CN105335095B - 闪存文件系统的处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种闪存文件系统的处理方法及装置，其中的闪存中数据管理的方法具体包括：在闪存的第一块中存储闪存文件系统的元数据信息；在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息。本发明能够缩短挂载过程所经历的时间。

Description

闪存文件系统的处理方法及装置

技术领域

本发明涉及嵌入式技术领域，特别是涉及一种闪存中数据管理的方法及装置、一种闪存文件系统的挂载方法及装置。

背景技术

大多数的嵌入式设备会使用闪存作为外存储器。闪存是可擦写只读存储器的一种，主要有NOR闪存和NAND闪存两种类型。

目前，JFFS2(闪存日志型文件系统第2版，Journaling Flash File SystemVersion 2)是嵌入式设备使用较为典型的闪存文件系统，其将文件系统的数据和元数据以节点的形式存储在闪存上，具有一旦数据出错容易恢复的优点。

但是，JFFS2的挂载过程需要扫描闪存上的所有节点，因此挂载时间与节点的数量成正比，这在闪存容量较小时似乎可以接受，但当闪存容量大到一定程度时，尤其当闪存应用到对实时性要求较高的嵌入式设备中时，会成为嵌入式设备的明显缺陷。以25nm工艺的NAND FLASH为例，假设页面大小为8KB，每个块包括256个页面，读取每个块页面的时间大概为75us，假设块数量为4096，每个块包括32个节点，那么JFFS2扫描所有节点所花费的时间为4096×32×75us，接近10s，如此长的挂载时间会增加嵌入式设备的上电启动时间，而上电启动时间很慢将会严重影响用户体验。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种闪存中数据管理的方法及装置、一种闪存文件系统的挂载方法及装置，能够缩短挂载过程所经历的时间。

为了解决上述问题，本发明公开了一种闪存中数据管理的方法，包括：

在闪存的第一块中存储闪存文件系统的元数据信息；

在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息。

优选的，所述方法还包括：

在闪存的第三块中存储所述第二块的地址信息。

优选的，所述方法还包括：

在所述第一块损坏时，在所述第二块中更新所述第一块的地址信息。

优选的，所述方法还包括：

在所述第二块损坏时，在所述第三块中更新所述第二块的地址信息。

另一方面，本发明还公开了一种闪存文件系统的挂载方法，包括：

扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息；

依据所述第一块的地址信息扫描所述第一块，得到闪存文件系统的元数据信息。

优选的，在所述扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息的步骤之前，所述方法还包括：

扫描闪存的第三块，得到闪存的第二块的地址信息；

则所述扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息的步骤具体为，依据所述第二块的地址信息扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息。

再一方面，本发明还公开了一种闪存中数据管理的装置，包括：

第一存储模块，用于在闪存的第一块中存储闪存文件系统的元数据信息；

第二存储模块，用于在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息。

优选的，所述装置还包括：

第三存储模块，用于在闪存的第三块中存储所述第二块的地址信息。

优选的，所述装置还包括：

第一更新模块，用于在所述第一块损坏时，在所述第二块中更新所述第一块的地址信息。

优选的，所述装置还包括：

第二更新模块，用于在所述第二块损坏时，在所述第三块中更新所述第二块的地址信息。

再一方面，本发明还公开了一种闪存文件系统的挂载装置，包括：

第一扫描模块，用于扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息；

第二扫描模块，用于依据所述第一块的地址信息扫描所述第一块，得到闪存文件系统的元数据信息。

优选的，所述装置还包括：用于在所述扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息的操作之前，扫描闪存的第三块，得到闪存的第二块的地址信息的第三扫描模块；

则所述第一扫描模块，具体用于依据所述第二块的地址信息扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息。

与现有技术相比，本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例在依次扫描第二块和第一块即可完成闪存文件系统的挂载，因此，相对于现有技术扫描闪存上的所有节点，本发明实施例能够缩小挂载扫描的范围，能够缩短挂载过程所经历的时间，从而能够缩短嵌入式设备的上电启动时间。

