專(zhuān)利名稱(chēng)：提高閃存壽命的可靠性存儲(chǔ)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閃存技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種提高閃存壽命的可靠性存儲(chǔ)方法。
背景技術(shù)：
在エ業(yè)控制領(lǐng)域中，經(jīng)常會(huì)使用閃存(FLASH)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄；在設(shè)備下線(xiàn)后，再將閃存中存儲(chǔ)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)拷出，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況、 設(shè)備運(yùn)行或是控制效果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以便在后期工作中進(jìn)行評(píng)價(jià)、調(diào)整或是改迸。上述應(yīng)用中使用的閃存一般是安裝在電路板上，體積和容量通常較??；此外，上述應(yīng)用中記錄的是的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)閃存進(jìn)行的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的特點(diǎn)是記錄次數(shù)多、每次記錄數(shù)據(jù)量小、拷貝頻繁。雖然現(xiàn)有的閃存形式有多種，讀寫(xiě)方式也分串行或并行等多種，但基本的閃存寫(xiě)操作都是基于頁(yè)寫(xiě)(Sector Write，或稱(chēng)扇區(qū)、區(qū)段、區(qū)塊寫(xiě)入等)方式進(jìn)行的。頁(yè)寫(xiě)方式有 ー個(gè)特點(diǎn)，即如果要寫(xiě)入或修改某頁(yè)中的1個(gè)字節(jié)，該頁(yè)整頁(yè)都需要被刷新一遍。由于閃存的使用壽命與刷新次數(shù)有關(guān)，每一閃存單元可寫(xiě)入的次數(shù)是有限的，一般僅有10000次 100000次，如果寫(xiě)入頻率過(guò)于頻繁，勢(shì)必造成閃存的實(shí)際使用壽命降低。為避免對(duì)閃存単元頻繁進(jìn)行寫(xiě)入，一般閃存寫(xiě)入的解決方案都是將數(shù)據(jù)積攢滿(mǎn)ー頁(yè)后再執(zhí)行寫(xiě)入，通過(guò)這種方式來(lái)延長(zhǎng)閃存的使用壽命。但由于閃存的處理速度雖然高于磁盤(pán)但相對(duì)于高速緩存或普通易失性存儲(chǔ)器仍有一定差距，閃存頁(yè)寫(xiě)的時(shí)間可能會(huì)高達(dá)IOms之多，在這個(gè)過(guò)程中如果發(fā)生設(shè)備掉電或者瞬時(shí)干擾，很容易造成寫(xiě)入失敗，數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。而在エ業(yè)控制領(lǐng)域，對(duì)設(shè)備記錄的可靠性要求較高，設(shè)備突然掉電造成的數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤都會(huì)影響記錄的準(zhǔn)確性，若想進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析，對(duì)エ業(yè)控制進(jìn)行正確的監(jiān)控、管理或是維護(hù)，需要保證閃存中記錄的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的有效性，并且要能識(shí)別錯(cuò)誤數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，為確保數(shù)據(jù)完整型，通常是采用大容量閃存，并使用一定的數(shù)據(jù)記錄幀格式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份或恢復(fù)。但現(xiàn)有技術(shù)的恢復(fù)手段有限，通常不能恢復(fù)由于偶然故障導(dǎo)致的寫(xiě)入失敗，仍然會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，另外增加的記錄幀也會(huì)加重對(duì)閃存的寫(xiě)入頻度，導(dǎo)致閃存的使用壽命降低。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中閃存數(shù)據(jù)寫(xiě)入可靠性低影響壽命的技術(shù)問(wèn)題，提供了ー種提高閃存壽命的可靠性存儲(chǔ)方法。