用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法
2023-10-09 02:33:49
專利名稱：用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法
技術領域：
；本發明公開了一種虛擬快閃記憶體技術。
背景技術：
在一些電子設備(包括但不限於網絡設備、工控機設備等)的實現中，用於存儲和讀取數據的載體往往是快閃記憶體，當前業界標準的快閃記憶體使用方法是1)按照一定大小分成多塊，每塊有一定字節數的容量，訪問快閃記憶體時採用絕對或者相對地址(以下統一稱為地址)，地址和塊號是相關的。2)讀操作將快閃記憶體的一個地址區間的數據讀取到指定開始地址和相同大寫的內存中，真實快閃記憶體的讀操作可以是隨機的；3)寫操作將內存的一個地址區間的數據寫到指定開始地址和相同大小的快閃記憶體中，如果快閃記憶體的地址區間是跨越不同塊的，就要求分解成多塊，分別以塊為單位進行操作，要先將該塊內容全部讀出到一個建立在內存中的緩衝(這個緩衝的大小和塊一樣，是完整映象)，全部擦除該塊內容，然後根據要寫的內容更新該緩衝(可能是部分)，再將緩衝全部寫入該塊；如果涉及多塊，依次按塊進行上述操作；4)擦除操作主要是因為快閃記憶體的物理特性，寫之前要先擦除，當然也可以是為了保密需要而作純粹的擦除。5)一般設備軟體的驅動都對快閃記憶體操作作了這樣的封裝讀、寫、擦除。
隨著技術的發展，一些設備開始採用磁碟作為存儲器，使用磁碟文件系統的讀寫操作來訪問數據。
由於這兩種設備的軟體的數據訪問部分是不相關的，因而，對數據訪問而言，形成了兩種不同的設備平臺。
上述現有技術存在如下缺點1)對於直接使用快閃記憶體的設備平臺，在寫操作前必須擦除對應的快閃記憶體塊，然後再寫操作，速度比較慢；2)對於直接使用磁碟文件系統的設備平臺，將一些重要數據存儲時要按照文件名或者記錄來區分，在結構組織上比較複雜，對上層軟體而言不如直接訪問絕對或者相對地址來得方便；3)當需要將直接讀寫快閃記憶體的應用軟體模塊移植到使用磁碟的設備平臺上時，需要改寫上層軟體的數據訪問方式，牽涉的應用模塊很多，需要重新設計實現相關部分，有很大的改寫工作量；4)當在一個使用磁碟的設備平臺上開發新的軟體或者模塊時，如果需要同時考慮將來會移植到直接使用快閃記憶體的設備平臺上，那麼，其中有數據讀寫的應用模塊是否需要改寫是個問題。
發明內容
本發明的目的意在克服上述現有技術的不足，提供一種使應用軟體的數據讀寫操作能夠在上述兩種不同的設備平臺上透明地平滑移植和兼容開發的用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法。
實現上述目的的技術方案一種用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法，包括以下步驟a、根據需要的快閃記憶體容量配置產生對應的磁碟文件；b、根據步驟a)建立快閃記憶體地址到文件和相對文件頭部的偏移量的映射關係，使每一個快閃記憶體的有效地址都可以映射到磁碟文件和相對文件頭部的偏移量；c、根據應用模塊需要訪問的快閃記憶體地址區間，按照步驟b)通過映射關係轉換成文件和偏移量的區間進行讀寫訪問；d、將步驟c)的讀寫操作封裝成和快閃記憶體讀寫函數具有一樣的輸入輸出參數。
