CN117785072B - 一种基于eMMC协议的存储控制系统及方法 - Google Patents

一种基于eMMC协议的存储控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于eMMC协议的存储控制系统及方法，属于信息存储控制技术领域。本发明包括：S10：对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测；S20：基于存储器的工作参数，对存储器各存储区的实时写入能力进行预测；S30：对存储器的存储路径进行调整。本发明在对存储区损耗度的预测过程中考虑到存储器的使用环境和制造工艺对存储器损耗情况产生的影响，提高了分析精度通过各存储区对应的损耗度，以及通过各存储区对应的剩余存储容量，对对应存储区的实时写入能力进行预测，通过对对应存储区的损耗度和剩余存储容量进行综合分析，保证存储区在满足存储条件的基础上，能够进一步提高存储器的工作效率，提高了系统的使用效果。

Description

一种基于eMMC协议的存储控制系统及方法
技术领域
本发明涉及信息存储控制技术领域，具体为一种基于eMMC协议的存储控制系统及方法。
背景技术
eMMC为MMC协会所订立的内嵌式存储器标准规格，主要是针对手机和移动嵌入式产品为主。eMMC是一种嵌入式非易失性存储器系统，由闪存和闪存控制器两部分组成。eMMC的一个明显优势是在封装中集成了一个闪存控制器。
现有的存储控制系统在对存储器的存储情况进行分配时，通常根据写入数据的长度选择是否在对应存储区进行数据的写入，并未考虑到对应存储区的响应情况，导致数据在写入过程中响应较慢，进而导致对应进程卡顿，或由于写入数据过于频繁从而降低存储器的使用寿命，以及在对存储器的耗损情况进行分析的过程中，未考虑到存储器的使用环境和制造工艺对存储器损耗情况产生的影响，进而对存储器写入能力进行错误预测，降低了系统对写入数据的控制精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于eMMC协议的存储控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于eMMC协议的存储控制系统及方法，所述方法包括：
S10：对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测；
S20：基于存储器的工作参数，对存储器各存储区的实时写入能力进行预测；
S30：对存储器的存储路径进行调整。
进一步的，所述S10在存储器接收命令后对写的区域进行确定，根据确定结果对数据的写入方式进行选择，根据偏移计算写的逻辑地址，逻辑地址＝段地址左移四位＋偏移量，段地址为写的区域所在段的段地址，对逻辑地址对应的物理地址进行确定，结合数据的写入方式和数据的写入长度，对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测，具体的预测公式为：Fj＝mj-h，其中，j=1,2,…,d，表示各存储区对应的编号，d表示存储区总数，mj表示数据写入前编号为j的存储区对应的剩余存储容量，h表示对写的区域整理后增加的数据长度，Fj表示编号为j的存储区对应的剩余存储容量。
进一步的，所述写入方式包括直接写入和非直接写入，当数据的写区域为RPMB区时，数据的写入方式为直接写入，当数据的写入区域为BOOT区和DATA区时，数据的写入方式为非直接写入，此时需先找到logic block对应的动态block，判断动态block是否需要整理，若判断需要进行整理，则在整理后进行写操作，若判断无需进行整理，则直接进行写操作，RPMB区是一块单独的存储区，管理相对简单因此数据可以直接写入，BOOT区表示引导区，DATA区表示文字存储区域，logic block表示逻辑块。
进一步的，所述S20包括：
S201：对存储器各存储区写入数据和读取数据的次数进行获取，以及对各存储区在各时间点的响应时间进行获取，任意相邻时间点之间的间隔时间相同；
S202：根据获取的响应时间对各存储区的响应系数进行确定，Wij=1/[(1/n)*∑n i=1Tij]，其中，i=1,2,…,n，表示时间点对应的编号，n表示时间点总数，Tij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的响应时间，Wj表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的响应系数；
