Flash储存管理的虚拟盘系统设计与实现.pdf

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1、山东人学硕+学位论文摘要本人实习所在的公司是一家专注于移动通信和多媒体终端的Soc设计的高科技外商独资企业。公司掌握多项有关移动通信和多媒体方面的核心技术，有多名在硅谷十年以上资深的IC设计专家提供芯片设计方案；积累了从算法仿真、系统设计、协议、软件平台及生产测试工具的开发，’直至客户化终端的多方面成熟的行业和专业经验，为广大生产厂家提供了多种解决方案，赢得了较高的声誉。公司产品主要涉及GSM／GPRS终端手机，CD／MP3／WMA播放器。同时，公司的产品线还覆盖了WCDMA／TD．SCDMA手机以及多媒体手机等。本课题来源于公司实

2、际开发的一个项目：CSWPlatform，这个项目是开发一个GSM／GPRS通讯软件平台，其主要应用于移动电话及AT模块。本人所在的开发小组在项目中负责的是文件系统模块及对于Flash存储的抽象化管理。随着手机上的Flash存储器容量的扩大和要处理的对象(音频，视频，图片，铃声等)的增加，实现嵌入式文件系统是一种必然的趋势。文件系统内部又划分为上层的VFS(VirtualFileSystem)及下层的FAT。该文件系统实现了支持Microsoft的FATl2／16／32文件系统，并可挂载多个不同类型的文件系统及存储设备。Flash存

3、储器具有不同于磁盘的硬件特性，而我们设计的Flash储存管理系统则借鉴了虚拟内存管理及Java的垃圾回收机制，通过对各种不同类型的Flash存储器进行抽象和封装，从而让文件系统(或者其他应用)能够像访问硬盘那样访问Flash存储器，并保证了数据的安全及完整性。CSWPlatform的最初设计是以Flash为存储介质的Application(SMS，Peg，FS等)都直接操作Flash，这意味着这些Application都需要考虑flash的硬件特性。这带来了两个方面的问题：工作重复(每个Application都要完成类似的工作)，从

4、而导致维护成本相对较高；实现难度加大，稳定性降低(实现和Flash的硬件特性相关)。为解决这两个问题，我们提出虚拟磁盘系统(VDS，VirtualDiskSystem)方案。VDS是在Application(SMS，Reg，FS等)和Flash存储介质之间引入的一个抽象层，这层界面向上层用户屏蔽Flash存储器的物理特性，当上层Application传来写数据命令时，VDS为Application提供了称为VirtualDisk的存储介质访问接口。换言之，对Application来说，VritualDisk和真正的HardDisk没

5、有区别(或者说无法山东大学硕+学位论文区分)：(1)整个VirtualDisk被划分为多个block，Application根据block的index来访问block,多个连续的block构成一个分区(partition),(2)Application访问block的最小单位是block,(3)在同一个block上可以重复写。VDS方案将对存储介质的管理和对Application本身的对象的管理分割开来，屏蔽了Flash设备的硬件特性，提高了整个CSWPlatform的模块性；易于移植基于HardDisk的Application到我

6、们的系统上。同时这样还能对Flash存储空间充分的利用，能保证Flash区块的平均磨损，延长Flash设备的使用寿命。本文将详细阐述关于如何管理Flash存储的虚拟磁盘系统(VDS，VirtualDiskSystem)的设计与实现。在这个虚拟磁盘系统中，我们为上层用户提供了一个虚拟磁盘，上层用户可以不考虑Flash的特性，而是在我们提供的虚拟磁盘上运行其操作及数据的存储，从而大大提高了CSWPlattform的兼容性。所有的VDS的应用接口我们是采用C语言进行编码，并且在论文中将详细描述接口的流程，以及关于垃圾回收机制、断电保护机制

7、的实现。关键字：Flash,Virtualblock；MT(MapTable)；垃圾回收机制；断电保护机制；山东大学硕士学位论文ABSTRACTIinternshipswherethecompanyisafocusonmobilecommunicationandmultimediaterminalSocdesignofhigh-techforeign-ownedenterprises．Companieshaveanumberofthemobilecommunicationsandmultimediaaspectsofthecoret

8、echnology,anumbermorethan10yearsinSiliconValleyseniorICdesignexpertstoprovidechipdesign；accumulatedfromthealgorithmsi