CN105468304B - 一种Native存储卡及其管理方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种Native存储卡的管理方法，包括如下步骤：步骤T1、接收到改变存储器空间的指令；步骤T2、判断指令类型，如果是分配存储空间的指令，则执行步骤T3；如果是释放存储空间的指令，则执行步骤T4；步骤T3、读Native存储卡地址区的空闲页起始地址文件，将Native存储卡数据区中合适的空闲页分配给文件，并跳转到步骤T5；步骤T4、释放文件，根据新产生的空闲文件的位置更新Native存储卡；步骤T5、判断是否已成功执行改变存储器空间的指令；如果是则结束该方法；如果否则给出提示信息。本申请对Native卡个人化方法进行改进，从而优化Native存储卡的管理方法。

Description

一种Native存储卡及其管理方法

技术领域

本发明涉及存储器管理技术，尤其涉及一种Native卡及其管理方法。

背景技术

智能卡产品已在电子商务，电子政务等领域得到了广泛的应用，其中针对加载在智能卡上的应用的开发环境而言，将智能卡分为Java卡和Native卡，即Java卡上所负载的应用是使用Java语言开发的，而Native卡上所负载的应用是使用C或汇编语言开发的。

为移动通信行业所普遍使用的是Native卡，Native卡的片上操作系统(ChipOperating System，COS)对Native卡内的文件系统进行动态管理，包括对文件的生成、删除、重新定义大小等操作，即实现对Native卡的存储空间管理。现有的管理方式多采用按物理空间顺序存储的方式，当打开文件时，文件的存取指针指向第一个信息单位，如第一个字节或第一个记录，每存取一个信息单位存取指针加1，指向下一个信息单位，如此类推。顺序存取的缺点是文件不易动态增长，浪费预留空间，不利于文件的插入、删除、空间的重新分配和移动，存在外部碎片等问题，很难达到完整意义的文件系统的要求，即对文件和数据反复的添加、删除和变更等。随着应用功能需求的日益增多，对文件和数据反复的添加、删除和变更等操作的需求越来越多，因此要求提供一种方法和装置，实现对卡内文件系统的动态管理。

现有的动态的存储器管理方法包括借用垃圾回收机制的方法，即定期扫描存储器，对其中产生的垃圾碎片进行整理、合并，将合并之后的碎片存储空间与原有的空闲空间进行进一步合并，以便获得对存储器的动态管理。另一种常用的动态存储器管理方法还包括使用管理文件对整个存储器进行管理，在进行例如生成文件、删除文件等对存储器的存储空间产生变动的操作时，实时更新管理文件。

上述两种动态管理方法，虽然实现了对存储器的动态管理，但是第一种方式存在每次改变存储器的状态时需要对存储器的整个空间进行重新整理的问题，第二种方式需要设定专门的管理文件，对整个存储器空间进行实时管理。这两种管理方式对于使用片上操作系统(COS)进行管理的小存储空间的Native卡来说存在以下问题：

一、片上操作系统的处理能力相对于计算机上的各种操作系统来说处理能力相对较弱，使用管理文件对存储器的每次更新进行动态管理存在片上操作系统处理能力不足的问题。

二、由于Native卡存储空间较小，产生的垃圾文件有限，使用专用管理文件进行管理以及定期的整理合并对其空间使用效率的提升意义不大，但是该管理文件所占用的存储空间，以及整理合并时的时间成本消耗较大。

三、由于是针对通用存储器的动态管理方法，因此没有考虑智能卡的个人化阶段。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种Native卡及其管理方法，实现Native卡上存储器空间的动态管理，并可对形成的小碎片进行进一步整理，从而利于后期的存储器空间的再分配和空间再利用。

本申请提供一种Native存储卡的管理方法，包括如下步骤：

步骤T1、接收到改变存储器空间的指令；

步骤T2、判断指令类型，如果是分配存储空间的指令，则执行步骤T3；如果是释放存储空间的指令，则执行步骤T4；

步骤T3、读Native存储卡地址区的空闲页起始地址文件，将Native存储卡数据区中合适的空闲页分配给文件，并跳转到步骤T5；

步骤T4、释放文件，根据新产生的空闲文件的位置更新Native存储卡；

步骤T5、判断是否已成功执行改变存储器空间的指令；如果是则结束该方法；如果否则给出提示信息。

其中该Native存储卡由三个区域组成，分别是管理区，地址区，以及数据区，其中地址区存储空闲页起始地址文件，该空闲页起始地址文件中用于存储数据区中的空闲页的起始地址。

