CN102981975B - 闪存数据的管理方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种闪存数据的管理方法，包括如下步骤：向文件系统类型为FAT文件系统的闪存内写入待写数据时，在闪存内获取交换块；判断待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据是否为有效数据，若为有效数据，则将所述有效数据搬移到所述交换块，若为无效数据，则对所述无效数据不进行搬移；将待写数据写入到所述交换块，更新逻辑块和物理块、逻辑页和物理页的映射关系。此外，还提供了一种闪存数据的管理系统。上述闪存数据的管理方法和系统，在写入数据时，通过判断待写物理块内的数据是否为有效数据，并将有效数据进行搬移，将无效数据不搬移，减少了搬移的数据量，提高了数据的写入效率，且减少了闪存的磨损。

Description

闪存数据的管理方法和系统

技术领域

本发明涉及闪存领域，特别是涉及一种闪存数据的管理方法和系统。

背景技术

闪存在日常生活中应用越来越普遍，其写入、擦除速度成为衡量闪存性能的重要指标，提高闪存的写擦除速度将大大提高数据处理效率，有利于扩展闪存的应用。

闪存的物理构成为：每个封装片内包含一个或多个晶粒；每个晶粒中包含多个块；每个块中包含多个页；每个页中一般被用户划分成一个或多个扇区。块是闪存中的最小擦除单位，页是最小写入单位。物理上，闪存是以页为单位管理的，而逻辑上则是以扇区为单位管理，一个页以一个或多个扇区为一组，分组存放在闪存芯片中。

闪存的文件系统可为FAT（FileAllocationTable，文件配置表）文件系统，如SD卡、microSD卡等均为FAT文件系统。FAT文件系统分为FAT区域、目录区域、数据区域。

FAT区域存储FAT表（文件分配表）即链接表。链接表是指每个文件在闪存中存储器分布的每个簇的地址关系，它是分区信息的映射表，用于指示簇如何进行存储。簇是指由多个扇区合为一个簇，文件存取是以簇为单位。

目录区域是在根目录中存储文件和目录信息的目录表，目录表里面保存每个文件或目录使用的条目。每个条目记录名字、扩展名、属性（档案、目录、隐藏、只读、系统和卷）、创建的日期和时间、文件/目录数据第一个簇的地址，最后是文件/目录的大小等信息。

数据区域是实际的文件和目录数据存储的区域。

当要存储文件时，操作系统首先在目录区域中找到空区写入文件名、大小和创建时间等相应信息，然后在数据区域找到闲置空间将文件保存，并将数据区的第一个簇写入目录区，同时将文件的链接表存储在FAT区。

由于闪存的上述特性，删除闪存中某文件的数据，并不是在闪存物理块上直接将该文件数据删除，而是将该文件目录名的第一个字节变更为E5h（该标记是表示该数据是无效数据），之后在FAT分配表中删除该文件的链表，数据本身并没有被清除。

此时用户查看闪存中的数据时，被删除的上述文件数据是显示为已经被删除，但此文件数据实际上还存在闪存的物理块中，并未删除，是因为在闪存FAT区中，该文件数据的相关链表信息被删除，目录项标示为无效，从而被操作系统认为是无效数据，不显示给用户。

传统的写数据的步骤为：操作系统将待写数据写入到闪存内某块时，当某块（此块称为被交换块）内有部分页的数据是有效的，有部分页的数据是无效时，这时需要找一个交换块将被交换块内的所有数据搬移到交换块内，之后再将待写数据写到被交换块内相应的页。

在此过程中，由于已删除的数据一直存在闪存内，对操作系统来说，这些数据是被删除的无效数据，然而闪存存储器的主控却不能识别其内存储的数据哪些已经被用户删除，是无效数据，哪些是有效数据。故在搬移数据的时候，主控仍然将所有数据（包括无效数据和有效数据）进行搬移，从而导致整个过程非常耗时，影响数据的写入效率。

发明内容

基于此，有必要针对传统的数据写入效率低问题，提供一种能提高数据写入效率的闪存数据的管理方法。

此外，还有必要针对传统的数据写入效率低问题，提供一种能提高数据写入效率的闪存数据的管理系统。

一种闪存数据的管理方法，包括如下步骤：

向文件系统类型为FAT文件系统的闪存内写入待写数据时，在闪存内获取交换块；

判断待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据是否为有效数据，若为有效数据，则将所述有效数据搬移到所述交换块，若为无效数据，则对所述无效数据不进行搬移；

