分布式測試系統中數據存儲管理系統研究

　　3.1 存儲管理數據特征

　　在本分布式測試系統實(shí)驗時(shí)，所要存儲管理的沖擊波、水聲信號等數據的大小、存儲順序都一定，是其典型特征。因此存儲數據時(shí)可以按順序方式存儲，把每一類(lèi)數據分別以一個(gè)文件的形式存儲，用文件名把沖擊波與水聲信號等進(jìn)行區別，并且每一文件有其唯一的編號ID。采集參數信息(如時(shí)間、通道、頻率、點(diǎn)數、觸發(fā)延時(shí)信息等)作為每個(gè)文件的頭信息保存，事后數據分析處理時(shí)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據提供便利。

　　3.2 文件系統的設計

　　文件系統的具體設計是根據系統資源環(huán)境和應用需求而定的，因此在具體的應用系統中文件系統會(huì )有不同的實(shí)現形式。

　　結合本課題的存儲器特征：NAND Flash(Samsung K9F1208)是以頁(yè)為單位存儲、以塊為單位擦除，寫(xiě)入速度快(典型200μs)、擦除速度慢(典型2 ms)。存儲數據特征：文件大小是確定的，存儲過(guò)程是順序存儲，且存儲之后不會(huì )對數據進(jìn)行再寫(xiě)入和隨機讀取與修改。NAND Flash構建一種基于塊設備存儲的文件系統，適合對本課題多次重復性實(shí)驗數據進(jìn)行有效存儲與管理?；趬K設備存儲的文件系統是磁盤(pán)存儲器常用的文件系統，典型的是FAT文件系統。FAT文件系統技術(shù)成熟、結構簡(jiǎn)單、系統資源開(kāi)銷(xiāo)小，結合本系統使用的NAND Flash特性，易于在本系統硬件平臺(Atmel ATmega162單片機與Xilinx XC2C256-7 CPLD為核心控制)上實(shí)現。

　　由于NAND Flash不同于一般的磁盤(pán)存儲器，在出廠(chǎng)時(shí)允許有一定數量的壞塊，需對通用FAT文件系統做相應的修改，方可運用于本系統。在NAND Flash中建立無(wú)效塊表，在該表內把所有塊的狀態(tài)標示出來(lái)(如可用0x00表示壞塊、0xff表示有效塊)，這樣在之后的數據存儲過(guò)程中，可防止把數據寫(xiě)到壞塊，提高數據存儲的可靠性。本文件系統由以下幾部分組成：系統記錄區、無(wú)效塊表、文件登記表區、數據區。

　　本系統所用的NAND Flash是K9F1208，生產(chǎn)廠(chǎng)商設定的存儲空間的第1區塊必定是有效塊。在設計時(shí)，將第1區塊作為存儲器的系統記錄區，同時(shí)在此區塊中建立無(wú)效塊表、文件分配表、文件登記表。

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

　?、跓o(wú)效塊表：標示所有塊的狀態(tài)。無(wú)效塊表存儲在第1區塊的第1頁(yè)到第8頁(yè)(共8頁(yè)，每頁(yè)512字節，512×8=4 096，可把FLash所有塊狀態(tài)標示出來(lái))。系統調試結果如圖4所示。

　?、畚募怯洷恚捍鎯γ恳粋€(gè)文件的文件頭信息，存儲在無(wú)效塊表之后。K9F1208每頁(yè)有512字節，每頁(yè)存儲一個(gè)文件的文件頭信息?，F每一文件頭信息占30字節(其余系統可擴展使用)，主要包括文件名、ID號、長(cháng)度、以及該文件存儲在NAND Flash中的起始、結束塊號物理地址。文件登記表的建立為系統查看所有存儲數據提供便利，方便數據管理。根據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據分析，為系統因無(wú)線(xiàn)傳輸大量數據的瓶頸提供另一種解決方案。調試結果如圖5所示。

　?、軘祿^域：用于存放數據，文件系統中，數據分配的最小單位是Flash存儲器的一個(gè)基本擦除單元，即一個(gè)物理區塊(16 KB)。