一種星載高速文件管理系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種星載高速文件管理系統，其所占用空間小，處理速度快。該系統包括主控板和存儲板；主控板中包括存儲控制模塊和星載處理器；文件數據存放于存儲板，文件信息存放于主控板的非易失性存儲空間中，文件信息的索引存放于星載處理器內存；文件信息包括文件系統參數區、屬性區和FAT區；屬性區存放每個文件數據的屬性表，FAT區存放存儲板的塊邏輯地址，地址既說明該塊是否被占用，又能輔助說明下一塊地址。星載處理器負責接收和解析衛星平臺的指令，根據索引查找所需操作文件的文件信息，由存儲控制模塊根據文件信息實現文件操作；星載處理器還用于維護屬性區和FAT區。
【專利說明】一種星載高速文件管理系統
【技術領域】
[0001]本發明屬于星載文件管理【技術領域】，具體涉及一種星載高速文件管理系統，可應用于星載高速、大容量數據存儲器設備內部的文件化管理。
【背景技術】
[0002]目前，星載高速數據存儲器讀寫速率已經達到Gbps量級，容量達到Tb量級，并且飛行時間長，存儲數據種類多。然而用戶對所存數據的需求實時性要求不同，衛星下行信道帶寬也有限，因此對于下行數據提出了選擇性要求，要求對存儲數據的管理實現選擇性、用戶指定的回放和下行。同時由于星載處理器的處理能力受限，高速存儲的數據不能全部由其進行處理，無法按照地面通用文件系統對存儲數據進行管理，因此迫切需要一種能夠按照用戶需求對高速數據存儲進行文件化管理的文件系統。
[0003]星載處理器操作系統主要為嵌入式操作系統，然而嵌入式操作系統目前使用的幾種主流文件系統在存儲時均需要對存儲數據處理:指定存儲位置、大小等，星載嵌入式系統無能力完成高達幾個Gbps的高速數據，因此主流文件系統均無法采用，必須開發一套新架構、新思路的文件管理系統。同時，由于文件信息對整個存儲數據來說非常重要，并需要在系統掉電時不丟失，因此該數據區域需要較高可靠的非易失性存儲介質，一般選用小容量的EEPR0M、MRAM等，因此要求文件系統對存儲區的需求要小。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明提供了一種星載高速文件管理系統，該系統針對星載文件進行設計，將文件管理分攤在星載處理器和存儲控制模塊中完成，能力較弱的星載處理器負責文件信息和索引的管理，而能力較強的存儲控制模塊完成負荷較大的數據操作，這樣可以提高處理速度。且，文件信息和文件數據分離存儲，星載處理器僅管理文件信息，可以實現直接、靈活的進行管理，不需要經過存儲控制模塊，從而簡化存儲控制模塊操作過程。索引由星載處理器在啟動時和文件建立時根據文件信息動態建立，不需要占用文件信息所用的非易失性存儲空間。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的:
[0006]一種星載高速文件管理系統，包括:主控板和存儲板；主控板中包括存儲控制模塊和星載處理器；文件數據存放于存儲板，文件信息存放于主控板的非易失性存儲空間中，文件信息的索引存放于星載處理器內存；
[0007]其中，文件信息包括文件系統參數區、屬性區和FAT區；
[0008]文件系統參數區存放存儲板的硬件信息和文件系統信息；
[0009]屬性區存放每個文件數據的屬性表，屬性表中記載了文件狀態、文件號、遙感器標識、星時、文件起始塊在存儲板中的邏輯地址即文件開始地址、文件占用塊個數、文件長度、上次回放位置；
[0010]FAT區為一個數據表，表項序號代表存儲板中的塊邏輯地址，表項內容填寫方案具體為:當表項內容為FFOO時，說明當前表項所代表的邏輯塊為可用塊；表項內容為0001~3FFF，說明當前表項所代表的邏輯塊為已用塊，且具體數值表明下個塊的塊號；表項內容為FFEE,說明當前表項所代表的邏輯塊存儲了文件數據的最后一塊；表項內容為FFFF，說明當前表項所代表的邏輯塊為壞塊；
[0011] 索引是對文件信息中的遙感器標識和星時進行索引運算得到的；索引在系統每次啟動時或文件建立時由星載處理器動態建立，并存放于星載處理器內存中；
[0012]星載處理器負責接收和解析衛星平臺的指令，根據索引查找所需操作文件的文件信息，由存儲控制模塊根據文件信息實現文件操作；星載處理器還用于維護屬性區和FAT區。
[0013]其中，系統首次使用時，需要進行格式化，以建立文件系統基本信息，其過程如下:首先，星載處理器命令存儲板進行壞塊掃描、替換，結束后存儲板返回信息給星載處理器，由星載處理器將存儲板信息進行整合后形成文件系統參數寫入所述文件系統參數區；然后在屬性區填寫所有文件的屬性表，其中屬性表內容全部初始化為O J^FAT區，所有可用塊初始化為O，塊壞區初始化為FFFF ；