( ニ )技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案ー種提高閃存壽命的可靠性存儲(chǔ)方法，所述方法包括步驟Si，毎次上電后，進(jìn)行 NVRAM臨時(shí)頁(yè)的檢查，判斷4個(gè)臨時(shí)頁(yè)的內(nèi)容是否有至少兩頁(yè)相同，若沒(méi)有，則認(rèn)為數(shù)據(jù)無(wú)法恢復(fù)，將臨時(shí)頁(yè)擦除，執(zhí)行步驟S4 ；若有則執(zhí)行步驟S2 ；S2，判斷4個(gè)臨時(shí)頁(yè)中內(nèi)容是兩兩相同還是多數(shù)頁(yè)相同，若是兩兩相同，則使用第一臨時(shí)頁(yè)中內(nèi)容將序號(hào)靠后的頁(yè)中內(nèi)容恢復(fù)后，執(zhí)行步驟S3;若是多數(shù)頁(yè)相同，則使用多數(shù)頁(yè)中內(nèi)容將少數(shù)頁(yè)中內(nèi)容恢復(fù)后，執(zhí)行步驟S3 ；S3，使用臨時(shí)頁(yè)中內(nèi)容將閃存當(dāng)前記錄頁(yè)內(nèi)容恢復(fù)；S4，正常進(jìn)行閃存數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。優(yōu)選地，每個(gè)臨時(shí)頁(yè)的字節(jié)數(shù)與閃存文件系統(tǒng)劃分的每頁(yè)字節(jié)數(shù)相同。優(yōu)選地，步驟S4中，在閃存讀寫(xiě)過(guò)程中，毎次有數(shù)據(jù)需要記錄吋，首先將數(shù)據(jù)按臨時(shí)頁(yè)的編號(hào)順序順次寫(xiě)入NVRAM的各臨時(shí)頁(yè)中。優(yōu)選地，當(dāng)臨時(shí)頁(yè)數(shù)據(jù)寫(xiě)滿(mǎn)ー頁(yè)后，再將這ー頁(yè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存的當(dāng)前記錄頁(yè)中。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存吋，按閃存文件系統(tǒng)劃分的頁(yè)編號(hào)順序?qū)懭?。?yōu)選地，在臨時(shí)頁(yè)中維持有閃存的頁(yè)索引，根據(jù)所述頁(yè)索引確定所述閃存的當(dāng)前記錄頁(yè)。優(yōu)選地，所述NVRAM與閃存FLASH集成在同一存儲(chǔ)系統(tǒng)中。(三)有益效果本發(fā)明的方案中，充分利用了 NVRAM的寫(xiě)入時(shí)間快的優(yōu)勢(shì)，使用NVRAM臨時(shí)頁(yè)作為數(shù)據(jù)寫(xiě)入的緩沖和冗余，在下次上電時(shí)根據(jù)臨時(shí)頁(yè)內(nèi)容把數(shù)據(jù)恢復(fù)，避免閃存中存在不完整的“臟”數(shù)據(jù)。此外，由于對(duì)閃存的寫(xiě)入是在數(shù)據(jù)寫(xiě)滿(mǎn)1頁(yè)后才開(kāi)始向閃存記錄頁(yè)中進(jìn)行整頁(yè)寫(xiě)入，降低了對(duì)閃存的寫(xiě)入刷新頻度，保證了閃存的使用壽命。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例中提高閃存壽命的可靠性存儲(chǔ)方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。在本發(fā)明中，通過(guò)在閃存中引入一個(gè)靜態(tài)非易失性RAM (Random Access Memory, 隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，即NVRAM (Non-Volatile Random Access Memory)，來(lái)輔助閃存進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和恢復(fù)。由于NVRAM掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，且掉電后數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間超長(zhǎng)，可有效保證數(shù)據(jù)的完整性；另一方面，NVRAM寫(xiě)入速度快，如字節(jié)寫(xiě)入時(shí)間通常小于70ns，同樣是寫(xiě)入1頁(yè)數(shù)據(jù)，NVRAM 一般僅需要不到17us，幾乎比普通閃存快1000倍。本發(fā)明中，首先將NVRAM的存儲(chǔ)空間分割出一部分，建立4個(gè)臨時(shí)頁(yè)并將臨時(shí)頁(yè)編號(hào)(比如編號(hào)為0、1、2、3)，每個(gè)臨時(shí)頁(yè)的字節(jié)數(shù)與閃存文件系統(tǒng)劃分的每頁(yè)字節(jié)數(shù)相同， 比如，常見(jiàn)閃存文件系統(tǒng)ー頁(yè)256字節(jié)，則NVRAM中建立臨時(shí)頁(yè)每頁(yè)字節(jié)數(shù)也為256字節(jié)。在閃存讀寫(xiě)過(guò)程中，毎次有數(shù)據(jù)需要記錄吋，首先將數(shù)據(jù)按臨時(shí)頁(yè)的編號(hào)順序順次寫(xiě)入NVRAM的各臨時(shí)頁(yè)，如在上文的順次示例中，按臨時(shí)頁(yè)0、1、2、3的順序分別寫(xiě)入要同一個(gè)記錄的數(shù)據(jù)。在正常情況下，每個(gè)臨時(shí)頁(yè)相同偏移地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)容是完全一祥的。當(dāng)臨時(shí)頁(yè)數(shù)據(jù)寫(xiě)滿(mǎn)ー頁(yè)后，再將這ー頁(yè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存；數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存吋，按閃存文件系統(tǒng)劃分的頁(yè)編號(hào)順序?qū)懭?即臨時(shí)頁(yè)第一次寫(xiě)滿(mǎn)時(shí)數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存第0頁(yè)、臨時(shí)頁(yè)第二次寫(xiě)滿(mǎn)時(shí)數(shù)
