NAND Flash的坏块管理设计

③只发现一张最高版本并且有效地坏块表Vn+1，并且有1张有效坏块表Vn——发生在写第二张Vn+1突然掉电，并且之前写第二张Vn也发生掉电；
④仅发现一张坏块表V0——发生在系统写第二张V0时掉电，此时系统需重新扫描建立映射表V1；
⑤没有发现任何坏块表——系统最初状态；
⑥两个完整的坏块表Vn+1，但num_bad_blk不一样——这种情况发生在更新第二个坏块表Vn+1时，写的时候出错，产生一个新的坏块，从而第二次更新的坏块表Vn+1的坏块数增加了。
对于情况①，只需在系统最初建立前建立好映射关系即可。
对于情况②，它经常出现在系统在写或者擦除Flash数据块时突然断电，导致数据或者ECC变化，从而Flash读导致ECC不正确。实际上Fl-ash块并没有坏。根据此种情况，将首先为此块分配一个映射块，并把数据拷入映射块。接着对此块进行torture操作，如果发现它为好块，则将之前映射操作撤销，将数据重新拷入此好块。如果此块确实已坏，则将此块标记为坏块，并更新映射表。
对于情况③，分配一个新的映射块，把有效数据写入新块，并建立映射信息。
对于情况④，分配一个新的映射块，并将此块查出，然后建立映射信息。
对于情况⑤，扫描整个Flash，建立映射表Vn、V0。
对于情况⑥，则采用坏块多的映射表Vn+1，并用它更新Vn+2、Vn+2。
2．2．2 坏块管理及上层接口实现
该模块实现基于上节所述坏块管理算法对Flash的所有有效块的使用。它主要是处理运行中产生坏块的情况，并让上层程序屏蔽此信息。
NAND Flash的坏块包含如下三种类型：
◆Flash上存在的出厂坏块；
◆读过程发生比特反转而被视为的坏块；
◆操作过程(读，写，擦除)中产生的新的坏块。
对于此模块主要完成后两种动态坏块类型的处理过程。对于出厂坏块，只需在初始化时检测出来并将其映射到一个好块，以后的读写过程中对映射块操作即可。
对于运行中产生的坏块，从操作类型(读、写、擦除)来进行分别处理。
①读过程中的比特反转导致ECC错误，由于比特反转是NAND工艺决定的，且是不可避免的随机行为，所以不能简单地根据ECC错误就将其当作坏块处理。具体处理流程如图4所示，通过torture操作判断此“坏块”已真正成为坏块。

如果NAND Flash在执行擦除或写操作过程时发生断电，则所操作的块内的数据具有不确定性。下次读该块的内容时，可能发生无法纠正的ECC错误。为了能处理这种情况，图4中的torture处理，其实现原理就是选择一些数据写入该块，再读出，如果不一致则该块已变成坏块。
②写过程中发生错误，则该块成为坏块。处理方法为：为其分配一个新的有效块，将坏块原有数据拷贝到有效块，并同时写入新的数据，最后更新映射表，标识坏块。写操作的错误处理算法如图5所示。

③擦除过程发生错误，则该块成为坏块。处理方法为：为其分配一个新的有效块，并擦除此有效块，更新映射表，标识坏块。
2．3 BootIoader的坏块管理
在Bootloader层采用Linux内核相同的坏块管理策略，并复用相关代码。Bootloader在内存建立起的坏块映射表可以通过内存共享的方式，传递给Linux内核，从而减少内核重新扫描坏块映射表的时间，加快系统启动速度。

3 测试
Cases测试方法：对一切可能情况实行模拟测试，最后进行压力测试。
3．1 坏块场景模拟测试
①出厂坏块；
②运行中产生坏块：读操作产生坏块，写操作产生坏块，擦操作产生坏块，比特反转产生伪坏块。
3．2 坏块表一致性场景模拟
①2张相同Vn+1；
②1张Vn+1和2张相同Vn；
③1张Vn+1和1张Vn；
④1张Vn；
⑤没有任何坏块表；
⑥2张不相同的Vn+1。
3．3 压力测试
系统不间断运行10天后，工作状态仍然正常。
3．4 文件系统测试
系统能够支持对坏块敏感的文件系统squashfs、cramfs，其测试案例均通过。这表明该坏块管理方法能有效管理NAND Flash。

4 总结
本文提出了一种基于嵌入式Linux整套系统的NAND Flash坏块管理实现方案，并详细介绍其坏块映射算法。此方案目前已经应用到数字电视开发平台。在系统平台上的相关坏块动态产生、突然掉电等大量测试表明此方案稳定可靠。