[0014]文件建立時，星載處理器接收來自衛星平臺的存儲指令，從中解析出所需存儲文件的文件號、遙感器標識、星時，開始構建文件信息，然后從FAT區找到尚未占用的塊地址，該塊地址即為文件開始地址，將多個尚未占用的塊地址構成可用塊列表；同時建立所需存儲文件數據的索引；
[0015]文件寫入時，星載處理器將文件開始地址及可用塊列表下發到存儲控制模塊，存儲控制模塊將寫入指針定位到文件開始地址；當文件數據到來時，存儲控制模塊開始寫入文件數據，在寫入過程中，存儲控制模塊將當前寫入的數據量上報給星載處理器，星載處理器在空閑時更新當前寫入文件數據的屬性及FAT區；
[0016]在衛星平臺發送停止存儲指令后，星載處理器接收該指令，向存儲控制模塊發出停止存儲指令，存儲控制模塊將寫入的總數據量上報給星載處理器，星載處理器更新文件數據的屬性表后，關閉當前文件，從而完成文件寫入；
[0017]文件回放時，衛星平臺發送指令通知星載處理器需要讀出的文件，需要讀出的文件通過文件號或通過遙感器標識和星時指定，如果根據文件號指定，則星載處理器直接查找屬性表，如果根據遙感器標識和星時指定，則星載處理器計算索引，按照索引找到需要讀出的文件的屬性表；然后，星載處理器根據屬性表中描述的文件開始地址和文件長度，或根據指令指定的數據偏移和長度，從FAT區查找所要讀出的地址塊列表；星載處理器將所要讀出的地址塊列表和數據長度下發給存儲控制模塊，由存儲控制模塊讀出數據，直至到達指定的長度；回放完畢后，星載處理器將屬性表中的文件狀態改寫為文件已回放狀態，并更新上次回放位置后，關閉文件。
[0018]文件刪除時，由星載處理器將要刪除文件的屬性表中的文件狀態修改為文件已刪除。
[0019]文件擦除時，星載處理器查找文件狀態為文件已刪除的文件，根據該文件的屬性表和FAT區的記載，獲取文件數據的地址塊列表下發給存儲控制模塊，由存儲控制模塊完成文件數據的物理擦除，擦除完成后，星載處理器更新文件狀態為文件不存在。
[0020]有益效果:[0021 ] (I)現有技術通常將文件數據及其文件信息存儲到同一個存儲介質中，并采用星載處理器進行存儲控制和文件管理。其缺點是星載處理器需要強大計算能力。本發明將文件管理分攤在星載處理器和存儲控制模塊中完成，星載處理器能力較弱，負責文件信息和索引的管理，而能力較強的存儲控制模塊完成負荷較大的數據操作，這樣可以提高處理速度。
[0022](2)本發明將文件信息和文件數據分離存儲，文件信息存放于非易失性存儲芯片(EEPR0M\MRAM等)內，放置在主控板，可以由星載處理器直接、靈活的進行管理，而不需要經過存儲控制模塊，從而簡化存儲控制模塊操作過程。文件數據存放于若干陣列在一起的大容量NAND FLASH芯片內，放置在存儲板，由存儲控制模塊負責進行管理控制。
[0023](3)索引由星載處理器在啟動時和文件建立時根據文件信息動態建立，不需要占用文件信息所用的非易失性存儲空間。而且根據索引進行數據查找可以在不增加星載處理器工作負荷的情況下完成數據快速查找。
[0024](4)根據星載文件及其處理操作不負責的特點，本發明所設計的文件信息存儲量很小，處理靈活，能夠在最小存儲量的基礎上，達到對文件數據的足夠全面的描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本 發明的系統組成框圖。
[0026]圖2為本發明文件信息的組成示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。
[0028]按照航天任務性質特點:采集、存儲、回放任務不是隨機產生的，而是按照計劃、預約式進行。存儲的文件個數一般不需要太多，對存儲器的使用一般是記錄和回放、擦除，不需要修改。因此，星載文件系統與通用的文件系統不同，可采用文件信息和索引、文件數據分離存儲，簡化操作的方法進行文件化管理。
[0029]本發明文件管理系統運行于星載高速數據存儲器中，硬件包括主控板和存儲板；主控板中包括存儲控制模塊和星載處理器。本發明將文件的具體內容稱為文件數據，文件的相關信息稱為文件信息。本發明的文件管理系統基于文件數據與文件信息獨立存儲的架構，文件數據存放于存儲板，文件信息存放于主控板的非易失性存儲芯片中，例如EEPR0M\MRAM等，文件信息的索引存放于星載處理器內存。
[0030]系統的文件信息采用基于FAT (文件分配表)的文件系統，文件信息主要包括文件系統參數區、屬性區和FAT區三個部分，構成如圖1所示。
[0031]文件系統參數區記錄了存儲板的硬件信息及文件系統信息，該區域存放的是靜態參數，在實際運行中不發生修改。其內容如表1所示，包括:
[0032]