據(jù)寫(xiě)入閃存第1頁(yè)......在閃存全部頁(yè)均寫(xiě)過(guò)后，再重新從閃存第0頁(yè)開(kāi)始寫(xiě)入)。為保
證對(duì)閃存的正確寫(xiě)入，在臨時(shí)頁(yè)中維持有閃存的頁(yè)索引。最后，圖1展示了本發(fā)明中利用NVRAM提高閃存壽命的可靠性存儲(chǔ)方法，其方法包括步驟Si，每次上電后，進(jìn)行NVRAM臨時(shí)頁(yè)的檢查，判斷4個(gè)臨時(shí)頁(yè)的內(nèi)容是否有至少兩頁(yè)相同，若沒(méi)有，則認(rèn)為數(shù)據(jù)無(wú)法恢復(fù)，將臨時(shí)頁(yè)擦除，執(zhí)行步驟S4 ；若有則執(zhí)行步驟S2 ；S2，判斷4個(gè)臨時(shí)頁(yè)中內(nèi)容是兩兩相同還是多數(shù)頁(yè)相同，若是兩兩相同，則使用第一臨時(shí)頁(yè)中內(nèi)容將序號(hào)靠后的頁(yè)中內(nèi)容恢復(fù)后，執(zhí)行步驟S3;若是多數(shù)頁(yè)相同，則使用多數(shù)頁(yè)中內(nèi)容將少數(shù)頁(yè)中內(nèi)容恢復(fù)后，執(zhí)行步驟S3 ；S3，根據(jù)臨時(shí)頁(yè)中的閃存頁(yè)索弓丨，使用臨時(shí)頁(yè)中內(nèi)容將閃存當(dāng)前記錄頁(yè)內(nèi)容恢復(fù)；S4，正常進(jìn)行閃存數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。本發(fā)明中，采用“時(shí)間優(yōu)先+多數(shù)表決”的原則，可以推斷出數(shù)據(jù)是否最新且完整， 并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)恢復(fù)。具體地，由于閃存數(shù)據(jù)正常寫(xiě)入?yún)迹紫仁前凑张R時(shí)頁(yè)的編號(hào)順序在臨時(shí)頁(yè)中記錄數(shù)據(jù)，若在數(shù)據(jù)記錄過(guò)程中系統(tǒng)發(fā)生掉電，掉電時(shí)數(shù)據(jù)必然處于這4個(gè)臨時(shí)頁(yè)之間。而按照上面的閃存數(shù)據(jù)正常寫(xiě)入的流程，這4個(gè)臨時(shí)頁(yè)中數(shù)據(jù)是按編號(hào)順序“順次寫(xiě)入”的，這樣，序號(hào)靠前的臨時(shí)頁(yè)(如頁(yè)0)的權(quán)重最高，其內(nèi)容為新數(shù)據(jù)的概率最大。因此，若上電時(shí)發(fā)現(xiàn)頁(yè)1與頁(yè)0內(nèi)容相同，則可以判斷出頁(yè)0中存儲(chǔ)的是最新且完整的內(nèi)容，此時(shí)根據(jù)頁(yè)0的內(nèi)容對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)能最大限度的保證數(shù)據(jù)的及時(shí)性和完整性；而若頁(yè)1、2、3相同、并與頁(yè)0不同，也可以判斷出頁(yè)0中存儲(chǔ)的是最新數(shù)據(jù)，但此時(shí)頁(yè)0中數(shù)據(jù)并不一定完整，可能會(huì)存在錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，此時(shí)根據(jù)多數(shù)頁(yè)的內(nèi)容對(duì)頁(yè)0內(nèi)容進(jìn)行恢復(fù)至少可以保證數(shù)據(jù)的正確性；若前3頁(yè)內(nèi)容相同而最后ー頁(yè)內(nèi)容不同，則與第一種情況相類(lèi)似，用靠前的頁(yè)內(nèi)容進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)即可；若4個(gè)臨時(shí)頁(yè)內(nèi)容完全相同，則可知上次掉電時(shí)并沒(méi)有記錄新數(shù)據(jù)。最后ー種情況，若沒(méi)有兩頁(yè)內(nèi)容是相同的，則可以認(rèn)為NVRAM臨時(shí)頁(yè)未被使用或發(fā)生了數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，此時(shí)數(shù)據(jù)無(wú)法恢復(fù)，則強(qiáng)制擦除NVRAM臨時(shí)頁(yè)內(nèi)容。對(duì)NVRAM 臨時(shí)頁(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)完成后，再根據(jù)索引表將對(duì)應(yīng)的閃存記錄頁(yè)的內(nèi)容進(jìn)行與臨時(shí)頁(yè)相同的恢復(fù)。通過(guò)上述方式，由于NVRAM的寫(xiě)入時(shí)間非?？