星载固态存储器文件化管理系统软件设计实现
本文关键词:星载固态存储器文件化管理系统软件设计实现 出处:《中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:随着国家航天事业的发展,基于NAND Flash存储介质的星载固态存储器面临着大容量、高速率、多任务、多载荷等应用需求。目前星载固态存储器中的存储管理,大多采用基于存储块地址固定分区的环形队列顺序存储的传统方案,实现对有效载荷数据的存储、回放和擦除等功能。传统的存储管理方案中,软硬件之间的耦合性强,软件代码的可移植性差,不能有效应对不同型号任务的星载固态存储器所提出的挑战。本文借鉴基于NAND Flash的文件化系统设计方案,提出星载固态存储器文件化管理系统软件架构。该系统软件将未使用块、无效块和载荷数据存储块等三种不同类型的存储块分别链接起来,形成存储块链表结构的文件,即实现存储块文件化的管理;采用面向对象的合成设计模式,实现文件化管理系统软件中的树形目录结构;采用面向对象的策略设计模式,实现根据星载固态存储器断电状态,选择相应的初始化方案,并实现在正常断电和异常断电校验成功这两种情况下的快速启动;采用对所有载荷目录轮询一次回放一个文件的方式,实现有效载荷文件回放到地面接收站;采用水位法对星载固态存储器中剩余容量实时监测,删除满足删除条件的文件,从而保证足够的容量存放有效载荷新产生的数据;摒弃传统的坏块替代算法,采用四级流水乒乓缓冲机制实现文件化坏块管理,解决星载固态存储器存储速率抖动问题。文件化管理系统软件架构采用分层的设计方式,有利于隐藏底层的硬件和软件的交互细节,向上层提供相应的文件操作接口,实现架构的松耦合,提高软件的可移植性。
[Abstract]:With the development of national aerospace industry, spaceborne solid-state memory based on NAND Flash storage medium is faced with large capacity, high speed and multi-task. At present storage management in spaceborne solid state memory mostly adopts the traditional scheme of ring queue sequence storage based on fixed address partition of storage block to realize the storage of payload data. In the traditional storage management scheme, the coupling between software and hardware is strong, and the portability of software code is poor. It can not effectively meet the challenge posed by different types of mission spaceborne solid-state memory. This paper draws lessons from the documented system design scheme based on NAND Flash. The software architecture of the file management system for spaceborne solid state memory is proposed, which links three different types of storage blocks, namely unused block, invalid block and load data storage block. Forming the file of the storage block linked list structure, that is, realizing the management of the storage block file; The tree directory structure in the document management system software is realized by using the object oriented synthetic design pattern. According to the on-board solid-state memory power off state, the corresponding initialization scheme is selected by using the object-oriented strategy design pattern, and the quick start is realized in the two cases of normal power failure and abnormal power failure check success. The payload file is replayed to the ground receiving station by polling all load directories one file at a time. The water level method is used to monitor the residual capacity of the satellite solid state memory in real time, and to delete the files that meet the deletion condition, so as to ensure sufficient capacity to store the new data generated by the payload. The traditional bad block replacement algorithm is abandoned, and the four-level income ping-pong buffer mechanism is adopted to realize the documented bad block management. In order to solve the storage rate jitter problem of spaceborne solid state memory, the software architecture of the document management system adopts a hierarchical design method, which is helpful to hide the interactive details of the underlying hardware and software. Provide the corresponding file operation interface to the upper layer to realize the loose coupling of the architecture and improve the portability of the software.
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP333;TP311.52
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本文编号:1394357
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