Flash儲存管理的虛擬盤系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、本人實習所在的公司是一家專注于移動通信和多媒體終端的Soc設計的高科技外商獨資企業(yè)。公司掌握多項有關(guān)移動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設計專家提供芯片設計方案；積累了從算法仿真、系統(tǒng)設計、協(xié)議、軟件平臺及生產(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，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。公司產(chǎn)品主要涉及GSM/GPRS終端手機，CD/MP3/WMA播放器。同時，公司的產(chǎn)品線還覆

2、蓋了WCDMA/TD-SCDMA手機以及多媒體手機等。 本課題來源于公司實際開發(fā)的一個項目：CSW Platform，這個項目是開發(fā)一個GSM/GPRS通訊軟件平臺，其主要應用于移動電話及AT模塊。本人所在的開發(fā)小組在項目中負責的是文件系統(tǒng)模塊及對于Flash存儲的抽象化管理。隨著手機上的Flash存儲器容量的擴大和要處理的對象(音頻，視頻，圖片，鈴聲等)的增加，實現(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)實現(xiàn)了支持Microsoft的FAT12/16/32文件系統(tǒng)，并可掛載多個不同類型的文件系統(tǒng)及存儲設備。Flash存儲器具有不同于磁盤的硬件特性，而我們設計的Flash儲存管理系統(tǒng)則借鑒了虛擬內(nèi)存管理及Java的垃圾回收機制，通過對各種不同類型的Flash存儲器進行抽象和封裝，從而讓文件系統(tǒng)(或者其他應用)能夠像訪問硬盤那樣訪問Flash存儲器，并保證了數(shù)據(jù)的安全及完

4、整性。 CSW Platform的最初設計是以Flash為存儲介質(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。這帶來了兩個方面的問題：工作重復(每個Application都要完成類似的工作)，從而導致維護成本相對較高；實現(xiàn)難度加大，穩(wěn)定性降低(實現(xiàn)和Flash的硬件特性相關(guān))。 為解決這兩個問題，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存儲介質(zhì)之間引入的一個抽象層，這層界面向上層用戶屏蔽Flash存儲器的物理特性，當上層Application傳來寫數(shù)據(jù)命令時，VDS為Application提供了稱為Virtual Disk的存儲介質(zhì)訪問接口。換言之，對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Virtual Disk被劃分為多個block，Application根據(jù)block的index來訪問block；多個連續(xù)的block構(gòu)成一個分區(qū)(partition)； (2)Application訪問block的最小單位是block； (3)在同一個block上可以重復寫。 VDS方案將對存儲介質(zhì)的管理和對Application本身的對象的管理分割開來，屏蔽了Flash設備的硬件特性，提高

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