附图说明

图1是本发明的一种闪存中数据管理的方法实施例一的流程图；

图2是本发明的一种闪存中数据管理的方法实施例二的流程图；

图3是本发明的一种闪存中数据管理的方法实施例三的流程图；

图4是本发明的一种闪存文件系统的挂载方法实施例一的流程图；

图5是本发明的一种闪存文件系统的挂载方法实施例二的流程图；

图6是本发明的一种闪存中数据管理的装置实施例的结构图；

图7是本发明的一种闪存文件系统的挂载方法实施例的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

现有技术中，所有的元数据信息通常分散在闪存的各个节点之中，因此，在挂载闪存文件系统时，需要扫描闪存上的所有节点，因此挂载时间与节点的数量成正比。

发明人注意到了这一点，因此创造性地提出，将所有的元数据信息集中存储在闪存的某个或某些块(以下简称第一块)中，这样，在挂载闪存文件系统时，仅需扫描有限的块即可，因此，能够缩小挂载扫描的范围，能够缩短挂载过程所经历的时间，从而能够缩短嵌入式设备的上电启动时间。

数据管理方法实施例一

参照图1，示出了本发明的一种闪存中数据管理的方法实施例一的流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤101、在闪存的第一块中存储闪存文件系统的元数据信息；

步骤102、在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息。

本发明实施例可以应用于数字音频播放器、照相机、手机、USB驱动、存储卡和视频游戏等嵌入式设备中，用于缩短其挂载过程所经历的时间缩短，从而缩短其上电启动时间。

在具体实现中，可以采用第一块的页面来存储闪存文件系统的元数据信息，其中，第一块的数量可以涉及一个或多个物理块(block)，本发明实施例对第一块所涉及物理块的数量不加以限制；所述元数据信息可用于表示逻辑地址到物理地址的映射关系，在本发明的一种应用示例中，其具体可以包括：对应节点的编号、文件的组ID、属主ID、访问时间、对应节点在块中的偏移地址、长度等信息。

本发明实施例中，可以采用第二块的页面来存储第一块所涉及物理块的地址信息，其中，第二块也可以涉及一个或多个物理块，本发明实施例对第二块所涉及物理块的数量不加以限制。

在本发明的一种实施例中，所述第二块的编号可以为预设的编号，如编号为0、1等任意的编号，这样，在挂载时可以根据预设的第二块的编号获知扫描起点，也即，可以先扫描第二块，再扫描第一块。

在本发明的另一种实施例中，所述方法还可以包括：在闪存的第三块中存储所述第二块的地址信息。这样，在挂载时可将第三块作为扫描起点，先扫描第三块，再扫描第二块，最后扫描第一块。本实施例可以适用于多个第二块的情形。

特别地，在扫描起点为Block0时，上电扫描时直接从Block0开始，因此能够提高嵌入式设备上电启动的速度；同时，对于NAND FLASH而言，通常优先保证Block0的不损坏性和稳定性，因此，Block0相对其他Block更具有稳定性，因此，还能提高嵌入式设备上电启动的稳定性。

另外，需要说明的是，本发明实施例中，闪存中数据管理的结构可以包括二级或者二级以上的结构；其中，

二级结构具体可以包括：在闪存的第一块中存储闪存文件系统的元数据信息；在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息；

三级结构具体可以包括：在闪存的第一块中存储闪存文件系统的元数据信息；在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息；在闪存的第三块中存储所述第二块的地址信息；

四级结构具体可以包括：在闪存的第一块中存储闪存文件系统的元数据信息；在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息；在闪存的第三块中存储所述第二块的地址信息，在闪存的第四块中存储所述第三块的地址信息等等；

可以理解，本领域技术人员可以根据闪存的生命周期采用二级或二级以上的任意级数的闪存中数据管理的结构，本发明实施例对具体的闪存中数据管理的结构级数不加以限制。

数据管理方法实施例二

参照图2，示出了本发明的一种闪存中数据管理的方法实施例二的流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤201、在闪存的第一块中存储闪存文件系统的元数据信息；

步骤202、在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息；

步骤203、在所述第一块损坏时，在所述第二块中更新所述第一块的地址信息。

闪存的使用寿命是有限的。具体来说，闪存的使用寿命是由块的最大可擦写次数来决定的，超过了最大可擦写次数，这个块就成为坏块。由于在第一块损坏时原第一块已无法正常工作，故需要确定新第一块，并在第二块中将原第一块的地址更新为新第一块的地址。

