050]圖2是本發(fā)明實(shí)施例的文件存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種方式將MRAM集成于文件存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種方式將MRAM集成于文件存儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中執(zhí)行文件的創(chuàng)建操作的流程示意圖；
[0054]圖6是本發(fā)明實(shí)施例中執(zhí)行文件的寫入操作的流程示意圖；
[0055]圖7是本發(fā)明實(shí)施例中清理MRAM文件區(qū)的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056]現(xiàn)有技術(shù)中，如果使用傳統(tǒng)的機(jī)械硬盤存儲文件，由于尋找新的地址塊需要花費(fèi)很長的時(shí)間，文件碎片化將導(dǎo)致系統(tǒng)的性能顯著降低，而如果使用NAND存儲文件，雖然文件碎片化對系統(tǒng)性能的影響較小，但卻會對NAND的使用壽命產(chǎn)生很大影響。
[0057]本申請發(fā)明人分析如下:由于NAND最小可擦除的單位是block，一個(gè)block可能有32個(gè)page，如果一個(gè)32個(gè)page的文件被存到32個(gè)不同的block，那么這個(gè)文件被刪除時(shí)就會擦除32個(gè)block ;如果一個(gè)block中保存著32個(gè)文件，當(dāng)其中任何一個(gè)文件被刪除或者被修改，其他文件的數(shù)據(jù)也要隨之被擦除再重寫一遍。由于較多的NAND擦寫次數(shù)會縮短N(yùn)AND的壽命，導(dǎo)致使用NAND或固態(tài)硬盤的產(chǎn)品(例如手機(jī)、計(jì)算機(jī)等)提前報(bào)廢。
[0058]通過上面的分析可知，在使用NAND存儲文件的時(shí)代，防止文件碎片化仍然具有重要的意義。本申請發(fā)明人認(rèn)為，要有效解決文件碎片化問題，主要是需要保證大的文件用整個(gè)block來存儲，不要把能用一個(gè)block存儲的數(shù)據(jù)分散到不同的block里面，也就是說，最重要的是在block的層面上防止文件碎片化。
[0059]為此，本發(fā)明技術(shù)方案提供一種在使用MRAM的情況下，改進(jìn)操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)軟件的方法，它能夠使得文件盡量地保持在一個(gè)連續(xù)的存儲空間里，從而實(shí)現(xiàn)在存儲塊的層面上緩解文件的碎片化。
[0060]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施例作詳細(xì)的說明。
[0061]本發(fā)明技術(shù)方案的具體實(shí)施涉及操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)軟件的修改，在本實(shí)施例中相應(yīng)地提供了一種利用MRAM和NAND —起協(xié)同存儲文件的控制方法，主要為了保障用整個(gè)block來保存大文件。
[0062]實(shí)施上述控制方法首先必須完成相應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)，把MRAM集成到文件存儲系統(tǒng)中來，提供一種區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的文件存儲系統(tǒng)。
[0063]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的文件存儲系統(tǒng)包括:第一存儲器202、第二存儲器203以及控制單元201 ;所述第一存儲器202為采用整塊讀寫的非易失性存儲器，所述第二存儲器203為支持隨機(jī)存儲的非易失性存儲器，所述第二存儲器203比所述第一存儲器202具有更長的使用壽命以及同等或更快的讀寫速度；所述控制單元201，適于在執(zhí)行文件的創(chuàng)建或?qū)懭氩僮鲿r(shí)，將所述第二存儲器203的文件區(qū)中的頁分配給該文件，且該文件在所述第二存儲器中所占用存儲空間的大小一旦大于或等于所述第一存儲器202中一個(gè)存儲塊的大小時(shí)，將所述第二存儲器203的文件區(qū)中已經(jīng)分配給該文件且存儲容量對應(yīng)一個(gè)所述存儲塊的大小所包含的頁，寫入所述第一存儲器202的完整存儲塊之中，并釋放所述第二存儲器203的文件區(qū)中已寫入所述第一存儲器202的相關(guān)頁。
