[发明专利]一种采用垃圾回收机制的数据存储方法

说明书

本发明提出了一种采用垃圾回收机制的数据存储方法，文件系统删除需要擦除的数据所在的目录，发给nand flash这些数据所在的block地址和地址个数，nand flash控制模块接收到这些信息后，使能擦除功能，擦除第一个block地址中的数据，计数器加1，若计数器等于地址个数，则擦除完成；文件系统给nand flash控制模块发送空闲block地址和写使能，nand flash控制模块接收到后，数据源的数据有效时开始执行写操作。本发明提高了写入带宽，提高了雷达数据采集效率；不存在写放大效应，减少了对nand flash的操作，提高了存储设备寿命；保证了数据的正确性。

技术领域

本发明属于数字电路数据通信领域，涉及到采用垃圾回收机制的高速数据存储的方法，具体涉及一种采用垃圾回收机制的数据存储方法。

背景技术

在雷达信号采集领域存在着高速接口，需要将高速数据采集的数据记录在SSD盘中。由于SSD具有在写入数据之前必须擦除的特性，所以传统的存储方式存在着写放大问题。

写放大(Write Amplification)是SSD要写入的数据量与实际写入的数据量不符。以一个常用的nand flash为例：一个block的page个数为128，每个page含有8KB的数据量，当前block有127个page已经写入了数据，还有8KB空间可用，此时如果要写入8KB数据量，但是SSD不能直接覆盖已有的数据，而是要先进行擦除操作然后才能进行写入操作，其他127个page的数据必须先读出到内存中，然后擦除整个block，将写入的8KB与前面的127个page中的数据放在一起，重新写入到一个block中。在这个过程中实际写入的数据量为1024KB(1M的数据量)，整个过程中写入数据量被放大了128倍，在这个过程中nand flash执行了读出、擦除、写入操作，从而大大降低了nand flash的写入带宽。

在雷达高速数据采集项目的应用中，数据源端的数据量非常大而且是持续的，所以保证数据的正确性与连续性是非常重要，其直接关系到系统的性能与项目的成败。而在传统存在写放大的SSD存储机制中在写入的过程中会丢失有效数据，如图1所示是传统SSD写入数据的工作流程。

传统SSD存储数据流程为：nand flash控制模块接收到数据源的数据，将要写入block的有效数据全部读出和数据源的数据拼接成一个数据块，数据读完之后使能擦除模块，将当前block擦除，擦除完毕之后再将数据块写入nand flash。在这个过程中需要对flash进行读操作，擦除，然后再写入操作，因此需要耗费大量的时间，以擦除时序为例分析传统方法所耗费的时间。图2为nand flash擦除时序。

在执行擦除操作时，给nand flash发送擦除命令和地址，等待tBERS时间之后表示擦除完成。而tBERS的时间典型值为1.5ms,最大值为7ms。如图3所示。

而读出操作所消耗的时间根据block中已有数据量大小的不同而不同，假设nandflash时钟为40MHz，当前block中只有一个page写入了数据，一个page大小为8192B，那么读出操作需要消耗的时间为204.8us；如果当前block有127个page写入了数据，那么读出需要消耗的时间为26ms。由此可以推出写一块数据至少要额外消耗1.5ms～33ms时间。如果在这个时间内下一包数据已经到来，则会把下一包数据丢掉，从而造成数据不完整。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明通过分析雷达信号采集的应用场景，采用一种新的垃圾回收机制，避免放大，在写入的过程中也不用进行垃圾回收。在删除数据时文件系统不仅会将“目录区”中记录该文件状态信息的一个状态标志设置为删除还会将整个block中的数据清除，从而避免了写放大效应的出现，提高了写入带宽，使SSD可以应用于高速雷达数据采集项目中。