在此提供检验第一块是否损坏的方法：假设NAND FLASH的P/E Cycle(编程擦除周期,Program/Erase Cycle)为3000，第一块在每次写操作时被更新，每256次写操作引起第一块的一次擦除操作，那么，256×3000＝768000次写操作将会引起第一块的损坏及第二块的一次更新操作，也即，在实际应用中，可以通过写操作的计数检验第一块是否损坏。

在本发明的一种应用示例中，假设某应用场合每天需要对闪存文件系统执行10000次更新操作，进一步假设该10000次引起第一块的10000次更新操作，那么，十年会存在36500000次第一块的更新，这将导致50个损坏的第一块及的50次第二块的更新操作，因此，本发明实施例可以使得闪存具有长达10年的使用寿命。并且，可以理解，可以通过增加第一块的数量以适应更加频繁的写操作和更长使用寿命的要求。

需要说明的是，本发明实施例中，第一块或第二块的地址信息可以块的编号信息等等，本发明实施例对具体的第一块或第二块的地址信息不加以限制。

数据管理方法实施例三

参照图3，示出了本发明的一种闪存中数据管理的方法实施例三的流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤301、在闪存的第一块中存储闪存文件系统的元数据信息；

步骤302、在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息；

步骤303、在闪存的第三块中存储所述第二块的地址信息；

步骤304、在所述第二块损坏时，在所述第三块中更新所述第二块的地址信息。

与数据管理方法实施例二的原理类似，在第二块损坏时原第二块已无法正常工作，故需要确定新第二块，并在第三块中将原第二块的地址更新为新第二块的地址。

在此提供检验第二块是否损坏的方法：假设NAND FLASH的P/E Cycle为3000，第二块在每次写操作时被更新，每256次写操作引起第二块的一次擦除操作，那么，256×3000＝768000次第二块的写操作将会引起第二块的损坏及第三块的一次更新操作，而由于768000次第一块的写操作才会引起第一块的一次更新操作，而通常十年仅仅会存在36500000次第一块的更新，因此，在每天对闪存文件系统执行10000次更新操作的情况下，十年也不会导致1个第二块的损坏，因此本发明实施例能够将块的损耗程度控制在一定的范围内。

最后，需要强调的是，对于本发明实施例的第一块、第二块和第三块，可以涉及一个或多个物理块，并且，所涉及的物理块可以为任意的编号，本发明实施例对具体的第一块、第二块和第三块所涉及物理块的数量及各物理块的具体编号不加以限制。

挂载方法实施例一

在闪存的第一块中存储闪存文件系统的元数据信息，以及，在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息后，可以根据本发明实施例提供的挂载方法快速实现挂载系统文件，参照图4，示出了本发明的一种闪存文件系统的挂载方法实施例一的流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤401、扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息；

步骤402、依据所述第一块的地址信息扫描所述第一块，得到闪存文件系统的元数据信息。

可见，本发明实施例依次扫描第二块和第一块即可完成闪存文件系统的挂载，因此，能够缩小挂载扫描的范围，能够缩短挂载过程所经历的时间，从而能够缩短嵌入式设备的上电启动时间。

以25nm工艺的NAND FLASH为例，假设页面大小为8KB，每个块包括256个页面，读取每个块页面的时间大概为75us，假设块数量为4096，每个块包括32个节点，那么现有技术的挂载过程中扫描所有节点所花费的时间为4096×32×75us，接近10s，而本发明实施例的挂载过程中扫描第二块和第一块所花费的时间为2×256×75us，接近38ms，显然，本发明实施例能够大大缩短会挂载时间和嵌入式设备的上电启动时间，从而能够增强用户体验。

挂载方法实施例二

参照图5，示出了本发明的一种闪存文件系统的挂载方法实施例二的流程图，具体可以包括如下步骤：

步骤501、扫描闪存的第三块，得到闪存的第二块的地址信息；

步骤502、依据所述第二块的地址信息扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息；

步骤503、依据所述第一块的地址信息扫描所述第一块，得到闪存文件系统的元数据信息。

可见，本发明实施例依次扫描第三块、第二块和第一块即可完成闪存文件系统的挂载，因此，能够缩小挂载扫描的范围，能够缩短挂载过程所经历的时间，从而能够缩短嵌入式设备的上电启动时间。为方便扫描，第三块的编号可以为0等预设编号。