根据存储器各存储区写入数据和读取数据的次数，结合各存储区确定的响应系数，对各存储区的损耗度进行预测，具体的预测公式为：
Qij=|[(gij+yij)/Rj]-Wj*β|+[(gij+yij)/Rj]；
其中，gij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的写入数据总次数，yij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的读取数据总次数，Rj表示编号为j的存储区对应的读写总次数理论值，β表示单位响应系数与存储区损耗度之间的转换系数，Qij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的损耗度，|[(gij+yij)/Rj]-Wj*β|用于对eMMc因使用环境和批次不同而产生的损耗度误差进行计算，提高了对eMMc各存储区读写能力的预测精度；
S203：根据S202中预测的各存储区的损耗度，对存储器各存储区的实时写入能力进行预测，Uij=(1-Qij)*éFj-kù，k表示数据的写入长度，当Fj-k≥0时，令éFj-kù=1，当Fj-k＜0时，令éFj-kù=0，Uj表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的写入能力值。
进一步的，所述S30根据S203中预测的存储器各存储区对应的实时写入能力值，对各存储区进行优先级别的划分，结合各存储区所属类型，对存储器的存储路径进行调整，例如：存储区1、2、3、4、5和6的实时写入能力值分别为0.4、0.3、0.7、0.6、0.5和0.2，存储区1和存储区3为RPMB区，存储区2和存储区6为BOOT区，存储区4和存储区5为DATA区，则对于RPMB区，由于0.7＞0.3，因此存储区3的优先级别高于存储区1的优先级别，同理，对于BOOT区，存储区2的优先级别高于存储区6的优先级别，对于DATA区，存储区4的优先级别高于存储区5的优先级别，存储器在分配存储路径时，对应类型存储区的优先级别越高，则优先将写入数据分配至对应存储区，如：存储区2的优先级别高于存储区6的优先级别，则存储器在分配存储路径时，将写入数据分配至存储区2，因此存储路径为：存储器接收端→存储区2；保证在存储区存储容量满足条件的情况下，可有效提高存储器的工作效率。
一种基于eMMC协议的存储控制系统，所述系统包括剩余存储容量预测模块、写入能力预测模块和存储路径调整模块；
所述剩余存储容量预测模块用于对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测；
所述写入能力预测模块用于对存储器各存储区的实时写入能力进行预测；
所述存储路径调整模块用于对存储器的存储路径进行调整。
进一步的，所述剩余存储容量预测模块在存储器接收命令后对写的区域进行确定，根据确定结果对数据的写入方式进行选择，根据偏移计算写的逻辑地址，对逻辑地址对应的物理地址进行确定，结合数据的写入方式和数据的写入长度，对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测，并将预测结果传输至写入能力预测模块。
进一步的，所述写入能力预测模块包括信息获取单元、响应系数计算单元、损耗度预测单元和写入能力预测单元；
所述信息获取单元对存储器各存储区写入数据和读取数据的次数，以及各存储区在各时间点的响应时间进行获取，并将获取的响应时间传输至响应系数计算单元，将获取的各存储区写入数据和读取数据的次数传输至损耗度预测单元；
所述响应系数计算单元对信息获取单元传输的响应时间进行获取，基于获取信息，对各存储区的响应系数进行计算，并将计算的响应系数传输至损耗度预测单元；
所述损耗度预测单元对信息获取单元传输的各存储区写入数据和读取数据的次数，以及响应数据计算单元传输的响应系数进行接收，基于接收信息，对各存储区的损耗度进行预测，并将预测的损耗度传输至写入能力预测单元；
所述写入能力预测单元对损耗度预测单元传输的损耗度，以及剩余存储容量预测模块传输的预测结果进行接收，基于接收信息，对存储器各存储区的实时写入能力进行预测，并将预测的实时写入能力值传输至存储路径调整模块。
