嵌入式系統中基于閃存平臺的存儲管理策略

系統記錄區（SRA）存儲介質(zhì)信息和最重要的文件系統信息，如閃存類(lèi)型、容量、扇區數和扇區利用現狀。這個(gè)扇區的利用狀況包括文件數、未使用的扇區數、損壞扇區數、第一個(gè)和最后一個(gè)未使用的扇區編號。圖3顯示了在SRA上的內存分配。文件信息區域（FIA）用于存儲文件的詳細信息，如文件名、文件類(lèi)型、文件大小、文件屬性和閃存鏈表項。程序數據區（PDA）用于存儲程序數據。在圖2陰影部分是每個(gè)區域損壞的扇區。如果損壞的扇區數達到給定界限值，警報將自動(dòng)啟動(dòng)。圖3為SRA上的內存分配情況，不同部分存儲特定的記錄信息：1為閃存內存類(lèi)型；2為閃存內存容量；3為扇區數；4為文件數；5為未使用扇區數；6為損壞的扇區數；7為最后一次寫(xiě)入FIA的扇區組數；8為第一個(gè)未使用扇區號；9為最后未使用扇區號；10為系統記錄控制的關(guān)鍵字；11為下一個(gè)要寫(xiě)入的扇區號。

不同的系統有不同的存儲空間管理模式，最簡(jiǎn)單的可能是一個(gè)命令模式，但它并不適用于某些特殊應用。例如，在計算機數控系統中使用命令模式，用戶(hù)不方便編輯、修改或者刪除由各種機器處理指令組成的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(zhù)每一個(gè)文件分配固定的扇區數。在這種情況下，如果文件大小超過(guò)了給定的空間，雖然仍有未使用的扇區，但寫(xiě)操作卻不能成功完成。同樣，小文件顯然將導致存儲空間浪費。此外，由于過(guò)度頻繁地訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)文件，與其他的扇區相比這樣的扇區更易于損壞。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(wèn)題，提出了一個(gè)動(dòng)態(tài)存儲空間管理模式，采用平均擦除和寫(xiě)入策略。先入先出（FIFO）的引入，保證了閃存存儲扇區的平均使用。當系統第一次加電，未使用的扇區都初始化為一個(gè)雙鏈表。此后，這些扇區應該從鏈表頭節點(diǎn)轉到尾節點(diǎn)。這樣，在訪(fǎng)問(wèn)每個(gè)扇區的頻率將趨于平等，每個(gè)扇區將不會(huì )過(guò)度頻繁讀取/寫(xiě)入。假設鏈表有N個(gè)節點(diǎn)，每個(gè)扇區訪(fǎng)問(wèn)的概率只有1/N，因此，閃存的使用壽命可以明顯延長(cháng)。
相對而言，基于MS-DOS的FAT系統只為數據區提供損害管理，卻忽視了文件系統結構區域。相對地，SRA作為FFS結構區域，由于存儲了系統關(guān)鍵信息而成為最重要的區域。而且，由于頻繁訪(fǎng)問(wèn)， SRA往往更易損壞。因此，這一區域應當運用一種安全策略。根據在SRA、FIA和PDA存放的數據的重要性不同，不同存儲區域應當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(xiě)校驗時(shí)間將會(huì )減少，從而寫(xiě)速度將有所改善。
2.2 SRA的平均擦除和寫(xiě)入管理
為了實(shí)現對System record area(SRA)平均擦除和寫(xiě)管理，避免由系統記錄扇區物理?yè)p傷而導致整體系統的故障，SRA被平均劃分成3個(gè)小組。3組依次進(jìn)行寫(xiě)操作，可以為系統記錄存儲安全提供一個(gè)冗余策略，從而提高系統的可靠性，延長(cháng)系統壽命。這對于每次在系統通電之后獲取SRA代碼值是必要的。由系統記錄關(guān)鍵字（SysKeyword）控制的值，標記著(zhù)系統關(guān)閉前最后一次寫(xiě)操作的系統扇區的執行記錄，它顯示為：

在系統初始化時(shí)，SRA中每組的相應系統變量關(guān)鍵字(1～3)初始化為0。在后續操作中，各組關(guān)鍵字(SysKeyword)的真實(shí)值應該更新，在系統每次啟動(dòng)時(shí)分別從SRA讀出。因此，SysCodeValue的值可根據式(1)得到。執行最后一次寫(xiě)操作的組號可以通過(guò)調用函數GetLastGroup-Num()獲得。一旦SRA的記錄數據被更改，系統關(guān)鍵字應該相應更新。然后包括SysKeyword的記錄數據，應寫(xiě)入到根據以下方法獲得的相應扇區。

下一次將被寫(xiě)入的該系統記錄扇區的組號與轉移的參量LastGroupNum可以通過(guò)調用函數GetNextGroupNum(Uchar LastGroupNum)共同獲得。SysCodeValue的值將更新如下：
SysCodeValue=SysCodeValue∧2^{NextGroupNum-1} (2)