以25nm工艺的NAND FLASH为例，假设页面大小为8KB，每个块包括256个页面，读取每个块页面的时间大概为75us，假设块数量为4096，每个块包括32个节点，那么现有技术的挂载过程中扫描所有节点所花费的时间为4096×32×75us，接近10s，而本发明实施例的挂载过程中扫描第三块、第二块和第一块所花费的时间为3×256×75us，接近57ms，显然，本发明实施例能够大大缩短会挂载时间和嵌入式设备的上电启动时间，从而能够增强用户体验。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

参照图6，示出了本发明的一种闪存中数据管理的装置实施例的结构图，具体可以包括：

第一存储模块601，用于在闪存的第一块中存储闪存文件系统的元数据信息；

第二存储模块602，用于在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息。

在本发明的一种优选实施例中，所述装置还可以包括：

第三存储模块，用于在闪存的第三块中存储所述第二块的地址信息。

在本发明的另一种优选实施例中，所述装置还可以包括：

第一更新模块，用于在所述第一块损坏时，在所述第二块中更新所述第一块的地址信息。

在本发明的再一种优选实施例中，所述装置还可以包括：

第二更新模块，用于在所述第二块损坏时，在所述第三块中更新所述第二块的地址信息。

参照图7，示出了本发明的一种闪存文件系统的挂载装置实施例的结构图，具体可以包括：

第一扫描模块701，用于扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息；

第二扫描模块702，用于依据所述第一块的地址信息扫描所述第一块，得到闪存文件系统的元数据信息。

在本发明的一种优选实施例中，所述装置还可以包括：用于在所述扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息的操作之前，扫描闪存的第三块，得到闪存的第二块的地址信息的第三扫描模块；则所述第一扫描模块701，可具体用于依据所述第二块的地址信息扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种闪存中数据管理的方法及装置、一种闪存文件系统的挂载方法及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种闪存中数据管理的方法，其特征在于，包括：

在闪存的第一块中存储闪存文件系统所有的元数据信息；其中，所述元数据信息包括：对应节点的编号、文件的组ID、属主ID、访问时间、对应节点在块中的偏移地址、长度；

在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在闪存的第三块中存储所述第二块的地址信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述第一块损坏时，在所述第二块中更新所述第一块的地址信息。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述第二块损坏时，在所述第三块中更新所述第二块的地址信息。

5.一种闪存文件系统的挂载方法，其特征在于，包括：

扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息；

依据所述第一块的地址信息扫描所述第一块，得到闪存文件系统所有的元数据信息；其中，所述元数据信息包括：对应节点的编号、文件的组ID、属主ID、访问时间、对应节点在块中的偏移地址、长度。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息的步骤之前，所述方法还包括：

扫描闪存的第三块，得到闪存的第二块的地址信息；

则所述扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息的步骤具体为，依据所述第二块的地址信息扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息。

7.一种闪存中数据管理的装置，其特征在于，包括：

第一存储模块，用于在闪存的第一块中存储闪存文件系统所有的元数据信息；其中，所述元数据信息包括：对应节点的编号、文件的组ID、属主ID、访问时间、对应节点在块中的偏移地址、长度；

第二存储模块，用于在闪存的第二块中存储所述第一块的地址信息。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

第三存储模块，用于在闪存的第三块中存储所述第二块的地址信息。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

第一更新模块，用于在所述第一块损坏时，在所述第二块中更新所述第一块的地址信息。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

第二更新模块，用于在所述第二块损坏时，在所述第三块中更新所述第二块的地址信息。

11.一种闪存文件系统的挂载装置，其特征在于，包括：

第一扫描模块，用于扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息；

第二扫描模块，用于依据所述第一块的地址信息扫描所述第一块，得到闪存文件系统所有的元数据信息；其中，所述元数据信息包括：对应节点的编号、文件的组ID、属主ID、访问时间、对应节点在块中的偏移地址、长度。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：用于在所述扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息的操作之前，扫描闪存的第三块，得到闪存的第二块的地址信息的第三扫描模块；

则所述第一扫描模块，具体用于依据所述第二块的地址信息扫描闪存的第二块，得到闪存的第一块的地址信息。