进一步的，所述存储路径调整模块对写入能力预测单元传输的实时写入能力值进行接收，基于接收信息，对各存储区的优先级别进行划分，结合各存储区所属类型，对存储器的存储路径进行调整。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1.本发明在对存储器的存储情况进行分析的过程中，根据各存储区的响应时间对各存储区的响应系数进行确定，结合对应存储区写入数据和读取数据的次数，对对应存储区的损耗度进行预测，在预测过程中，本发明考虑到存储器的使用环境和制造工艺对存储器损耗情况产生的影响，提高了分析精度。
2.本发明通过各存储区对应的损耗度，以及各存储区对应的剩余存储容量，对对应存储区的实时写入能力进行预测，通过对对应存储区的损耗度和剩余存储容量进行综合分析，得到对应存储区的实时写入能力，保证存储区在满足存储条件的基础上，能够进一步提高存储器的工作效率，提高了系统的使用效果。
3.本发明相较于直接根据写入数据的长度选择存储区的方法而言，对存储区的选择更加精准。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种基于eMMC协议的存储控制系统及方法的工作流程示意图；
图2是本发明一种基于eMMC协议的存储控制系统及方法的工作原理结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明提供技术方案：一种基于eMMC协议的存储控制系统及方法，方法包括：
S10：对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测；
S10在存储器接收命令后对写的区域进行确定，根据确定结果对数据的写入方式进行选择，根据偏移计算写的逻辑地址，逻辑地址＝段地址左移四位＋偏移量，段地址为写的区域所在段的段地址，对逻辑地址对应的物理地址进行确定，结合数据的写入方式和数据的写入长度，对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测，具体的预测公式为：Fj＝mj-h，其中，j=1,2,…,d，表示各存储区对应的编号，d表示存储区总数，mj表示数据写入前编号为j的存储区对应的剩余存储容量，h表示对写的区域整理后增加的数据长度，Fj表示编号为j的存储区对应的剩余存储容量；
写入方式包括直接写入和非直接写入，当数据的写区域为RPMB区时，数据的写入方式为直接写入，当数据的写入区域为BOOT区和DATA区时，数据的写入方式为非直接写入，此时需先找到logic block对应的动态block，判断动态block是否需要整理，若判断需要进行整理，则在整理后进行写操作，若判断无需进行整理，则直接进行写操作，RPMB区是一块单独的存储区，管理相对简单因此数据可以直接写入，BOOT区表示引导区，DATA区表示文字存储区域，logic block表示逻辑块；
S20：基于存储器的工作参数，对存储器各存储区的实时写入能力进行预测；S20包括：
S201：对存储器各存储区写入数据和读取数据的次数进行获取，以及对各存储区在各时间点的响应时间进行获取，任意相邻时间点之间的间隔时间相同；
S202：根据获取的响应时间对各存储区的响应系数进行确定，Wij=1/[(1/n)*∑n i=1Tij]，其中，i=1,2,…,n，表示时间点对应的编号，n表示时间点总数，Tij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的响应时间，Wj表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的响应系数；
根据存储器各存储区写入数据和读取数据的次数，结合各存储区确定的响应系数，对各存储区的损耗度进行预测，具体的预测公式为：
Qij=|[(gij+yij)/Rj]-Wj*β|+[(gij+yij)/Rj]；