将待写数据写入到所述交换块，更新逻辑块和物理块、逻辑页和物理页的映射关系。

在其中一个实施例中，所述判断待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据是否为有效数据的步骤包括：

获取待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据相应的簇号在FAT表中的位置，读取所述簇号对应的FAT表项的内容；

内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为无效数据，内容不为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为有效数据。

在其中一个实施例中，所述预定标识为0。

在其中一个实施例中，所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理块为被交换块；

所述闪存数据的管理方法还包括步骤：

擦除所述被交换块以及内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页内的数据。

在其中一个实施例中，在向FAT文件系统的闪存内写入待写数据时，在闪存内获取交换块的步骤之前，还包括步骤：

对上电复位的闪存的文件系统进行检测，判断闪存的文件系统是否为FAT文件系统，若是，则向FAT文件系统的闪存内写入待写数据，否则结束。

一种闪存数据的管理系统，包括：

获取模块，用于向文件系统类型为FAT文件系统的闪存内写入待写数据时，在闪存内获取交换块；

判断模块，用于判断待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据是否为有效数据；

搬移模块，用于在判断出为有效数据时，将所述有效数据搬移到所述交换块，在判断出为无效数据，对所述无效数据不进行搬移；

写入模块，用于将待写数据写入到所述交换块；

更新模块，用于更新逻辑块和物理块、逻辑页和物理页的映射关系。

在其中一个实施例中，所述判断模块包括：

读取单元，用于获取待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据相应的簇号在FAT表中的位置，读取所述簇号对应的FAT表项的内容；

判断单元，用于判断出内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为无效数据，判断出内容不为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为有效数据。

在其中一个实施例中，所述预定标识为0。

在其中一个实施例中，所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理块为被交换块；

所述闪存数据的管理系统还包括：

擦除模块，用于擦除所述被交换块以及内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页内的数据。

在其中一个实施例中，还包括：

检测模块，用于对上电复位的闪存的文件系统进行检测，判断闪存的文件系统是否为FAT文件系统，若是，则向FAT文件系统的闪存内写入待写数据，否则结束。

上述闪存数据的管理方法和系统，在写入数据时，通过判断待写逻辑页及所在的逻辑块对应的物理页和物理块内的数据是否为有效数据，并将有效数据进行搬移，将无效数据不搬移，减少了搬移的数据量，提高了数据的写入效率，且减少了闪存的磨损。

附图说明

图1为一个实施例中闪存数据的管理方法的流程示意图；

图2为图1中步骤S120的流程示意图；

图3为闪存写入数据前的内部示意图；

图4为图3中闪存写入数据后的内部示意图；

图5为一个实施例中闪存数据的管理系统的内部结构示意图；

图6为图5中判断模块的内部结构示意图；

图7为另一个实施例中闪存数据的管理系统的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例及附图对闪存数据的管理方法和系统的技术方案进行详细的描述，以使其更加清楚。

如图1所示，在一个实施例中，一种闪存数据的管理方法，包括如下步骤：

步骤S110，向文件系统类型为FAT文件系统的闪存内写入待写数据时，在闪存内获取交换块。

具体的，首先需将闪存中的所有块划分为数据区和交换区，并建立闪存中块的逻辑地址与物理地址之间的映射关系。交换区中需存在一空白的交换块以保证写数据时，进行块内搬移、交换。

本实施例中，在步骤S110之前，还包括步骤：对上电复位的闪存的文件系统进行检测，判断闪存的文件系统是否为FAT文件系统，若是，则向FAT文件系统的闪存内写入待写数据，否则结束。

步骤S120，判断待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据是否为有效数据，若为有效数据，执行步骤S130，若为无效数据，执行步骤S140。

具体的，逻辑页对应物理页，逻辑块对应物理块。有效数据是指未被删除的数据，无效数据是指已经被用户删除的数据。

步骤S130，将有效数据搬移到交换块。

步骤S140，对无效数据不进行搬移。

步骤S150，将待写数据写入到交换块，更新逻辑块和物理块、逻辑页和物理页的映射关系。

具体的，更新逻辑块与物理块、逻辑页与物理页的映射关系，即将交换块的逻辑地址变更为被交换块的逻辑地址，被交换块的逻辑地址变更为交换块的逻辑地址。

上述闪存数据的管理方法，在写入数据时，通过判断待写逻辑页及所在的逻辑块对应的物理页和物理块内的数据是否为有效数据，并将有效数据进行搬移，将无效数据不搬移，减少了搬移的数据量，提高了数据的写入效率，且减少了闪存的磨损。

