一种nand+flash的垃圾回收及块管理方法的设计

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1、东南大学硕士学位论文一种NANDFlash的垃圾回收及块管理方法的设计姓名：朱康挺申请学位级别：硕士专业：集成电路工程；嵌入式系统指导教师：时龙兴；虞建立2012-04-26摘要近年来，NANDFlash广泛应用于各种嵌入式系统。基于物理特性，其存在不支持本地更新、操作粒度不对称、擦除次数有限等限制。为了获得足够的空闲块，应进行垃圾回收。同时防止某些物理块被过度地擦除，应慎重选择回收目标块。论文首先分析当前主流的垃圾回收及块管理方法，并指出NANDFlash上数据的更新频率存在差异。综合考虑已擦除次数、无效数据比例、更新频率的差异，将数据分为三种

2、类型，即热数据、冷数据以及温数据。对应上述三种数据类型，将物理块分为三个列表进行管理，列表内的各物理块按已擦除次数进行升序排列，列表之间也按已擦除次数进行升序排列。然后，计算垃圾回收代价，选择回收代价小的物理块进行回收。选用红黑树作为物理块的数据结构，而对于数据冷热程度的判定，选取了多维哈希表结构。另外，在进行垃圾回收时，为了防止片面地追求物理块使用的均匀性而造成过大的有效数据搬移开销，设置了三个阈值进行调节。选择UBIFS方法与本文方法进行对比实验，最终SEP6200平台的实验结果表明：在总擦除次数方面，与UBIFS方法相比，本文方法在场景一中

3、减少了12．9％，场景二中有4．8％的改进；在块使用均匀化方面，场景一中较UBIFS方法改进了16．7％，场景二中有7．2％的优势；在垃圾回收用时方面，较UBIFS方法，场景一中减少了7．8％，场景二中减少了10．4％。综合来看，达到预期目标。关键词：NAND型闪存；块管理；垃圾回收；更新频率；已擦除次数；无效页比例东南大学工程硕士学位论文IIAbstractInrecentyears，NANDFlashmemoriesarewidelyusedinembeddedsystems．Basedonitsphysicalcharacteristics

4、，NANDFlashhassomelimitations，suchastheimpossibilityofin—placeupdate，asymmetryinoperationgranularityandalimitedblockerasurecount．Inordertoobtainenoughfreeblocks，garbagecollectionshouldbecardedout．Inordertopreventsomephysicalblocksfromexcessivelyerasing，areasonablechoiceofgarba

5、gecollectiontargetblockisveryimportant．Firstlythecurrentlymaingarbagecollectionandblockmanagementmethodsareanalyzed，whichonthebasisof,thedifferencesoftheupdatefrequencyofthedatastoredontheNANDFlasharepointedout．Thethreeerasurecount，invaliddatapercentandthedifferenceofdataupda

6、tefrequencyistakeninaccount．Andthedataisdividedintothreetypes：hotdata，colddataandwarmdata．Correspondingtothesethreedatatypes，thephysicalblocksaredividedintothreeliststomanage．Thephysicalblocksinthelistarearrangedinascendingorderbythenumberoferasure，andonesamongthelistsaredone

7、likeso．Then，calculatethecostofgarbagecollection，andselectthephysicalblockwithsmallcosttoberecovered．Red-blacktreeisselectedasthedatastructureofthephysicalblock．Andmulti-dimensionalhashtableisusedtodeterminethedegreeofhotnessofthedata．Inaddition，duringgarbagecollection，inorder

8、topreventone-sidedpursuitofthehomogenizationofphysicalblockusethatca