I寬度(字節)[Λ11
文件系統標識2EBMh
【權利要求】
1.一種星載高速文件管理系統，其特征在于，包括:主控板和存儲板；主控板中包括存儲控制模塊和星載處理器；文件數據存放于存儲板，文件信息存放于主控板的非易失性存儲空間中，文件信息的索引存放于星載處理器內存； 其中，文件信息包括文件系統參數區、屬性區和FAT區； 文件系統參數區存放存儲板的硬件信息和文件系統信息； 屬性區存放每個文件數據的屬性表，屬性表中記載了文件狀態、文件號、遙感器標識、星時、文件起始塊在存儲板中的邏輯地址即文件開始地址、文件占用塊個數、文件長度、上次回放位置； FAT區為一個數據表，表項序號代表存儲板中的塊邏輯地址，表項內容填寫方案具體為:當表項內容為FFOO時，說明當前表項所代表的邏輯塊為可用塊；表項內容為0001~3FFF，說明當前表項所代表的邏輯塊為已用塊，且具體數值表明下個塊的塊號；表項內容為FFEE，說明當前表項所代表的邏輯塊存儲了文件數據的最后一塊；表項內容為FFFFdlW當前表項所代表的邏輯塊為壞塊； 索引是對文件信息中的遙感器標識和星時進行索引運算得到的；索引在系統每次啟動時或文件建立時由星載處理器動態建立，并存放于星載處理器內存中； 星載處理器負責接收和解析衛星平臺的指令，根據索引查找所需操作文件的文件信息，由存儲控制模塊根據文件信息實現文件操作；星載處理器還用于維護屬性區和FAT區。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，系統首次使用時，需要進行格式化，以建立文件系統基本信息，其過程如下:首先，星載處理器命令存儲板進行壞塊掃描、替換，結束后存儲板返回信息給星載處理器，由星載處理器將存儲板信息進行整合后形成文件系統參數寫入所述文件系統參數區；然后在屬性區填寫所有文件的屬性表，其中屬性表內容全部初始化為O ;對FAT區，所有可用塊初始化為O，塊壞區初始化為FFFF ； 文件建立時，星載處理器接收來自衛星平臺的存儲指令，從中解析出所需存儲文件的文件號、遙感器標識、星時，開始構建文件信息，然后從FAT區找到尚未占用的塊地址，該塊地址即為文件開始地址，將多個尚未占用的塊地址構成可用塊列表；同時建立所需存儲文件數據的索引； 文件寫入時，星載處理器將文件開始地址及可用塊列表下發到存儲控制模塊，存儲控制模塊將寫入指針定位到文件開始地址；當文件數據到來時，存儲控制模塊開始寫入文件數據，在寫入過程中，存儲控制模塊將當前寫入的數據量上報給星載處理器，星載處理器在空閑時更新當前寫入文件數據的屬性及FAT區； 在衛星平臺發送停止存儲指令后，星載處理器接收該指令，向存儲控制模塊發出停止存儲指令，存儲控制模塊將寫入的總數據量上報給星載處理器，星載處理器更新文件數據的屬性表后，關閉當前文件，從而完成文件寫入； 文件回放時，衛星平臺發送指令通知星載處理器需要讀出的文件，需要讀出的文件通過文件號或通過遙感器標識和星時指定，如果根據文件號指定，則星載處理器直接查找屬性表，如果根據遙感器標識和星時指定，則星載處理器計算索引，按照索引找到需要讀出的文件的屬性表；然后，星載處理器根據屬性表中描述的文件開始地址和文件長度，或根據指令指定的數據偏移和長度，從FAT區查找所要讀出的地址塊列表；星載處理器將所要讀出的地址塊列表和數據長度下發給存儲控制模塊，由存儲控制模塊讀出數據，直至到達指定的長度；回放完畢后，星載處理器將屬性表中的文件狀態改寫為文件已回放狀態，并更新上次回放位置后，關閉文件。
3.如權利要求2所述的系統，其特征在于，文件刪除時，由星載處理器將要刪除文件的屬性表中的文件狀態修改為文件已刪除。
4.如權利要求2所述的系統，其特征在于，文件擦除時，星載處理器查找文件狀態為文件已刪除的文件，根據該文件的屬性表和FAT區的記載，獲取文件數據的地址塊列表下發給存儲控制模塊，由存儲控制模塊完成文件數據的物理擦除，擦除完成后，星載處理器更新文件狀態為文件不存在。
5.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述文件系統參數區內容如表1所示:
6.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述屬性表內容如表2所示:
【文檔編號】G06F17/30GK103646063SQ201310637354
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月27日 優先權日:2013年11月27日
【發明者】王鳳陽, 申景詩, 王瑞, 王寧, 趙雪綱 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一三研究所