其中，gij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的写入数据总次数，yij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的读取数据总次数，Rj表示编号为j的存储区对应的读写总次数理论值，β表示单位响应系数与存储区损耗度之间的转换系数，Qij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的损耗度，|[(gij+yij)/Rj]-Wj*β|用于对eMMc因使用环境和批次不同而产生的损耗度误差进行计算，提高了对eMMc各存储区读写能力的预测精度；
S203：根据S202中预测的各存储区的损耗度，对存储器各存储区的实时写入能力进行预测，Uij=(1-Qij)*éFj-kù，k表示数据的写入长度，当Fj-k≥0时，令éFj-kù=1，当Fj-k＜0时，令éFj-kù=0，Uj表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的写入能力值；
S30：对存储器的存储路径进行调整；
S30根据S203中预测的存储器各存储区对应的实时写入能力值，对各存储区进行优先级别的划分，结合各存储区所属类型，对存储器的存储路径进行调整，例如：存储区1、2、3、4、5和6的实时写入能力值分别为0.4、0.3、0.7、0.6、0.5和0.2，存储区1和存储区3为RPMB区，存储区2和存储区6为BOOT区，存储区4和存储区5为DATA区，则对于RPMB区，由于0.7＞0.3，因此存储区3的优先级别高于存储区1的优先级别，同理，对于BOOT区，存储区2的优先级别高于存储区6的优先级别，对于DATA区，存储区4的优先级别高于存储区5的优先级别，存储器在分配存储路径时，对应类型存储区的优先级别越高，则优先将写入数据分配至对应存储区，如：存储区2的优先级别高于存储区6的优先级别，则存储器在分配存储路径时，将写入数据分配至存储区2，因此存储路径为：存储器接收端→存储区2；保证在存储区存储容量满足条件的情况下，可有效提高存储器的工作效率。
一种基于eMMC协议的存储控制系统，系统包括剩余存储容量预测模块、写入能力预测模块和存储路径调整模块；
剩余存储容量预测模块用于对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测；
剩余存储容量预测模块在存储器接收命令后对写的区域进行确定，根据确定结果对数据的写入方式进行选择，根据偏移计算写的逻辑地址，对逻辑地址对应的物理地址进行确定，结合数据的写入方式和数据的写入长度，对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测，并将预测结果传输至写入能力预测模块；
写入能力预测模块用于对存储器各存储区的实时写入能力进行预测；
写入能力预测模块包括信息获取单元、响应系数计算单元、损耗度预测单元和写入能力预测单元；
信息获取单元对存储器各存储区写入数据和读取数据的次数，以及各存储区在各时间点的响应时间进行获取，并将获取的响应时间传输至响应系数计算单元，将获取的各存储区写入数据和读取数据的次数传输至损耗度预测单元；
响应系数计算单元对信息获取单元传输的响应时间进行获取，基于获取信息，对各存储区的响应系数进行计算，并将计算的响应系数传输至损耗度预测单元；
损耗度预测单元对信息获取单元传输的各存储区写入数据和读取数据的次数，以及响应数据计算单元传输的响应系数进行接收，基于接收信息，对各存储区的损耗度进行预测，并将预测的损耗度传输至写入能力预测单元；
写入能力预测单元对损耗度预测单元传输的损耗度，以及剩余存储容量预测模块传输的预测结果进行接收，基于接收信息，对存储器各存储区的实时写入能力进行预测，并将预测的实时写入能力值传输至存储路径调整模块；
存储路径调整模块用于对存储器的存储路径进行调整；
存储路径调整模块对写入能力预测单元传输的实时写入能力值进行接收，基于接收信息，对各存储区的优先级别进行划分，结合各存储区所属类型，对存储器的存储路径进行调整。
实施例1：设获取的存储区1的写入数据和读取数据的次数分别为40、70，存储区1的读写总次数理论值为500，此时的时间编号为4，存储区1在编号为4的时间点的响应系数为0.6，β=0.3，则存储区1的损耗度为：
Q41=|[(g41+y41)/R1]-W1*β|+[(g41+y41)/R1]
=|[(40+70)/500]-0.6*0.3|+[(40+70)/500]
=0.26；
因此，存储区1的损耗度为0.26.
