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1、32摘要Flash存储器由于具有存储容量大、体积小、掉电数据不丢失以及可多次擦写等优点，已逐步取代其它半导体存储器件而广泛应用于MP3、存储卡、手机、PDA等移动电子产品中。通用文件系统不能直接应用于Flash存储器，需要通过闪存转换层将Flash模拟为一个磁盘设备。本文针对目前广泛应用的NANDFlash存储器，通过在Flash控制器固件中设计并实现闪存转换层将Flash存储器模拟为磁盘设备，进而在NANDFlash上建立性能稳定的FAT文件系统。论文分析了Flash文件系统的结构及实现形式，深入研
2、究了NANDFlash存储管理技术，包括地址映射、损耗均衡算法、垃圾回收策略、坏块管理、掉电保护及加密存储，并提出将Flash存储管理技术分层实现的软件结构，旨在研究和开发一套实用的可用于加密存储的NANDFlash存储管理模块，并在实际产品中得到应用。论文所做的主要工作包括以下几个方面：（1）研究了Flash文件系统的结构及实现形式。（2）设计了适用于大容量NANDFlash的NFTL块映射机制。（3）研究损耗均衡算法和垃圾回收策略，提出基于阈值控制的损耗均衡算法设计，提高NANDFlash使用寿命
3、。（4）设计NANDFlash掉电保护及坏块管理机制，提高存储可靠性。（5）研究并实现了闪存设备的加密存储，给出了基于密码认证的加密存储设计，将存储空间划分为普通区和加密区，使用加密区存储加密文件。关键词：NANDFlashFlash文件系统闪存转换层损耗均衡32AbstractNowadays,flashmemoryisprevailinginmanymobiledevicessuchasMP3players,flashmemorycards,cellphonesandPDAsduetoitsnon
4、-volatility,solid-statereliability,smallandlightweightpackage,low-powerconsumption,etc.Commonfilesystemscannotbedirectlyappliedtoflashmemory,sotheFlashTranslationLayer(FTL)shouldbedesignedtoallowfilesystemtoreadandwritetoflashmemorydeviceinthesamewayasd
5、iskdrive.AimingatthewidelyusedNANDflashmemory,aFTLisdesignedandimplemented,sotheFATfilesystemiscreatedonNANDflash.Specially,theNANDflashmemorystoragemanagementissuesaredeeplyresearched,includingaddressmapping,wear-levelingalgorithm,garbagecollectionpoli
6、cy,power-offrecovery,badblockmanagement,andsoon.Aswellasmuchmoreemphasesaretakenontheproblemofidentifyinguseranddatasecurity,encrypted-storagemechanismisdesignedandimplemented.Additionally,thispaperproposeslayeredsoftwarearchitectureofflashmemorystorage
7、managementandintendstoresearchanddevelopasoftwaremoduleforNANDFlashmemory,whichisobtainedapplicationintheactualproduct.Thefollowingachievementsaremadeinthisdissertation:(1)Thearchitectureofflashfilesystemanditsimplementationformaredeeplyresearched.(2)AN
8、FTLmappingschemeisdesignedanddeeplyanalyzedforlargecapacityNANDFlash.(3)Wear-levelingalgorithmandgarbagecollectionpolicyareresearchedforbettersystemperformanceandlongerflashmemorylifespan.(4)Power-offrecoverymechanismandbadblockm