欤诙虝r(shí)間內(nèi)受到干擾或掉電的概率降低，能夠有效地保證數(shù)據(jù)的正確性和完整性；而即使是發(fā)生掉電現(xiàn)象，由于有臨時(shí)頁(yè)作為緩沖、冗余，在下次上電時(shí)也可以根據(jù)臨時(shí)頁(yè)內(nèi)容把數(shù)據(jù)恢復(fù)，避免閃存中存在不完整的 “臟”數(shù)據(jù)。此外，由于對(duì)閃存的寫(xiě)入是在數(shù)據(jù)寫(xiě)滿(mǎn)1頁(yè)后才開(kāi)始向閃存記錄頁(yè)中進(jìn)行整頁(yè)寫(xiě)入，降低了對(duì)閃存的寫(xiě)入刷新頻度，保證了閃存的使用壽命。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.ー種提高閃存壽命的可靠性存儲(chǔ)方法，其特征在干，所述方法包括步驟Si，毎次上電后，進(jìn)行NVRAM臨時(shí)頁(yè)的檢查，判斷4個(gè)臨時(shí)頁(yè)的內(nèi)容是否有至少兩頁(yè)相同，若沒(méi)有，則認(rèn)為數(shù)據(jù)無(wú)法恢復(fù)，將臨時(shí)頁(yè)擦除，執(zhí)行步驟S4 ；若有則執(zhí)行步驟S2 ；S2，判斷4個(gè)臨時(shí)頁(yè)中內(nèi)容是兩兩相同還是多數(shù)頁(yè)相同，若是兩兩相同，則使用第一臨時(shí)頁(yè)中內(nèi)容將序號(hào)靠后的頁(yè)中內(nèi)容恢復(fù)后，執(zhí)行步驟S3;若是多數(shù)頁(yè)相同，則使用多數(shù)頁(yè)中內(nèi)容將少數(shù)頁(yè)中內(nèi)容恢復(fù)后，執(zhí)行步驟S3 ；S3，使用臨時(shí)頁(yè)中內(nèi)容將閃存當(dāng)前記錄頁(yè)內(nèi)容恢復(fù)；S4，正常進(jìn)行閃存數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，每個(gè)臨時(shí)頁(yè)的字節(jié)數(shù)與閃存文件系統(tǒng)劃分的每頁(yè)字節(jié)數(shù)相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，步驟S4中，在閃存讀寫(xiě)過(guò)程中，毎次有數(shù)據(jù)需要記錄吋，首先將數(shù)據(jù)按臨時(shí)頁(yè)的編號(hào)順序順次寫(xiě)入NVRAM的各臨時(shí)頁(yè)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在干，當(dāng)臨時(shí)頁(yè)數(shù)據(jù)寫(xiě)滿(mǎn)ー頁(yè)后，再將這ー頁(yè)數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存的當(dāng)前記錄頁(yè)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在干，數(shù)據(jù)寫(xiě)入閃存吋，按閃存文件系統(tǒng)劃分的頁(yè)編號(hào)順序?qū)懭搿?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，在臨時(shí)頁(yè)中維持有閃存的頁(yè)索引，根據(jù)所述頁(yè)索引確定所述閃存的當(dāng)前記錄頁(yè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在干，所述NVRAM與閃存FLASH集成在同一存儲(chǔ)系統(tǒng)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及閃存技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高閃存壽命的可靠性存儲(chǔ)方法。該方法包括步驟S1，每次上電后，進(jìn)行NVRAM臨時(shí)頁(yè)的檢查，判斷4個(gè)臨時(shí)頁(yè)是否有至少兩頁(yè)內(nèi)容相同，若沒(méi)有，則將臨時(shí)頁(yè)擦除執(zhí)行步驟S4；若有則執(zhí)行步驟S2；S2，判斷4個(gè)臨時(shí)頁(yè)是否兩兩相同，若是則使用第一臨時(shí)頁(yè)將序號(hào)靠后的臨時(shí)頁(yè)恢復(fù)后，執(zhí)行步驟S3；否則使用多數(shù)頁(yè)將少數(shù)頁(yè)恢復(fù)后，執(zhí)行步驟S3；S3，使用臨時(shí)頁(yè)中內(nèi)容將閃存當(dāng)前記錄頁(yè)內(nèi)容恢復(fù)；S4，正常進(jìn)行閃存數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。本發(fā)明中，充分利用了NVRAM的寫(xiě)入時(shí)間快的優(yōu)勢(shì)，使用NVRAM臨時(shí)頁(yè)作為數(shù)據(jù)寫(xiě)入的緩沖和冗余，保證了閃存數(shù)據(jù)完整性并提高了閃存壽命。
文檔編號(hào)G06F12/02GK102567216SQ201110452498
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者姜宏飛, 李超, 樓宇偉 申請(qǐng)人:北京交控科技有限公司