，记为block1、block3、block5、...、block4095；对所述NAND芯片组的访问顺序依次为LUN0的Plane0、LUN0的Plane1、LUN1的Plane0、LUN1的Plane1、LUN2的Plane0、LUN2的Plane1、LUN3的Plane0、LUN3的Plane1。2.根据权利要求1所述的一种基于NAND闪存的高速存储设备的文件管理方法，其特征在于，所述高速存储设备为M个NAND存储芯片组成的NAND芯片组；组成NAND芯片组的M个NAND存储芯片是并行操作的，每个NAND存储芯片的数据宽度为8位，所述NAND芯片组的数据宽度为8×M位。3.根据权利要求1所述的一种基于NAND闪存的高速存储设备的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾艳艳，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61