採用上述技術方案，本發明突出的技術進步在於1)原先使用直接快閃記憶體操作的應用軟體模塊在移植到使用磁碟文件系統的設備平臺上時，不需要修改其數據讀寫的操作，可以直接使用。2)在使用磁碟文件系統的設備平臺上，如果有應用模塊需要將來移植到直接快閃記憶體操作的設備平臺上的，該應用模塊可以按照虛擬快閃記憶體技術來設計，以後移植不存在問題。3)在使用磁碟文件系統的設備平臺上，即使對於沒有移植可能的應用模塊，使用虛擬快閃記憶體技術來讀寫數據，訪問的算法會更方便、安全。因為這樣數據的組織方式和存儲的絕對地址都固定下來了，即使是代表虛擬快閃記憶體的真實磁碟文件也是從一開始就固定下來，而在文件大小和佔據的磁碟空間位置(多個扇區)上不會發生變化，變化的是其中的內容，對於磁碟文件而言，當有變化大小的情形時，是可能發生錯誤的。這對於網絡設備中的一些典型設計的繼承使用，尤其重要。4)隨著計算機技術的發展，磁碟相比快閃記憶體有速度快、容量大、便宜、可移動、更換方便等特點。5)通過按照單個塊或者多個塊映象成不同文件，可以方便地發現因程序錯誤造成讀寫快閃記憶體地址的越界操作，提高了軟體的可測性和可維護性；6)可以方便地在磁碟文件作業系統下，通過對文件進行複製，方便地備份快閃記憶體數據。
下面通過實施例對本發明作進一步詳細的描述實施例一種用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法，包括以下步驟a、根據需要的快閃記憶體容量配置產生對應的磁碟文件。可以是一個快閃記憶體塊對應一個文件(第一種)，也可以是多個塊分組，每個組對應一個文件(第二種)，或者所有的塊對應一個文件(第三種)；對於核心算法，按照第二種的分組方式來實現，第一種和第三種是第二種的兩個特例，一個組可以只有一塊，或者是全部塊，或者部分塊。
b、根據步驟a)建立快閃記憶體地址到文件和相對文件頭部的偏移量的映射關係，使每一個快閃記憶體的有效地址都可以映射到磁碟文件和相對文件頭部的偏移量。偏移量可以是以字節為單位，或者規定最小的訪問單位字節數，或者按照2個或者4個或者多個字節對齊等，根據實際快閃記憶體的操作特點而定。
c、根據應用模塊需要訪問的快閃記憶體地址區間，按照步驟b)通過映射關係轉換成文件和相對文件頭部的偏移量的區間進行讀寫訪問。其響應的操作是1)讀操作，如果指定的快閃記憶體地址區間跨越多個不同分組，那麼會依次打開每個分組對應的映象文件進行讀操作，將數據依次讀入指定的內存；2)寫操作如果指定的快閃記憶體地址區間跨越多個不同分組，那麼會依次打開每個分組對應的映象文件進行寫操作，將數據依次寫入對應的文件偏移量區間的文件位。由於磁碟文件系統的特點，在此可以省略將整塊先複製出來、再擦除、再更新寫入的方法，沒有顯式的擦除，而是直接可以寫操作，因而寫操作速度快捷、方便。當然，如果原來的真實快閃記憶體驅動具有按塊擦除數據的函數、或者有必要為保密而加一個擦除操作，可以根據應用場合設立和真實快閃記憶體擦除操作有一樣參數的一個擦除函數。
d、將步驟c)的讀寫操作封裝成和快閃記憶體讀寫函數具有一樣的輸入輸出參數，如果虛擬快閃記憶體操作函數和實際快閃記憶體操作函數同名，則可採用重載方式；如果不同名，用簡單的統一替換函數名即可完成。或者在所述封裝的虛擬快閃記憶體操作函數中作一個判斷的開關，若使用磁碟的設備平臺則選擇用磁碟虛擬快閃記憶體操作，若使用快閃記憶體的設備平臺則選擇用真實快閃記憶體操作。
按照上述步驟完成後，在磁碟文件系統上利用對磁碟的讀寫操作通過一定的映射轉換，模擬成對快閃記憶體的操作，應用模塊將可以按照直接訪問快閃記憶體的方式訪問數據，其餘相關算法流程不用變動，使得上層應用軟體的讀寫數據的算法在是否存在真實快閃記憶體的設備平臺上是一樣的。原先使用快閃記憶體的上層應用軟體模塊可以平滑移植到使用磁碟文件系統的設備平臺上，或者在磁碟文件的平臺上的新開發的應用模塊通過本技術仿佛就運行在使用快閃記憶體的平臺上。
