嵌入式文件系统中垃圾块回收机制的研究-论文.pdf

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1、民营科技2014年第4期科技论坛嵌入式文件系统中垃圾块回收机制的研究刘军芳’胡和智。(1．廊坊师范学院，河北廊坊065000；2．河北工业大学廊坊分校，河北廊坊065000)摘要：以下根据嵌入式文件系统的特点，采用先进先出策略对存储单元进行管理，实现了垃圾块回收机制。该机制在保障热数据更新效率的同时，提供损耗均衡性。有效地提高了存储单元的利用率和使用寿命。关键词：安全文件系统；垃圾块回收机制；安全审计垃圾回收机制是闪速存储器系统特有的空问管理机制，目前基对空闲块队列、有效块队列、垃圾块队列(物理块分类描述

2、表)等于FLASH的文件系统，其基本存储模式是块存储。每个物理块分为各个队列采取先进先出(FirstInFirstOut)策略。若干个物理页，通常隋况下，每页的容量是512字节的倍数。擦除操作物理块分类描述的最小单位是闪存块，读／写操作的最小单位是页，块大小是页大小的整数倍。由于Flash存储器的硬件特I生，对数据的更新不能直接进行，而是采用ouf-placeupdate策略u。更新后的数据被放到另外的物理页上，而不是覆盖原有的数据，原有数据所在的区域标记为无效，所以基于Flash的存储系统都需要垃圾回收

3、(GarbageCollection，GCo存储器擦除是以扇区为单位的，所以碎片回收也应以扇区为单位，垃圾回收的过程是首先选择一个(或多个)擦除块作为目标块，将擦除单位内的有效数据复制到空闲块区域，然后擦除整个单元。从选择擦除当需要分配空闲块时，首先从链表头部取空闲块进行分配，将对象，擦除准备丁作，到最后擦除完成的整个过程称为垃圾回4l。该块插入有效块链表的尾部，再写人数据，接着从空闲块队列中删除1影响垃圾回收机制的因素该块。基于FLASH的文件系统，其基本存储模式是块存储，闪存块是当数据需要更新时，首先

4、为该块分配一个替代块，并使用主块内擦除操作的最小单位。每个擦除块既包含无效数据，也包含各种属性的冗余字节标记，从有效块队列中删除相应的块，然后把该块放入脏的数据，一部分是无效数据，而一部分是有效数据，有些甚至是空闲的块队列尾部。单元，因此选择的擦除区域的不同直接影响消耗的系统代价，垃圾回当空闲块的数量小于预设值时，则启动垃圾回收器，每次从垃圾收机制主要关心回收代价和均衡。以下给垃圾回收效率的定义：块列表的头部选择块进行擦除。如果一次擦除全部垃圾陕，那么大量块内有效页数的擦除操作势必影响写入数据的速度，所以

5、，在进行垃圾回收时，一般gc=±夹丽丽甄。不擦除全部的垃圾块，而是擦除其中一部分垃圾块，只要获取足够的垃圾回收的f肖耗主要有两方面：1)转移回收块内有效页的消耗；可用空间即可。删除数据2)擦除回收块的消耗。垃圾回收的过程是首先选择一个(或多个)合适由于删除数据块的擦除块作为目标块，将擦除单位内的有效数据复制到空闲区域，然时，每次删除的存储块查诲文箨g录表，获敏数据后擦除整个单元。因此，垃圾回收可分为两个步骤，第一步是把目标块都存放到垃圾块链表在FA丁表审的起始遣址的有效数据写到当前空闲块中，第二步是对目标

6、块进行擦除。影响垃的尾部，而进行垃圾块圾回收机制的因素主要是垃圾回收策略的好坏通常用写操作的代价回收时，从垃圾块链表来衡量，因此，选择块内无效页数最多的块作为目标快，可以利用存储的头部开始，垃圾块擦FAT表中韵地单元中有效数据所占的存储空间的比率寻找合适的目标块。在此引入址是否为空?除后转化为空闲块，将＼数据块的度(DegreeofDataBlock)的概念。该块插入到空闲块链数据块的度：数据块拥有的日志块的数量，称为数据块的度(de—表的尾部，当需要分配查找FAT表中数据地址gree)。数据块的度问接反

7、映了数据块的冷热属性，度数小的数据块更空闲块时，从链表头部新频率较小，度数大的数据块更新频率较大，其屙陛为“热屙j生”。并且取出空闲块进行分配。日志块的度能够反映空间利用率的大小。一个数据块与日志块的组这样在保障热数据更合，其空间利用率为1／degree+l，所以，度数越大，空间利用率越低。因新效率的同时，提供损此，选择度数大的块作为目标块。耗均衡胜。同时避免了列FAT表更新2垃圾块回收算法的改进对某一特定存储块的基于擦除块的使用状况，根据数据块的“度”，即拥有日志块的数反复擦写操作，有效的Flash存储

8、器的块管理流程量。垃圾回收策略1顷向于回收较大的数据块，占用的无效空间最多，回延长了存储器的使用寿命。其操作流程如图。收之后能获得最大数量的空闲空间，即收益最大。但是，回收度数最大以上详细论述了影响垃圾块回收机制的因素，同时提出了改进的数据块与提供多日志块结构的出发点是相互矛盾的，由于回收度数的方法，改进后的垃圾回收策略能够较好的保障热数据更新效率，同小的数据块，只拥有一个日志块，具有较高的空间利用率，因此成为回时维护了系统耗