其中该步骤T3还包括如下子步骤：

步骤T31、读地址区的空闲页起始地址文件，获得数据区的空闲页的起始地址；

步骤T32、从该空闲页起始地址出发，将请求分配的长度和所有空闲页的长度相比较，选择长度最相近的一个空闲页，或相邻的总长度与该请求分配的长度最相近的多个空闲页分配给文件；

步骤T33、根据分配情况，改变存储器中的空闲页起始地址和/或相应空闲页信息；

步骤T34、向空闲页中写入数据，并修改文件页信息。

其中步骤T4包括如下子步骤：

步骤T41、填写新产生的空闲文件的空闲页信息，在链接信息中记录下一个空闲文件的起始地址，在长度信息中记录本块空闲文件的长度；

步骤T42、如果新产生的空闲文件在所有空闲文件的前面，则更新空闲页起始地址文件，将空闲页起始地址文件中存储的空闲页的起始地址变更为新产生的空闲页的地址；否则更新前一个空闲文件的链接信息，在其中记录新空闲文件的起始地址；

步骤T43、判断新产生的空闲文件是否有相邻的空闲文件，如果有则将这些空闲文件合并在一起。

本申请还提供一种Native存储卡的个人化方法，包括如下步骤：

步骤S1、向Native卡写入各种个人化参数；

步骤S2、向Native存储卡地址区写入空闲页起始地址文件；

步骤S3、向Native存储卡数据区的空闲页中写入空闲页信息。

本申请还提供一种Native存储卡，该存储卡包括如下三个区域：

管理区，位于存储卡头部，存储用于管理数据区所需的文件；

地址区，存储空闲页起始地址文件，该空闲页起始地址文件中用于存储数据区中的空闲页的起始地址；

数据区，由多个空闲页和文件页组成，其中空闲页是未被使用的空闲存储页面，文件页是被使用的存储页面，里边存放了各种数据。

其中空闲页由空闲页信息和空闲页内容组成；空闲页信息中存储与该空闲页相关的链接信息和长度信息，空闲页内容为该空闲页的空闲存储空间。

其中文件页由文件页信息和文件页内容组成，其中文件页信息中存储与该文件页相关的链接信息和长度信息，文件页内容为该文件页存储的数据信息。

其中文件页信息和空闲页信息长度相等。

其中如果空闲区域的长度小于空闲页信息长度，则将该空闲区域称为小空闲文件。

由以上技术方案可见，本申请可达到以下技术效果：

(1)本申请对Native卡个人化方法进行改进，从而优化Native存储卡的管理方法，将存储卡的动态管理和对其个人化的方法相关联，对其统一管理。

(2)对Native存储卡进行合理划分，达到对小存储空间的有效管理；

(3)根据对存储卡的划分方式，使用有效管理方法，对Native存储卡进行管理；

(4)考虑小空闲文件问题，使得该管理方法更有有效。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是Native卡的结构图；

图2是Native卡中数据区的结构；

图3是Native卡中空闲页的结构；

图4是Native卡中文件页的结构；

图5是Native卡个人化阶段的存储器个人化方法流程图；

图6是Native存储卡的管理方法流程图。

具体实施方式

本申请提供一种Native存储卡及其管理方法，实现对存储卡空间的合理划分和动态管理。

为了使本领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面结合本申请附图进一步说明本申请具体实现。

参见图1，Native存储卡由三个区域组成，分别是管理区1，地址区2，以及数据区3。其中各个区域的具体组成如下：

管理区1，位于存储卡头部，存储用于管理数据区3所需的文件，包括但不限于例如主文件(master file)和专用文件(dedicated file)，其中每一个Native卡里只有一个主文件，其他文件都是它的子孙，主文件只有文件头，里面存放着整个智能卡的控制和管理信息；专用文件也只有一个文件头，存放整理目录的管理控制信息，专用文件相当于一个目录的根。管理区里存储的文件除了用于管理数据区3之外，还可用于检索数据区3。

地址区2，存储空闲页起始地址文件，该空闲页起始地址文件中用于存储数据区3中的空闲页的起始地址。

数据区3，存储各种数据页，其构造如图2所示，该数据区3由多个空闲页201和文件页202组成，其中空闲页201是未被使用的空闲存储页面，文件页202是被使用的存储页面，里边存放了各种数据。

