实验中NAND Flash总容量是64 MB，共有512个块，每个块含64个页，每个页大小是2 048 B。试验中Th阈值选定为8。

4.2 实验结果

实验对比数据包含：总擦除次数、最大与最小擦除次数差值和块擦除次数标准差。总擦除次数的差异表示额外付出的擦除代价，最大与最小擦除次数差值的差异表示磨损均衡中两级分化情况。块擦除次数标准差随擦除次数增长越快，则表示闪存设备中的数据更新是在少部分块中完成（表示磨损均衡效果差）；块擦除次数标准差随擦除次数增长缓慢，则表示数据更新是在大部分块间交替完成（表示磨损均衡效果好）。因此，块擦除次数标准差随擦除次数的变化情况能直接反应磨损均衡的效果。

改进前后总的擦除次数对比图如图2所示，可以看到改进后相较于改进前额外付出了4.05%的擦除代价。额外增加擦除代价足够小，这样的开销可以接受。

改进前后最大、最小擦除次数差值对比图如图3所示，可以看到改进后的磨损均衡情况更好。

改进前后块擦除次数标准差对比图如图4所示，可以看到随着擦除次数的增加，改进后块擦除次数标准差增长的速度远小于改进前。

在改进后的Yaffs2文件系统下，块的最大、最小擦除次数差值减少为改进前的1/4，如图3所示。这表明在回收块选择机制中加入块的年龄参数后，被冷数据占据的块能够及时得到更新，使得NAND Flash设备中的块可以更加均匀地参与擦除操作。另外引入冷热数据分离策略后，随着擦除次数增加，块擦除次数标准差增加得更缓慢，如图4所示。这说明将冷数据拷贝到擦除次数多的块上，这样的数据交换方法能有效阻止块继续擦除。并且冷热数据分离策略中冷数据的收集方式有效解决了冷热数据共存时的更新问题。

当NAND Flash设备中出现一个坏块后，该坏块不仅不能继续用于存储数据，而且会引起别的块迅速坏掉。为了保障数据的稳定，通常情况下NAND Flash设备中出现一个坏块后不会继续使用[7]。试验中块的擦除寿命是100 000次，若每天需要做400次擦除操作，在未做改进的Yaffs2文件系统下，NAND Flash仅有5%的块轮流更新，那么可以得到闪存设备的使用寿命：

在改进后的Yaffs2文件系统下，NAND Flash有20%的块轮流更新，而磨损均衡需要付出额外4.05%的擦除代价，那么可以得到闪存设备的使用寿命：

由式(5)和式(6)可知，改进后的Yaffs2文件系统可以延长NAND Flash设备的使用寿命。

5 结论

本文从两方面对Yaffs2文件系统作改进：一方面对回收块选择机制作改进，另一方面引入冷热数据分离策略。NAND Flash设备在改进后的文件系统中，磨损均衡效果得到明显提升。良好的磨损均衡表现可以增加NAND Flash的使用寿命，仿真实验模拟了真实的设备运行情况，实验成果适用于以NAND Flash为存储介质的智能消费电子产品或者计算机领域中。

参考文献

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