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、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于eMMC协议的存储控制方法，其特征在于：所述方法包括：
S10：对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测；
所述S10在存储器接收命令后对写的区域进行确定，根据确定结果对数据的写入方式进行选择，根据偏移计算写的逻辑地址，逻辑地址＝段地址左移四位＋偏移量，对逻辑地址对应的物理地址进行确定，结合数据的写入方式和数据的写入长度，对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测，具体的预测公式为：Fj＝mj-h，其中，j=1,2,…,d，表示各存储区对应的编号，d表示存储区总数，mj表示数据写入前编号为j的存储区对应的剩余存储容量，h表示对写的区域整理后增加的数据长度，Fj表示编号为j的存储区对应的剩余存储容量；
所述写入方式包括直接写入和非直接写入，当数据的写区域为RPMB区时，数据的写入方式为直接写入，当数据的写入区域为BOOT区和DATA区时，数据的写入方式为非直接写入，此时需先找到logic block对应的动态block，判断动态block是否需要整理，若判断需要进行整理，则在整理后进行写操作，若判断无需进行整理，则直接进行写操作；
S20：基于存储器的工作参数，对存储器各存储区的实时写入能力进行预测；
所述S20包括：
S201：对存储器各存储区写入数据和读取数据的次数进行获取，以及对各存储区在各时间点的响应时间进行获取，任意相邻时间点之间的间隔时间相同；
S202：根据获取的响应时间对各存储区的响应系数进行确定，Wij=1/[(1/n)*∑n i=1Tij]，其中，i=1,2,…,n，表示时间点对应的编号，n表示时间点总数，Tij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的响应时间，Wj表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的响应系数；
根据存储器各存储区写入数据和读取数据的次数，结合各存储区确定的响应系数，对各存储区的损耗度进行预测，具体的预测公式为：
Qij=|[(gij+yij)/Rj]-Wj*β|+[(gij+yij)/Rj]；
其中，gij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的写入数据总次数，yij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的读取数据总次数，Rj表示编号为j的存储区对应的读写总次数理论值，β表示单位响应系数与存储区损耗度之间的转换系数，Qij表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的损耗度；
S203：根据S202中预测的各存储区的损耗度，对存储器各存储区的实时写入能力进行预测，Uij=(1-Qij)*éFj-kù，k表示数据的写入长度，当Fj-k≥0时，令éFj-kù=1，当Fj-k＜0时，令éFj-kù=0，Uj表示编号为j的存储区在编号为i的时间点对应的写入能力值；
S30：对存储器的存储路径进行调整，具体方法为：根据S203中预测的存储器各存储区对应的实时写入能力值，对各存储区进行优先级别的划分，结合各存储区所属类型，对存储器的存储路径进行调整。
2.一种应用于权利要求1所述的基于eMMC协议的存储控制方法的基于eMMC协议的存储控制系统，其特征在于：所述系统包括剩余存储容量预测模块、写入能力预测模块和存储路径调整模块；
所述剩余存储容量预测模块用于对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测；
所述写入能力预测模块用于对存储器各存储区的实时写入能力进行预测；
所述存储路径调整模块用于对存储器的存储路径进行调整。
3.根据权利要求2所述的一种基于eMMC协议的存储控制系统，其特征在于：所述剩余存储容量预测模块在存储器接收命令后对写的区域进行确定，根据确定结果对数据的写入方式进行选择，根据偏移计算写的逻辑地址，对逻辑地址对应的物理地址进行确定，结合数据的写入方式和数据的写入长度，对存储器各存储区的剩余存储容量进行预测，并将预测结果传输至写入能力预测模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于eMMC协议的存储控制系统，其特征在于：所述写入能力预测模块包括信息获取单元、响应系数计算单元、损耗度预测单元和写入能力预测单元；
所述信息获取单元对存储器各存储区写入数据和读取数据的次数，以及各存储区在各时间点的响应时间进行获取，并将获取的响应时间传输至响应系数计算单元，将获取的各存储区写入数据和读取数据的次数传输至损耗度预测单元；
所述响应系数计算单元对信息获取单元传输的响应时间进行获取，基于获取信息，对各存储区的响应系数进行计算，并将计算的响应系数传输至损耗度预测单元；
所述损耗度预测单元对信息获取单元传输的各存储区写入数据和读取数据的次数，以及响应数据计算单元传输的响应系数进行接收，基于接收信息，对各存储区的损耗度进行预测，并将预测的损耗度传输至写入能力预测单元；
所述写入能力预测单元对损耗度预测单元传输的损耗度，以及剩余存储容量预测模块传输的预测结果进行接收，基于接收信息，对存储器各存储区的实时写入能力进行预测，并将预测的实时写入能力值传输至存储路径调整模块。
5.根据权利要求4所述的一种基于eMMC协议的存储控制系统，其特征在于：所述存储路径调整模块对写入能力预测单元传输的实时写入能力值进行接收，基于接收信息，对各存储区的优先级别进行划分，结合各存储区所属类型，对存储器的存储路径进行调整。
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