空闲页201的构造如图3所例示，由空闲页信息301和空闲页内容302组成。空闲页信息301中存储与该空闲页相关的链接信息和长度信息，空闲页内容302为该空闲页的空闲存储空间。其中空闲页起始6个字节为空闲页信息301，包括地址指针3011和长度信息3012；其中前三个字节为地址指针3011，记录下一个空闲页的起始地址，如果该空闲页已经是最后一个空闲页，其后没有空闲页，则地址指针3011为空，即在前三个字节中写入0；后三个字节为长度信息3012，其中存储该空闲页的长度。但是本领域技术人员所公知的是，此处的6个字节的长度只是用以示意空闲页的结构，空闲页可使用任意长度记录空闲页信息。

文件页202的构造如图4所示，由文件页信息401和文件页内容402组成。文件页信息401中存储与该文件页相关的链接信息和长度信息，文件页内容402为该文件页存储的数据信息。其中文件页起始6个字节为文件页信息401，包括文件页地址指针4011和文件页长度信息4012；其中文件页地址指针为3个字节长度，其中记录下一个文件页的地址；文件页长度信息4012也为3个字节，其中第一和第二字节用于记录该文件体中所存储的数据文件的长度，第三字节预留。但是本领域技术人员所公知的是，此处的6个字节的长度只是用以示意文件页的结构，文件页可使用任意长度记录文件页信息，只需和空闲页信息长度相等即可。

以上结合图1-4介绍了Native存储卡的存储结构，下面结合附图5介绍该Native卡的管理方法。

作为智能卡，Native卡在开始使用，即开卡时，要经过个人化过程，即在Native卡中写入各种个人化参数，将例如PIN1、PIN2、PUK1、PUK2、ADM1、ICCID、IMSI、Ki等参数通过若干条指令，顺次写入卡内，本申请对Native卡个人化方法进行改进，从而优化Native存储卡的管理方法。参见图5，本Native存储卡的个人化方法包括：

步骤S1、向Native卡写入各种个人化参数；

顺次向Native卡的数据区3中写入各种个人化参数，这些参数包括但不限于PIN1、PIN2、PUK1、PUK2、ADM1、ICCID、IMSI、Ki等。

步骤S2、向地址区2写入空闲页起始地址文件；

在判断出Native卡个人化阶段结束之后，记录Native卡中空闲页的起始地址，即数据区3中第一块空闲页的地址，将该空闲页起始地址写入存储在地址区2中的空闲页起始地址文件。

步骤S3、向空闲页中写入空闲页信息。

由于步骤S1中是顺次向Native卡的数据区3中写入各种个人化参数，因此，数据区3此时只包括一个空闲页，即将剩余的存储空间作为一个空闲页处理，此时，由于没有其它空闲页，即该空闲页的下一个空闲页地址为空，因此，在空闲页信息301中的地址指针3011为全0；长度信息3012中记录该空闲页的长度。

第一实施例

经过图5，实现了对Native存储卡的个人化管理，下面结合图6，介绍如何进一步实现对该Native卡的动态管理。

该Native存储卡的动态管理方法包括：

步骤T1、接收到改变存储器空间的指令；

步骤T2、判断指令类型，如果是分配存储空间的指令，则执行步骤T3；如果是释放存储空间的指令，则执行步骤T4；

步骤T3、读Native存储卡地址区的空闲页起始地址文件，将Native存储卡数据区中合适的空闲页分配给文件，并跳转到步骤T5；

该步骤还包括如下子步骤：

步骤T31、读地址区2的空闲页起始地址文件，获得数据区3的空闲页的起始地址；

步骤T32、从该空闲页起始地址出发，将请求分配的长度和所有空闲页的长度相比较，选择长度最相近的一个空闲页，或相邻的总长度与该请求分配的长度最相近的多个空闲页分配给文件。

其中相邻的空闲页是指多个空闲页，例如空闲页1、空闲页2……空闲页n，其中空闲页1中的地址指针指向空闲页2，空闲页2的地址指针指向空闲页3，依次类推，直至空闲页n，其中n是大于1的整数。

该步骤可通过将请求分配的长度和空闲页信息301中的长度信息3012中记录的本空闲页的长度相比较实现；或者通过将请求分配的长度和多个相邻空闲页信息中的长度信息中记录的本空闲页的长度的总和相比较实现。