[0064]需要說明的是，在本實(shí)施例中，以所述第二存儲器203為磁性隨機(jī)存儲器(MRAM，Magnetic Random Access Memory)，所述第一存儲器202為NAND閃存或固態(tài)硬盤為例進(jìn)行說明。在其他實(shí)施例中，凡是滿足“支持隨機(jī)存儲的非易失性存儲器”、“采用整塊讀寫的非易失性存儲器”和“第二存儲器比第一存儲器具有更長的使用壽命以及同等或更快的讀寫速度”這些相應(yīng)條件的存儲器均可實(shí)現(xiàn)，例如:隨著存儲技術(shù)的發(fā)展，今后可能出現(xiàn)比MRAM更為合適的支持隨機(jī)存儲、使用壽命長、讀寫速度快的非易失性存儲器作為所述第二存儲器；當(dāng)然，所述第一存儲器也可以是機(jī)械硬盤。
[0065]MRAM是一種新的內(nèi)存和存儲技術(shù)，可以像隨機(jī)存儲器(RAM，Random AccessMemory) 一樣快速隨機(jī)讀寫，還可以像NAND閃存一樣在斷電后永久保留數(shù)據(jù)。不像NAND，MRAM可以無限多次地擦寫，但預(yù)計(jì)未來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，MRAM的容量比NAND低，成本比NAND高，所以本發(fā)明實(shí)施例中采用了將MRAM和NAND協(xié)同進(jìn)行文件存儲的控制，MRAM協(xié)助NAND 一起擔(dān)任存儲文件和用戶數(shù)據(jù)任務(wù)。
[0066]本實(shí)施例中，所述第一存儲器202和第二存儲器203的使用壽命是通過可擦寫的次數(shù)進(jìn)行衡量的。由于MRAM的技術(shù)特點(diǎn)，其可以無限多次地擦寫，而NAND經(jīng)過一定次數(shù)的擦寫以后，就會永久失效不能繼續(xù)使用，所以MRAM的使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于NAND的使用壽命。
[0067]在實(shí)際實(shí)施時(shí)，所述控制單元201可以通過軟硬件結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)，其中軟件部分體現(xiàn)在操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)軟件的修改，具體表現(xiàn)為文件存儲控制(包括文件創(chuàng)建或?qū)懭氩僮?方式的改變，而硬件部分則通過存儲器控制器、中央處理器(CPU)等執(zhí)行文件系統(tǒng)軟件，例如在手機(jī)等通信終端中，操作系統(tǒng)中經(jīng)過改進(jìn)的文件系統(tǒng)軟件可以在主控芯片上運(yùn)行，在計(jì)算機(jī)中則通常在固態(tài)硬盤控制器上運(yùn)行。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，相應(yīng)文件系統(tǒng)軟件也可以通過固化到硬件的方式去實(shí)現(xiàn)。
[0068]繼續(xù)參閱圖2，下面將所述控制單元201實(shí)現(xiàn)的文件存儲控制過程進(jìn)行說明。
[0069]由于第一存儲器202是一種整塊讀寫的存儲設(shè)備，而本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，所述整塊讀寫的的存儲設(shè)備一般指的是以存儲塊(block)作為擦除以及寫入的最小單元的存儲設(shè)備，最小可讀取的單元為頁(page)。圖2中以blockl、block2......blockN進(jìn)行標(biāo)示的粗線框表示第一存儲器202的各個(gè)存儲塊，粗線框中的每一矩形格子表示存儲塊中的page，其中blockl這個(gè)存儲塊中的各個(gè)page按照順序以pagel-1、pagel-2、pagel-3、
