闪存转换层研究

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1、摘要闪存由于具有体积小、功耗低、防震动、可靠性高等特点而被广泛应用于各种嵌入式系统屮，成为主要的存储介质之一。这其屮又以NANDFlash的应用更加广泛。目前NANDFlash的两种主要架构为SLC型和MLC型，SLC型的每个单元可以存储一位的数据信息，而MLC型的每个单元存储的信息量则不少于两位。SLC型闪存管理相对简单，但其自身的物理结构决定了其容量很难有大的突破，而MLC型则由于存储密度高和单位价格低，必然会成为未来闪存市场的主要发展方向之一。由于和传统磁盘存储器具有不同的存储原理，那些针对传统磁盘存储器的存储管理方式并不能育接在闪存上应用，

2、随着闪存使用的普及，人们越来越关注闪存上的数据存储管理研究。在闪存上的存储管理涉及到地址映射、磨损均衡、坏块管理等技术，目前对这些技术的研究主耍针对的是SLC型NANDFlasho考虑到MLC型闪存和SLC型闪存在物理结构上的不同，这二者Z间的存储管理也有两个主要差异，使得当前面向SLC型闪存的研究绝人部分不能直接应用在MLC型闪存上。本文针对MLC型闪存和SLC型闪存的异同点，设计了一个闪存转换层MSFTL,该转换层采用混合级地址映射方案，其根据更新数据的特点，可以在块级映射和页面级映射Z间来回切换。由于不需要将已更新的数据标识为过时,使得在两次

3、擦除操作之间对一个页面进行单次编程成为可能，同吋严格执行顺序写入的方式，使得该转换层既适用于MLC型闪存，也适用于SLC型闪存。该转换层能够让上层的文件系统可以不经修改，直接在闪存上使用。考虑到目前许多的系统使用的为FAT文件系统，本文也针对FAT文件系统的特性，对该转换层做了优化。实验表明，当选择合适的参数时，MSFTL具有比BAST和FAST更少的系统开销。关键词：闪存；转换层；地址映射；MLC；AbstractFlashMemoryiswidelyusedinvariousembeddedsystemsduetoitssmallsize,lo

4、wpowerconsumption,anti-vibrationandhighreliability,andnowitbecomesoneofthemainstoragemedium.Amongthem,NANDFlashisthemoreextensiveapplicationofembeddedsystems.Currently,NANDFlashhastwomainarchitectures:SLCandMLC.EachcellcanstoreonebitofdatainSLC,buteachcellcanstoremorethantwobi

5、tsinMLC.ManagementoftheSLCisrelativelysimplebutitisdifficulttohaveagreatbreakthroughbecauseofitsphysicalstructure.MLC-typehashighstoragedensitywhileitsunitpriceislow.SoMLC-typewillbecomethemaindirectionofthefuturemarket.TheNANDFlashstorageprincipleisdifferenttotraditionaldisks

6、torage,sothemanagementontraditionalstoragecannotbedirectlyappliedontheflash.Withthepopularityofflashmemoryused,engineersfocustheireyesondatastoragemanagementresearchtoday.Thestoragemanagementofflashmemorymainlyrelatedtoaddressmapping,wearlevel,badblockmanagementandetc.butthese

7、researchmainlyfortheSLCcurrently.ConsideringthedifferentphysicalstructurebetweenSLCandMLC,therearetwomaindifferencesinthestoragemanagement.SothecurrentresearchforthevastmajorityofSLCcannotbedirectlyappliedtotheMLCmemory.Inthisthesis,aflashtranslationlayer,calledMSFTLisbasedont

8、hesimilaritiesanddifferencesbetweenSLCandMLC・Thistransitionla