[发明专利]文件存储系统及其文件存储控制方法

说明书

一种文件存储系统及其文件存储控制方法，所述文件存储系统包括第一存储器、第二存储器以及控制单元；第一存储器为采用整块读写的非易失性存储器，第二存储器为支持随机存储的非易失性存储器，第二存储器比第一存储器具有更长的使用寿命以及同等或更快的读写速度；第二存储器包括第一存储区域，用于存储记录有文件相关信息的文件目录，所述文件相关信息包括文件存储所使用的存储块和页；所述控制单元用于在执行文件创建并发生数据写入操作时，将所述第一存储器中的一个空闲存储块分配给该文件，并在数据写入完成后更新存储于所述第一存储区域的文件目录。本发明技术方案既能降低文件碎片化以提高系统性能或延长存储器寿命，又能节省内存空间。

技术领域

本发明涉及文件存储技术领域，特别涉及一种文件存储系统及其文件存储控制方法。

背景技术

现在计算机、智能手机、平板电脑中，用户数据、文件被存在硬盘，或者NAND闪存芯片中以及由NAND闪存组成的固态硬盘(SSD，Solid State Drives)里。NAND和固态硬盘取代传统的机械硬盘又是一个产业发展的大趋势。

NAND是一种整块读写的存储设备(block device)，最小可读取的单元叫页(page)，最小可擦除的单元叫存储块或区块(block)，一个block往往由很多page组成，block擦除后里面的page可以进行单独的写入(program)操作。

可以参阅图1，在软件层面，手机和计算机中文件存储的架构一般如下：

应用软件向操作系统发出打开、关闭、读、写文件指令；

操作系统中的文件系统部分把读、写文件的指令转化为读、写存储块的指令；

NAND驱动与管理软件接受读写存储块区的指令，进行缓存、写均衡等优化，向芯片发出读page、写block等指令；具体地，在手机中，NAND读写软件通常作为跟操作系统紧密相关的软件模块，在主控芯片上运行；在计算机中，NAND读写软件通常在固态硬盘控制器(SSDController)上运行。

文件系统是操作系统软件中的一个重要部分，负责解决文件的存储问题。它会把文件划分成一个个的块，一般每一个块和NAND闪存中的一个page对应。每当一个新文件创建，文件系统会分配给它一个块，当一个块写满后，再分配一个新的块。由于系统中很多文件都在增长，一个文件中的不同的块常常地址不连续，这就叫文件的碎片化。并且，一个文件删除后，释放出的空闲块会被新的文件占用。所以，随着产品的使用，文件的碎片化会越来越严重。

NAND闪存技术的发展推动了SSD产业。通常，SSD的结构如图2所示，SSD与主机之间使用高速串行接口如SATA、PICe等技术，SSD内部由用于存储数据的一组NAND芯片(即图2所示的NAND库)，用于支持计算和缓存数据的内存(DDR DRAM)，以及一个主控芯片(SSDController)组成。有时候还需要断电保护系统。

多媒体卡(eMMC，Embedded Multi Media Card)和安全数字存储卡(SD，SecureDigital Memory Card)等各种存储卡的架构与SSD类似，差别在于与主机接口的协议不同，且通常不用DRAM，而用少量集成在主控芯片(controller)内部的SRAM。

NAND闪存的一个问题是其具有有限的寿命。NAND闪存里面的每一个page经过一定次数的擦写以后，就会永久失效不能继续使用。目前的产业发展趋势是NAND的容量和数据密度增长非常快，但却是以降低寿命为代价，可擦写次数从最初的10万次降低到目前的3000次左右。