步骤T33、根据分配情况，改变存储器中的空闲页起始地址和/或相应空闲页信息。

包括，如果将具有空闲页起始地址的空闲页，记为起始空闲页，分配给文件，则修改地址区2中的空闲页起始地址文件，将分配后的数据区3中的空闲页起始地址存入空闲页起始地址文件中。

如果是将一个非起始空闲页，记为非起始空闲页1，分配给文件，则将地址指针3011指向该非起始空闲页1的空闲页的地址指针修改为非起始空闲页1的地址指针。

如果是将多个相邻的空闲页，记为空闲页1、空闲页2……空闲页n，分配给文件，则将地址指针指向空闲页1的空闲页的地址指针修改为空闲页n的地址指针。

步骤T34、向空闲页中写入数据，并修改文件页信息。

向空闲页中写入文件的数据信息之后，空闲页变成了文件页，则向文件页中写入文件页地址信息和文件页长度信息，其中文件页地址指针指向下一个文件页的地址；文件页长度信息用于记录该文件体中所存储的数据文件的长度，并预留一个字节。

步骤T4、释放文件，根据新产生的空闲文件的位置更新Native存储卡；

包括如下子步骤：

步骤T41、填写新产生的空闲文件的空闲页信息，在链接信息中记录下一个空闲文件的起始地址，在长度信息中记录本块空闲文件的长度；

步骤T42、如果新产生的空闲文件在所有空闲文件的前面，则更新空闲页起始地址文件，将空闲页起始地址文件中存储的空闲页的起始地址变更为新产生的空闲页的地址；否则更新前一个空闲文件的链接信息，在其中记录新空闲文件的起始地址；

步骤T43、判断新产生的空闲文件是否有相邻的空闲文件，如果有则将这些空闲文件合并在一起；

相邻的空闲文件是指两个空闲文件之间没有间隔文件页。

步骤T5、判断是否已成功执行改变存储器空间的指令；如果是则结束该方法；如果否则给出提示信息。

提示信息可以是例如：申请存储器空间失败等。

第二实施例

以上结合图6介绍了本申请的第一实施例，下面介绍本申请的第二实施例。

第二实施例中考虑了使用上述存储器管理方法会产生的一类特殊空闲文件，即小于空闲页信息长度的小空闲文件。由于空闲文件的结构，如图3所示，空闲页由空闲页信息301和空闲页内容302组成，其中空闲页信息占用一定长度以记录下一个空闲页的起始地址和该空闲页的长度，如果一个空闲区域小于空闲页信息所占用的长度，事实上是无法构成空闲文件的，这是由于其无法形成空闲页信息，因此将这类无法构成空闲文件的空闲区域称为小空闲文件。对于这类小空闲文件，本申请的实施例2的存储卡管理方法在分配存储空间时，如果出现小空闲文件，则将该小空闲文件合并入新分配空间的文件页中；如果是释放存储空间，则将该待释放的文件页的小空闲文件合并入释放该文件页所产生的空闲页中。

下面详细介绍实施例2的该管理过程，出于不重复描述的考虑，与实施例1中相同的步骤，此处不再详细描述，仅描述与实施例1中不同的步骤，该方法如下：

步骤T33中根据分配情况，改变存储器中的空闲页起始地址和/或相应空闲页信息。

其具体步骤与实施例1中相同，其中选择存储文件的空闲文件，称为选择的空闲文件，被占用后形成的文件页称为新文件页；如果该选择的空闲文件分配完新文件页后的剩余字节小于空闲页信息长度，例如6个字节，这时，则在新文件页的文件页信息的预留字节中，例如第三字节中，记录小空闲文件的长度。例如，新文件页为200个字节，选择的空闲文件为204个字节，从而小空闲文件为4个字节；这时仅在新文件页的文件页信息的预留字节，例如第三个字节中写入4，而并不形成4字节长的空闲文件。

步骤T41中填写新产生的空闲文件的空闲页信息，在链接信息中记录下一个空闲文件的起始地址，在长度信息中记录本块空闲文件的长度。

其中待释放空间的文件页记为待释放空间文件页，读取待释放空间文件页的长度信息的预留字节，其中记录了待释放文件页所包括的小空闲文件的长度信息，如果为非零，则将该第三字节中记录的长度信息和释放的空间的长度相加，填入本块空闲文件的长度信息中。例如待释放空间文件页的长度信息的第三字节中记录的长度信息是4字节，待释放的空间是180字节，则将二者相加，将184字节填入新产生的空闲文件的空闲页信息中。