如图2所示，在一个实施例中，步骤S120包括：

步骤S122，获取待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据相应的簇号在FAT表中的位置，读取所述簇号对应的FAT表项的内容。

具体的，闪存由一个一个扇区组成，若干个扇区合为一个簇。每个簇在FAT表（文件分配表）中都有对应的表项，簇号即为表项号。每个表项占1.5个字节或2个字节。物理块内的数据对应有簇号，簇号对应的FAT表项的内容可进行设定，当某一个文件数据被删除后，该文件数据的FAT表项内容设为预定标识，表示该文件数据为无效数据。

步骤S124，内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为无效数据，内容不为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为有效数据。

具体的，预定标识可根据需要设定，本实施例中，预定标识为0。

通过预定标识可方便快速的识别出数据的有效性，操作简单。

进一步的，待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理块为被交换块。上述闪存数据的管理方法，还包括步骤：擦除被交换块以及内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页内的数据。

具体的，擦除被交换块的数据以及FAT表项内容为预定标识（如0）所对应的物理页内的数据，清空无效数据，节省空间。

上述闪存数据的管理方法的应用实例如图3和图4所示，假设闪存存储器每物理块包含三个物理页，物理块BLOCK1对应的逻辑页地址为L1、L2、L3，逻辑页地址对应的物理地址为P1、P2、P3；物理块BLOCK1内存放有已被删除的文件A，文件A包括数据D1和D2，则数据D1、D2对应的FAT表中的链表已经被删除，数据D1和D2存放在物理块BLOCK1中对应的物理地址为P1、P2，逻辑地址为LI、L2，文件A只占用P1和P2两物理页，P3页存放的D3数据是有效数据；BLOCK2中存放的D4、D5、D6均是有效数据。

当操作系统向物理块BLOCK1中D1数据对应的逻辑地址写待写数据D7时，传统的方案中由于控制器认为BLOCK1内的数据都是有效的，所以须要将内的数据D1、D2、D3搬移到空块BLOCK3中。本发明中，首先识别出D1、D2是无效数据，只须要将D3数据搬移到BLOCK3中，即将D3数据搬移BLOCK3中，将D7数据写到BLOCK3中，D1、D2数据不进行搬移。减少了搬移的数据量，提高了数据写入效率。

此外，如果主机对闪存执行格式化操作时，格式化后的文件系统各区域位置可能会有变化，此时不易执行写操作以及进行有效数据的判断操作。因格式化操作时会更新BPB（BasicInputOutputSystemParameterBlock，基本输入输出系统的参数块）及FAT表，此操作被控制器识别，并标记文件系统为不可识别状态。BPB由描述逻辑盘结构组成，包含隐藏扇区数目、FAT扇区数、FAT拷贝数、硬盘磁头总数、根目录表项最大值等。

如图5所示，在一个实施例中，一种闪存数据的管理系统，包括获取模块110、判断模块120、搬移模块130、写入模块140和更新模块150。其中：

获取模块110，用于向文件系统类型为FAT文件系统的闪存内写入待写数据时，在闪存内获取交换块。

具体的，首先需将闪存中的所有块划分为数据区和交换区，并建立闪存中块的逻辑地址与物理地址之间的映射关系。交换区中需存在一空白的交换块以保证写数据时，进行块内搬移、交换。

判断模块120，用于判断待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据是否为有效数据。具体的，逻辑页对应物理页，逻辑块对应物理块。有效数据是指未被删除的数据，无效数据是指已经被用户删除的数据。

搬移模块130，用于在判断出为有效数据时，将所述有效数据搬移到所述交换块，在判断出为无效数据，对所述无效数据不进行搬移。

写入模块140，用于将待写数据写入到所述交换块。

更新模块150，用于更新逻辑块和物理块、逻辑页和物理页的映射关系。

具体的，更新逻辑块与物理块、逻辑页与物理页的映射关系，即将交换块的逻辑地址变更为被交换块的逻辑地址，被交换块的逻辑地址变更为交换块的逻辑地址。

上述闪存数据的管理系统，在写入数据时，通过判断待写逻辑页及所在的逻辑块对应的物理页和物理块内的数据是否为有效数据，并将有效数据进行搬移，将无效数据不搬移，减少了搬移的数据量，提高了数据的写入效率，且减少了闪存的磨损。

