NAND Flash管理算法的設計及實(shí)現
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2 Flash管理算法
2．1 邏輯物理地址映射
由于flash具有上述特點(diǎn)，因此，如果不采用邏輯物理地址映射，將會(huì )存在兩個(gè)問(wèn)題：其一是Flash中難免會(huì )有壞塊，因而某些地址空間將是不可用的；其二，Flash讀寫(xiě)的基本單位是頁(yè)，擦除的基本單位是塊，故在同一個(gè)頁(yè)的兩次寫(xiě)之間，就必須要進(jìn)行一次擦除操作，而擦除會(huì )擦除掉整個(gè)塊，這樣，為了避免其他頁(yè)的數據丟失，就得先把這些頁(yè)中的數據暫存到其他地方備份起來(lái)，之后再和新數據一起重新寫(xiě)回到該塊中，因此，整個(gè)過(guò)程會(huì )比較復雜，而且會(huì )造成速度降低。這樣，一般都需要對flash加入邏輯物理地址映射管理算法，該算法的邏輯地址和物理地址的對應關(guān)系是變動(dòng)的。
2．2 兩級地址映射
為了減少更新數據時(shí)原有數據的搬移，提高寫(xiě)操作的速度，本文提出了采用兩級地址映射的機制，也就是在塊級別邏輯物理地址映射的基礎上引入頁(yè)級別上的邏輯物理地址映射。一個(gè)邏輯塊對應一個(gè)或兩個(gè)物理塊(稱(chēng)為母塊和子塊)，邏輯塊中的邏輯頁(yè)對應一或兩個(gè)物理塊中的某個(gè)面。圖2所示是其地址解析示意圖。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/162698.htm
在讀寫(xiě)時(shí)，首先應將邏輯地址分為邏輯塊地址和邏輯頁(yè)地址，再根據塊映射表將邏輯塊地址映射到物理塊地址，然后讀取母塊和子塊中的sDare區，并據此建立頁(yè)映射表，再根據邏輯頁(yè)地址映射到物理頁(yè)地址，從而完成從邏輯地址到物理地址的轉換。其數據更新示意圖如圖3所示。
當需要更新數據時(shí)，寫(xiě)入的策略可分為兩種情況。首先，當子塊仍然有空閑頁(yè)時(shí)，可直接將數據寫(xiě)到子塊中的下一個(gè)空閑頁(yè)中，并在spare區中記錄該塊對應的子塊、該物理塊對應的邏輯塊以及該物理頁(yè)對應的邏輯頁(yè)，這樣，當重新上電時(shí)，就可以建立邏輯物理映射關(guān)系。其次，當母塊和子塊都寫(xiě)滿(mǎn)時(shí)，需要從空塊池中取出一個(gè)新的子塊。如果允許一個(gè)邏輯塊對應三個(gè)或更多的物理塊，一方面管理起來(lái)比較復雜，另外也會(huì )造成空物理塊緊缺，因此，可以考慮將母塊或者子塊釋放掉，這樣，母塊或者子塊中原有的有效數據就需要搬移到新子塊中并將該母塊或子塊擦除再釋放到空塊池。出于速度的考慮，選擇母塊和子塊有效頁(yè)數較少的塊進(jìn)行數據轉移并釋放。
實(shí)踐證明，這樣操作對寫(xiě)文件速度有明顯提高，特別是寫(xiě)小文件時(shí)，其速度提升可達9．2倍。
2．3 SPARE區和ECC校驗
Flash中每個(gè)頁(yè)里的每個(gè)字節都是沒(méi)有任何差別的，物理上并沒(méi)有data區和spare區的區別，具體怎樣劃分data區和spare區，可由用戶(hù)自己決定。本設計采用的劃分辦法如圖4所示，這樣，每個(gè)扇區和一個(gè)spare區相連，故可方便連續讀出，并進(jìn)行校驗糾錯。
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