pagel-4......等表示，block2這個(gè)存儲塊中的各個(gè)page按照順序以page2_l、page2_2、
page2_3、page2_4......等表示，以此類推，blockN這個(gè)存儲塊中的各個(gè)page按照順序以pageN-l、pageN-2、pageN-3、pageN-4......等表示。由于本實(shí)施例中的第一存儲器202具體為NAND芯片或由NAND芯片構(gòu)成的固態(tài)硬盤，因此把這些存儲塊中的Page構(gòu)成的文件區(qū)稱為NAND文件區(qū)。
[0070]第二存儲器203是支持隨機(jī)存儲的存儲設(shè)備，該存儲設(shè)備中不存在block的概念，可以將其存儲空間劃分為一個(gè)個(gè)以page為基本單位的讀寫單元，能夠隨機(jī)對第二存儲器203中的任一 page讀取、空閑page寫入或者擦除非空閑page后寫入。圖2中第二存儲器203中的每一矩形格子分別表示一個(gè)page，各個(gè)page按照順序以pageO-1、pageO-2、pageO-3、pageO-4……等表示。由于本實(shí)施例中的第二存儲器203具體為MRAM，因此把這一部分MRAM Page構(gòu)成的文件區(qū)稱為MRAM文件區(qū)。
[0071]在具體實(shí)施時(shí)，若執(zhí)行某個(gè)文件的創(chuàng)建或?qū)懭氩僮?，則在控制單元201的控制下，將MRAM文件區(qū)中的page分配給該文件進(jìn)行存儲，如果在創(chuàng)建或?qū)懭脒^程中，判斷出該文件在MRAM文件區(qū)中所占用存儲空間的大小一旦大于或等于NAND中一個(gè)block的大小時(shí)，將MRAM文件區(qū)中已經(jīng)分配給該文件且存儲容量對應(yīng)一個(gè)block大小所包含的頁，寫入NAND的完整存儲塊之中，并釋放MRAM文件區(qū)中已寫入NAND的相關(guān)頁，而該文件在MRAM文件區(qū)中其余的頁則繼續(xù)留在MRAM中，隨著該文件的持續(xù)寫入MRAM而不斷累積，直至該文件在MRAM文件區(qū)中所占用存儲空間的大小再一次大于或等于NAND中一個(gè)block的大小。
[0072]需要指出的是，第一存儲器202中的每個(gè)page以及block都是存儲器的基本結(jié)構(gòu)特性，通常按照制造規(guī)格預(yù)先確定，一般并不能隨便更改，而第二存儲器203中的page則是可以根據(jù)需要自由劃分的。本實(shí)施例中，所述第二存儲器203的文件區(qū)中每個(gè)page的存儲容量與所述第一存儲器202的文件區(qū)中每個(gè)page的存儲容量相同，這樣能夠簡化對于文件系統(tǒng)的修改，方便將第二存儲器203的文件區(qū)中的page寫入到第一存儲器202的完整block中，從而提高文件存儲控制的效率。在其他實(shí)施例中，所述第二存儲器203的文件區(qū)中每個(gè)page的存儲容量與所述第一存儲器202的文件區(qū)中每個(gè)page的存儲容量也可以不同，假設(shè)所述第二存儲器203的文件區(qū)中每個(gè)page的存儲容量是第一存儲器202的文件區(qū)中每個(gè)page的存儲容量的2倍，則第二存儲器203的一個(gè)page就需要第一存儲器202的兩個(gè)page才能實(shí)現(xiàn)存儲。
[0073]本領(lǐng)域技術(shù)人員易理解的是，本實(shí)施例中MRAM的存儲容量應(yīng)當(dāng)至少大于或等于NAND文件區(qū)中一個(gè)block的大小，在實(shí)際實(shí)施時(shí)，只需要一塊比NAND容量小得多的MRAM即可實(shí)現(xiàn)。
[0074]結(jié)合圖2舉例來說，若執(zhí)行某個(gè)文件的寫入操作時(shí)，將第二存儲器203中的page分配給該文件存儲，假設(shè)pageO-4?page0_9這6個(gè)page分配給了該文件，隨著文件的持續(xù)寫入，后續(xù)又將pageO-32?pageO-57這26個(gè)page陸續(xù)分配給該文件，在假設(shè)第一存儲器202的一個(gè)block的大小為32個(gè)page的情況下，則此時(shí)控制單元201將判斷出該文件在所述第二存儲