本發明的虛擬快閃記憶體技術已在格林耐特公司的AS8208和AS8826和NATXP1000等使用磁碟文件系統的網絡設備上實現的。這些產品使用的部分模塊是從公司的其它網絡產品移植過來，原來的應用模塊使用直接快閃記憶體操作的方式來讀寫數據，使用了虛擬快閃記憶體技術後，應用模塊的相關部分無需改動；而在虛擬快閃記憶體的設備平臺上新實現的一些模塊功能，又可以很方便地移植回使用快閃記憶體地設備平臺上。從而較大程度地提高了公司的開發效率，節約了開發成本。
權利要求
1.一種用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法，其特徵在於包括以下步驟a、根據需要的快閃記憶體容量配置產生對應的磁碟文件；b、根據步驟a)建立快閃記憶體地址到文件和相對文件頭部的偏移量的映射關係，使每一個快閃記憶體的有效地址都可以映射到磁碟文件和相對文件頭部的偏移量；c、根據應用模塊需要訪問的快閃記憶體地址區間，按照步驟b)通過映射關係轉換成文件和偏移量的區間進行讀寫訪問；d、將步驟c)的讀寫操作封裝成和快閃記憶體讀寫函數具有一樣的輸入輸出參數。
2.如權利要求1所述的用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法，其特徵在於步驟b)可以是一個快閃記憶體塊對應一個文件，也可以是多個塊分組，每個組對應一個文件，還可以是所有的塊對應一個文件。
3.如權利要求2所述的用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法，其特徵在於一個組可以只有一塊，或者是全部塊，或者是部分塊。
4.如權利要求1所述的用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法，其特徵在於偏移量可以是以字節為單位，或者規定最小的訪問單位字節數，或者按照2個或者4個或者多個字節對齊。
5.如權利要求1～4任意一項所述的用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法，其特徵在於如果虛擬快閃記憶體操作函數和實際快閃記憶體操作函數同名，則可採用重載方式；如果不同名，用簡單的統一替換函數名。
6.如權利要求1～4任意一項所述的用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法，其特徵在於在所述封裝的虛擬快閃記憶體操作函數中作一個判斷的開關，若使用磁碟的設備平臺則選擇用磁碟虛擬快閃記憶體操作，若使用快閃記憶體的設備平臺則選擇用真實快閃記憶體操作。
全文摘要
本發明公開一種虛擬快閃記憶體技術，具體地說是一種用磁碟文件虛擬快閃記憶體讀寫數據的方法，包括以下步驟a)根據需要的快閃記憶體容量配置產生對應的磁碟文件；b)根據步驟a)建立快閃記憶體地址到文件和相對文件頭部的偏移量的映射關係，使每一個快閃記憶體的有效地址都可以映射到磁碟文件和相對文件頭部的偏移量；c)根據應用模塊需要訪問的快閃記憶體地址區間，按照步驟b)通過映射關係轉換成文件和偏移量的區間，進行讀寫訪問；d)將步驟c)的讀寫操作封裝成和快閃記憶體讀寫函數具有一樣的輸入輸出參數。本發明在只有磁碟設備而沒有快閃記憶體設備的環境上，讓需要對快閃記憶體讀寫數據的上層軟體實現透明的平滑移植和兼容開發，提高了開發效率和數據安全性，縮短了移植需要的時間。
文檔編號G06F12/08GK1598789SQ0314687
公開日2005年3月23日 申請日期2003年9月16日 優先權日2003年9月16日
發明者宋強 申請人:深圳市格林耐特通信技術有限責任公司