适宜于嵌入式多媒体应用的Flash文件系统

普通文件系统的单纯数据业务具有其自己的数据特点。据此在本Flash文件系统上提了出了基于存储内容的自适应坏损管理策略。

Flash存储器上存储的内容包括数据文件和多媒体数据流。数据文件对于数据完整性要求很严格，不允许存储中出现任何错误。但多媒体数据流则不同，很多种多媒体数据流允许一定情况下传输差错，一些甚至允许传输差错很严重，如CVSD编码的语音。而Flash存储器的区块发生物理损坏时，经常是只有几个bit出现错误，其它部分却是完好的。综合考虑这两个方面的因素，就可以对不同内容的数据流赋予不同的数据完整性要求。这样一方面充分发挥了Flash存储器的存储能力，另一方面也可以降低弱数据完整性要求的数据检验强度，提高数据写入速度。

在本Flash文件系统中，把不同数据内容对于数据完整性的要求分成一个组别：0、1和2级。其中，0级的数据完整性最高，不允许在存储中出现任何差错， 用于数据型的好。2级的数据完整性要求最低，允许出现较多的差错，用于抗差错性强的多媒体码流。相应地，对于Flash存储器的每个可用区块，也按照其物理损坏的程度分成对应的三个级别：0级的区块所有的存储单元都完好；2级的区域则存在着比较多的损坏位；损坏程度超过2级允许的区块成为彻底损坏块，不能再使用。存储的原则为：对于特定的存储内容用损坏级别不超过其数据完整性要求级别的Flash区块存储。

同时，在存储不同数据完整性要求的内容时，采用不同强度的差错校验。存储0级内容时，每一次写入都进行差错校验，存储1级和2级内容时，以1/N的概率进行差错校验。差错校验的结果更新该物理存储区块的损坏级别，但是损坏级别只升不降。最初的损坏级别在格式化并建立文件系统时设定。

通过实验3的结果可以看到，采用存储内容自适应的坏损管理策略后，对于可容错的多媒体码流，存储效率和存储速度都可以得到明显提高。并且，设定合适的校验概率所发生的漏检率是很低的。

实验3 内容自适应的坏损管理策略对多媒体数据流的应用效果

实验条件

Flash存储器规格：16KB/Block×1024Block。
0级块，不允许出现损坏，每次写入都进行校验，对应理想存储媒质；
1级块，允许1～2 bits损坏，以1/4概率校验，对应3.8E-6差错率；
2级块，允许3～8 bits损坏，以1/32概率校验，对应6.1E-5差错率。
设定Flash页面的写入以1%概率损坏1个bit，对单一文件重复进行
{打开文件，写入1KB数据，关闭文件}的操作10000次。

实验结果

存储0级数据（纯数据业务） 存储1级数据（低容错多媒体业务） 存储2级数据（高容错多媒体业务） 被文件数据占用Flash空间 0级Blocks 625 0级Blocks 547
1级Blocks 78 0级 Blocks 616
1级 Blocks 8
2级 Blocks 1 无法于使用的Flash空间 348 Blocks 6Blocks 0 Blocks 对数据内容进行的写入校验次数 10000次 2564次 320次 数据写入了未达要求的存储块，而检验漏过检出的次数 0次 1次 0次

针对嵌入式多媒体应用中大量数据在Flash上存储的管理问题，文件系统是一种比较全面优秀的解决方案。本文对嵌入式多媒体应用中Flash文件系统的应用特点与关键设计进行了分析，设计实现了一个适宜于嵌入式多媒体应用的Flash文件系。其主要特点包括：

（1）完全支持文件代号管理、文件指针存取以及对应用透明的自动坏损管理这些通用文件系统所具有的功能。

（2）针对嵌入式系统的应用环境，设计改进了本Flash文件系统的可靠性，使其可以工作在很恶劣的条件下。

（3）针对嵌入式系统的成本与系统资源限制，改进降低了本Flash文件系统的系统资源开销，扩大了其应用范围。

（4）针对多媒体应用的数据特点，提出了基于存储内容自适应的坏损管理策略，提高了在多媒体应用中的存储效率与存储速度。

最终设计的Flash文件系统其结构如图2。

《适宜于嵌入式多媒体应用的Flash文件系统(第4页)》