Flash儲(chǔ)存管理的虛擬盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本人實(shí)習(xí)所在的公司是一家專注于移動(dòng)通信和多媒體終端的Soc設(shè)計(jì)的高科技外商獨(dú)資企業(yè)。公司掌握多項(xiàng)有關(guān)移動(dòng)通信和多媒體方面的核心技術(shù)，有多名在硅谷十年以上資深的IC設(shè)計(jì)專家提供芯片設(shè)計(jì)方案；積累了從算法仿真、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、協(xié)議、軟件平臺(tái)及生產(chǎn)測試工具的開發(fā)，直至客戶化終端的多方面成熟的行業(yè)和專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，為廣大生產(chǎn)廠家提供了多種解決方案，贏得了較高的聲譽(yù)。公司產(chǎn)品主要涉及GSM/GPRS終端手機(jī)，CD/MP3/WMA播放器。同時(shí)，公司的產(chǎn)品線還覆

2、蓋了WCDMA/TD-SCDMA手機(jī)以及多媒體手機(jī)等。 本課題來源于公司實(shí)際開發(fā)的一個(gè)項(xiàng)目：CSW Platform，這個(gè)項(xiàng)目是開發(fā)一個(gè)GSM/GPRS通訊軟件平臺(tái)，其主要應(yīng)用于移動(dòng)電話及AT模塊。本人所在的開發(fā)小組在項(xiàng)目中負(fù)責(zé)的是文件系統(tǒng)模塊及對(duì)于Flash存儲(chǔ)的抽象化管理。隨著手機(jī)上的Flash存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)大和要處理的對(duì)象(音頻，視頻，圖片，鈴聲等)的增加，實(shí)現(xiàn)嵌入式文件系統(tǒng)是一種必然的趨勢。文件系統(tǒng)內(nèi)部又劃分為上層的VF

3、S(Virtual File System)及下層的FAT。該文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了支持Microsoft的FAT12/16/32文件系統(tǒng)，并可掛載多個(gè)不同類型的文件系統(tǒng)及存儲(chǔ)設(shè)備。Flash存儲(chǔ)器具有不同于磁盤的硬件特性，而我們?cè)O(shè)計(jì)的Flash儲(chǔ)存管理系統(tǒng)則借鑒了虛擬內(nèi)存管理及Java的垃圾回收機(jī)制，通過對(duì)各種不同類型的Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行抽象和封裝，從而讓文件系統(tǒng)(或者其他應(yīng)用)能夠像訪問硬盤那樣訪問Flash存儲(chǔ)器，并保證了數(shù)據(jù)的安全及完

4、整性。 CSW Platform的最初設(shè)計(jì)是以Flash為存儲(chǔ)介質(zhì)的Application(SMS,Reg,FS等)都直接操作Flash，這意味著這些Application都需要考慮flash的硬件特性。這帶來了兩個(gè)方面的問題：工作重復(fù)(每個(gè)Application都要完成類似的工作)，從而導(dǎo)致維護(hù)成本相對(duì)較高；實(shí)現(xiàn)難度加大，穩(wěn)定性降低(實(shí)現(xiàn)和Flash的硬件特性相關(guān))。 為解決這兩個(gè)問題，我們提出虛擬磁盤系統(tǒng)(VDS,V

5、irtual Disk System)方案。VDS是在Application(SMS,Reg,FS等)和Flash存儲(chǔ)介質(zhì)之間引入的一個(gè)抽象層，這層界面向上層用戶屏蔽Flash存儲(chǔ)器的物理特性，當(dāng)上層Application傳來寫數(shù)據(jù)命令時(shí)，VDS為Application提供了稱為Virtual Disk的存儲(chǔ)介質(zhì)訪問接口。換言之，對(duì)Application來說，Vritual Disk和真正的Hard Disk沒有區(qū)別(或者說無法區(qū)分)：

6、 (1)整個(gè)Virtual Disk被劃分為多個(gè)block，Application根據(jù)block的index來訪問block；多個(gè)連續(xù)的block構(gòu)成一個(gè)分區(qū)(partition)； (2)Application訪問block的最小單位是block； (3)在同一個(gè)block上可以重復(fù)寫。 VDS方案將對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)的管理和對(duì)Application本身的對(duì)象的管理分割開來，屏蔽了Flash設(shè)備的硬件特性，提高

7、了整個(gè)CSW Platform的模塊性；易于移植基于Hard Disk的Application到我們的系統(tǒng)上。同時(shí)這樣還能對(duì)Flash存儲(chǔ)空間充分的利用，能保證Flash區(qū)塊的平均磨損，延長Flash設(shè)備的使用壽命。 本文將詳細(xì)闡述關(guān)于如何管理：Flash存儲(chǔ)的虛擬磁盤系統(tǒng)(VDS，Virtual Disk System)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)虛擬磁盤系統(tǒng)中，我們?yōu)樯蠈佑脩籼峁┝艘粋€(gè)虛擬磁盤，上層用戶可以不考慮Flash的特性，而