● 摘要
星载数据存储系统是空间平台的重要组成部分，是支撑空间平台自主运行管理的关键技术。支持星载计算机更换的空间平台，在可更换性和可靠性方面对数据存储管理提出了数据重建功能要求。另一方面，广泛应用于嵌入式系统的闪速存储器，具有非易失性、低功耗、抗辐射等特点，将要成为航天器数据存储的重要存储介质。所以，本论文面向空间典型应用的星载计算机更换数据存储管理需求，分析了已有的闪速存储管理技术，开展了支持星载计算机更换的闪存存储管理方法研究。本论文分析了依托课题中支持星载计算机更换的存储管理方案，围绕空间典型应用的存储隔离性和可更换性、数据可用性和可靠性，设计并实现了支持星载计算机更换的多层次闪存存储管理方法，其中主要包括三个层次：物理空间管理层、映射空间管理层和磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disks，简称RAID）管理层。多层次闪存存储管理的物理空间管理层，主要包括闪存分区和擦写均衡方法，以擦写块为单位将闪存物理空间划分为多个存储区，能够满足星载计算机更换对存储空间隔离性的要求，并且利用有限内存资源条件下的擦写均衡算法，实现闪存存储设备的擦写均衡，确保闪存存储设备的使用寿命。多层次闪存存储管理的闪存映射管理层，主要通过空间平台数据的存储类型分析，根据多策略闪存映射机制将闪存存储区转换为块设备。将空间平台数据划分为更新数据、非更新数据和校验数据，利用块映射方法管理非更新数据，利用基于访问模式判断的自适应映射方法管理更新数据，利用混合映射方法管理校验数据，确保闪存存储管理的灵活性。在上述物理空间管理层和闪存映射管理层的基础上，多层次闪存存储管理的RAID存储管理层，将多个存储模块内由闪存存储分区转换成的块设备集合成一个大的逻辑分区，增加了存储容量，并通过存储校验信息，提供了数据重建功能，以支持星载计算机更换对可更换性和可靠性的要求。基于上述的研究工作，本论文设计并实现了支持星载计算机更换的闪存存储管理方法，构建了Linux环境下多片闪存模拟器，通过实验验证了该闪存存储管理方法的可用性。