进一步的，在一个实施例中，如图6所示，判断模块120包括读取单元122和判断单元124。其中：

读取单元122，用于获取待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据相应的簇号在FAT表中的位置，读取所述簇号对应的FAT表项的内容。

具体的，闪存由一个一个扇区组成，若干个扇区合为一个簇。每个簇在FAT表（文件分配表）中都有对应的表项，簇号即为表项号。每个表项占1.5个字节或2个字节。物理块内的数据对应有簇号，簇号对应的FAT表项的内容可进行设定，当某一个文件数据被删除后，该文件数据的FAT表项内容设为预定标识，表示该文件数据为无效数据。

判断单元124，用于判断出内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为无效数据，判断出内容不为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为有效数据。

具体的，预定标识可根据需要设定，本实施例中，预定标识为0。

通过预定标识可方便快速的识别出数据的有效性，操作简单。

进一步的，在一个实施例中，如图7所示，上述闪存数据的管理系统还包括擦除模块160和检测模块170。

待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理块为被交换块。

擦除模块160，用于擦除所述被交换块以及内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页内的数据。具体的，擦除被交换块的数据以及FAT表项内容为预定标识（如0）所对应的物理页内的数据，清空无效数据，节省空间。

检测模块170，用于对上电复位的闪存的文件系统进行检测，判断闪存的文件系统是否为FAT文件系统，若是，则向FAT文件系统的闪存内写入待写数据，否则结束。

在其他实施例中，上述数据的管理系统可仅包括擦除模块160或检测模块170。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-OnlyMemory，ROM）或其他存储记忆体等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种闪存数据的管理方法，包括如下步骤：

向文件系统类型为FAT文件系统的闪存内写入待写数据时，在闪存内获取交换块；

判断待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据是否为有效数据，若为有效数据，则将所述有效数据搬移到所述交换块，若为无效数据，则对所述无效数据不进行搬移；

将待写数据写入到所述交换块，更新逻辑块和物理块、逻辑页和物理页的映射关系；

所述判断待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据是否为有效数据的步骤包括：

获取待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据相应的簇号在FAT表中的位置，读取所述簇号对应的FAT表项的内容；

内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为无效数据，内容不为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为有效数据。

2.根据权利要求1所述的闪存数据的管理方法，其特征在于，所述预定标识为0。

3.根据权利要求1或2所述的闪存数据的管理方法，其特征在于，所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理块为被交换块；

所述闪存数据的管理方法还包括步骤：

擦除所述被交换块以及内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页内的数据。

4.根据权利要求1所述的闪存数据的管理方法，其特征在于，在向FAT文件系统的闪存内写入待写数据时，在闪存内获取交换块的步骤之前，还包括步骤：

对上电复位的闪存的文件系统进行检测，判断闪存的文件系统是否为FAT文件系统，若是，则向FAT文件系统的闪存内写入待写数据，否则结束。

5.一种闪存数据的管理系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于向文件系统类型为FAT文件系统的闪存内写入待写数据时，在闪存内获取交换块；

判断模块，用于判断待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据是否为有效数据；

搬移模块，用于在判断出为有效数据时，将所述有效数据搬移到所述交换块，在判断出为无效数据，对所述无效数据不进行搬移；

写入模块，用于将待写数据写入到所述交换块；

更新模块，用于更新逻辑块和物理块、逻辑页和物理页的映射关系；

所述判断模块包括：

读取单元，用于获取待写逻辑页及所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理页和对应的物理块内的数据相应的簇号在FAT表中的位置，读取所述簇号对应的FAT表项的内容；

判断单元，用于判断出内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为无效数据，判断出内容不为预定标识的FAT表项所对应的物理页和物理块内的数据为有效数据。

6.根据权利要求5所述的闪存数据的管理系统，其特征在于，所述预定标识为0。

7.根据权利要求5或6所述的闪存数据的管理系统，其特征在于，所述待写逻辑页所在的逻辑块所对应的物理块为被交换块；

所述闪存数据的管理系统还包括：

擦除模块，用于擦除所述被交换块以及内容为预定标识的FAT表项所对应的物理页内的数据。

8.根据权利要求5所述的闪存数据的管理系统，其特征在于，还包括：

检测模块，用于对上电复位的闪存的文件系统进行检测，判断闪存的文件系统是否为FAT文件系统，若是，则向FAT文件系统的闪存内写入待写数据，否则结束。