如果待释放空间文件页的长度信息的第三字节和待释放空间相加，和小于6，则使用该加和结果更新待释放空间文件页的长度信息的预留字节，而不产生新的空闲文件。这时，不在执行步骤T42和T43，直接跳到步骤5。例如待释放空间文件页的长度信息的第三字节中记录的长度信息是1字节，待释放的空间是3字节，将二者相加为4，由于和小于6，这时将4填入待释放空间文件页的长度信息的第三字节中，跳转到步骤5。

以上，描述了实施例1和实施例2，本领域的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(设备)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设备上，使得在计算机或其他可编程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。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作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申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种Native存储卡的管理方法，包括如下步骤：

步骤T1、接收到改变存储器空间的指令；

步骤T2、判断指令类型，如果是分配存储空间的指令，则执行步骤T3；如果是释放存储空间的指令，则执行步骤T4；

步骤T3、读Native存储卡地址区的空闲页起始地址文件，将Native存储卡数据区中合适的空闲页分配给文件，并跳转到步骤T5；

步骤T4、释放文件，根据新产生的空闲文件的位置更新Native存储卡；

步骤T5、判断是否已成功执行改变存储器空间的指令；如果是则结束该方法；如果否则给出提示信息；

其中空闲页包括空闲页信息，空闲页信息中存储与该空闲页相关的链接信息和长度信息。

2.如权利要求1所述的管理方法，其中该Native存储卡由三个区域组成，分别是管理区，地址区，以及数据区，其中地址区存储空闲页起始地址文件，该空闲页起始地址文件中用于存储数据区中的空闲页的起始地址。

3.如权利要求1所述的管理方法，其中

该步骤T3还包括如下子步骤：

步骤T31、读地址区的空闲页起始地址文件，获得数据区的空闲页的起始地址；

步骤T32、从该空闲页起始地址出发，将请求分配的长度和所有空闲页的长度相比较，选择长度最相近的一个空闲页，或相邻的总长度与该请求分配的长度最相近的多个空闲页分配给文件；

步骤T33、根据分配情况，改变存储器中的空闲页起始地址和/或相应空闲页信息；

步骤T34、向空闲页中写入数据，并修改文件页信息。

4.如权利要求1所述的管理方法，其中步骤T4包括如下子步骤：

步骤T41、填写新产生的空闲文件的空闲页信息，在链接信息中记录下一个空闲文件的起始地址，在长度信息中记录本块空闲文件的长度；

步骤T42、如果新产生的空闲文件在所有空闲文件的前面，则更新空闲页起始地址文件，将空闲页起始地址文件中存储的空闲页的起始地址变更为新产生的空闲页的地址；否则更新前一个空闲文件的链接信息，在其中记录新空闲文件的起始地址；

步骤T43、判断新产生的空闲文件是否有相邻的空闲文件，如果有则将这些空闲文件合并在一起。

5.一种Native存储卡的个人化方法，包括如下步骤：

步骤S1、向Native卡写入各种个人化参数；

步骤S2、向Native存储卡地址区写入空闲页起始地址文件；

步骤S3、向Native存储卡数据区的空闲页中写入空闲页信息；

其中空闲页信息中存储与该空闲页相关的链接信息和长度信息。

6.一种Native存储卡，其特征在于，该存储卡包括如下三个区域：

管理区，位于存储卡头部，存储用于管理数据区所需的文件；

地址区，存储空闲页起始地址文件，该空闲页起始地址文件中用于存储数据区中的空闲页的起始地址；

数据区，由多个空闲页和文件页组成，其中空闲页是未被使用的空闲存储页面，文件页是被使用的存储页面，里边存放了各种数据；

其中空闲页包括空闲页信息，空闲页信息中存储与该空闲页相关的链接信息和长度信息。

7.如权利要求6所述的存储卡，其中空闲页还包括空闲页内容，空闲页内容为该空闲页的空闲存储空间。

8.如权利要求7所述的存储卡，其中文件页由文件页信息和文件页内容组成，其中文件页信息中存储与该文件页相关的链接信息和长度信息，文件页内容为该文件页存储的数据信息。

9.如权利要求8所述的存储卡，其中文件页信息和空闲页信息长度相等。

10.如权利要求9所述的存储卡，其中如果空闲区域的长度小于空闲页信息长度，则将该空闲区域称为小空闲文件。