分布式測試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理技術(shù)研究

　　3.1 存儲(chǔ)管理數(shù)據(jù)特征

　　在本分布式測試系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，所要存儲(chǔ)管理的沖擊波、水聲信號(hào)等數(shù)據(jù)的大小、存儲(chǔ)順序都一定，是其典型特征。因此存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)可以按順序方式存儲(chǔ)，把每一類數(shù)據(jù)分別以一個(gè)文件的形式存儲(chǔ)，用文件名把沖擊波與水聲信號(hào)等進(jìn)行區(qū)別，并且每一文件有其唯一的編號(hào)ID。采集參數(shù)信息(如時(shí)間、通道、頻率、點(diǎn)數(shù)、觸發(fā)延時(shí)信息等)作為每個(gè)文件的頭信息保存，事后數(shù)據(jù)分析處理時(shí)可先讀取文件存儲(chǔ)狀態(tài)(包括所有存儲(chǔ)文件的頭信息)，然后可為事后分析處理數(shù)據(jù)提供便利。

　　3.2 文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　文件系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)是根據(jù)系統(tǒng)資源環(huán)境和應(yīng)用需求而定的，因此在具體的應(yīng)用系統(tǒng)中文件系統(tǒng)會(huì)有不同的實(shí)現(xiàn)形式。

　　結(jié)合本課題的存儲(chǔ)器特征：NAND Flash(Samsung K9F1208)是以頁為單位存儲(chǔ)、以塊為單位擦除，寫入速度快(典型200μs)、擦除速度慢(典型2 ms)。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)特征：文件大小是確定的，存儲(chǔ)過程是順序存儲(chǔ)，且存儲(chǔ)之后不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再寫入和隨機(jī)讀取與修改。NAND Flash構(gòu)建一種基于塊設(shè)備存儲(chǔ)的文件系統(tǒng)，適合對(duì)本課題多次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲(chǔ)與管理。基于塊設(shè)備存儲(chǔ)的文件系統(tǒng)是磁盤存儲(chǔ)器常用的文件系統(tǒng)，典型的是FAT文件系統(tǒng)。FAT文件系統(tǒng)技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)資源開銷小，結(jié)合本系統(tǒng)使用的NAND Flash特性，易于在本系統(tǒng)硬件平臺(tái)(Atmel ATmega162單片機(jī)與Xilinx XC2C256-7 CPLD為核心控制)上實(shí)現(xiàn)。

　　由于NAND Flash不同于一般的磁盤存儲(chǔ)器，在出廠時(shí)允許有一定數(shù)量的壞塊，需對(duì)通用FAT文件系統(tǒng)做相應(yīng)的修改，方可運(yùn)用于本系統(tǒng)。在NAND Flash中建立無效塊表，在該表內(nèi)把所有塊的狀態(tài)標(biāo)示出來(如可用0x00表示壞塊、0xff表示有效塊)，這樣在之后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過程中，可防止把數(shù)據(jù)寫到壞塊，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。本文件系統(tǒng)由以下幾部分組成：系統(tǒng)記錄區(qū)、無效塊表、文件登記表區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)。

　　本系統(tǒng)所用的NAND Flash是K9F1208，生產(chǎn)廠商設(shè)定的存儲(chǔ)空間的第1區(qū)塊必定是有效塊。在設(shè)計(jì)時(shí)，將第1區(qū)塊作為存儲(chǔ)器的系統(tǒng)記錄區(qū)，同時(shí)在此區(qū)塊中建立無效塊表、文件分配表、文件登記表。

　?、傧到y(tǒng)記錄區(qū)：存放最重要的文件系統(tǒng)信息，如Flash存儲(chǔ)器的類型、容量、版本信息等。

　　②無效塊表：標(biāo)示所有塊的狀態(tài)。無效塊表存儲(chǔ)在第1區(qū)塊的第1頁到第8頁(共8頁，每頁512字節(jié)，512×8=4 096，可把FLash所有塊狀態(tài)標(biāo)示出來)。系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果如圖4所示。

　?、畚募怯洷恚捍鎯?chǔ)每一個(gè)文件的文件頭信息，存儲(chǔ)在無效塊表之后。K9F1208每頁有512字節(jié)，每頁存儲(chǔ)一個(gè)文件的文件頭信息?，F(xiàn)每一文件頭信息占30字節(jié)(其余系統(tǒng)可擴(kuò)展使用)，主要包括文件名、ID號(hào)、長度、以及該文件存儲(chǔ)在NAND Flash中的起始、結(jié)束塊號(hào)物理地址。文件登記表的建立為系統(tǒng)查看所有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)提供便利，方便數(shù)據(jù)管理。根據(jù)文件登記表中文件存儲(chǔ)在NAND FLash的首尾物理塊地址信息，可隨機(jī)讀取少量文件數(shù)據(jù)分析，為系統(tǒng)因無線傳輸大量數(shù)據(jù)的瓶頸提供另一種解決方案。調(diào)試結(jié)果如圖5所示。

　?、軘?shù)據(jù)區(qū)域：用于存放數(shù)據(jù)，文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分配的最小單位是Flash存儲(chǔ)器的一個(gè)基本擦除單元，即一個(gè)物理區(qū)塊(16 KB)。