摘要： KV組件的寫平衡（磨損平衡）特性就是通過異地更新、垃圾回收等策略來平衡flash介質各個存儲區塊的磨損程度，以避免某些“特定”存儲區塊因過度使用而形成壞區，從而延長flash的使用壽命。

前言

KV組件是AliOS Things中一個以Key-Value方式進行持久化存儲的輕量級組件，主要為基于nor flash的小型MCU設備（Micro Control Unit）提供通用的Key-Value持久化存儲接口。KV組件支持寫平衡（磨損平衡）、掉電保護特性，且具有相當低的footprint。這里主要介紹KV組件在設計寫平衡特性時的一些考量。
What – KV組件的寫平衡特性是什么

對于flash介質而言，它是有一定的擦寫次數限制的。如果針對介質上一個固定地址進行重復的擦除、寫入，將會導致該區域的使用壽命降低，甚至出現介質損壞的情況。KV組件的寫平衡（磨損平衡）特性就是通過異地更新、垃圾回收等策略來平衡flash介質各個存儲區塊的磨損程度，以避免某些“特定”存儲區塊因過度使用而形成壞區，從而延長flash的使用壽命。
Why – KV組件為何需要寫平衡特性
KV組件的設計初衷是為了給基于nor flash的小型MCU設備提供一個可以存儲配置信息的模塊。對于單個配置信息而言，一般所需存儲的字節數大多在十幾個字節~幾百個字節量級，而一般nor flash的最小擦除單位（sector）都在4K字節以上，且根據flash介質需先擦再寫的特點，如果沒有寫平衡特性，每次新寫入或更新配置信息都會帶來一次flash介質擦除操作，這將大大影響flash介質的使用壽命（一般nor flash的擦除次數限制大約10萬次左右）。

下表是flash介質在有無寫平衡特性下重復寫入使用壽命的理論計算對比：
（限制條件：flash擦除sector大小為4k， 擦除次數限制為10W次，每日寫入次數5000次）

根據上表的對比，KV組件的寫平衡特性在幾百個字節量級的寫入情況下起碼可以延長flash 8倍以上的使用壽命。

How – KV組件寫平衡特性的實現考量
由于小型物聯網嵌入式設備的硬件資源較為匱乏，對code size以及RAM的占用size比較敏感。所以基于資源消耗的考量，寫平衡特性在KV組件中的實現遵循make it simple原則，主要依賴以下兩個策略來實現：

異地更新策略：
Key-Value鍵值對采用順序寫入、異地更新的方式，即不再在原存儲位置擦除重寫，而是在其余空閑位置寫入新鍵值并將原鍵值標記無效等待回收。這樣既可以減少flash的擦除操作次數，又可以提高flash的空間利用率，也避免了對“特定”存儲區塊過度使用的問題。
示意圖如下：

垃圾回收策略：
當flash存儲區塊的剩余可用空間達到閾值時，會觸發垃圾回收機制。垃圾回收機制采用基礎的SGC算法進行資源回收釋放，即當系統觸發垃圾回收時，從當前寫入塊的下一個存儲塊開始依次檢查存儲塊的管理狀態，若存儲塊的管理狀態為Dirty狀態，則將該存儲塊中的有效數據依次挪向垃圾回收預留的空閑存儲塊，當數據遷移完成后，會擦除Dirty存儲塊并標記可用空閑狀態。
示意圖如下：

小結
KV組件的寫平衡特性，在兼顧footprint需求的同時，也能有效的提升flash的使用壽命。不過也是由于footprint的要求，寫平衡特性在算法的實現相對較為簡單，在資源更豐富的場景下，可以采用更復雜高效一些的平衡算法。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的AliOS Things KV组件的写平衡特性的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。