十萬(wàn)次掉電測(cè)試是怎樣煉成的？
少年，不得了了，出大事了！
“監(jiān)測(cè)了一個(gè)月的數(shù)據(jù)，昨晚碰上意外斷電，F(xiàn)lash盤里數(shù)據(jù)全沒了！怎么辦？”
“客戶設(shè)備意外停電，來(lái)電后Flash盤里的程序都沒了！怎么辦？”
“系統(tǒng)掉電后，flash盤里目錄全部變亂碼了！怎么辦？”
這些問(wèn)題的罪魁禍?zhǔn)拙褪荈lash文件系統(tǒng)不具備掉電保護(hù)特性。
數(shù)據(jù)安全日益重要，而文件系統(tǒng)卻依然我行我素不管掉電過(guò)程中文件的死活，這怎么能忍！
致遠(yuǎn)不能忍！
不過(guò)光有一腔熱血是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，解決問(wèn)題還需進(jìn)行全面細(xì)致的調(diào)研。Nand Flash在擦除和寫入過(guò)程中發(fā)生掉電在實(shí)際應(yīng)用中是極有可能發(fā)生的，那么在NandFlash擦除/寫入時(shí)掉電會(huì)發(fā)生什么呢？為什么會(huì)造成如此惡劣的影響呢？下面我們來(lái)一一剖析。
以8位 SLC工藝的NandFlash寫操作為例，掉電時(shí)寫到怎樣就是怎樣。譬如寫入0x01 0x02 0x03 0x04,寫到0x03時(shí)斷電，此時(shí)FLASH中有如下可能：
如果是MLC結(jié)構(gòu)，同樣寫到0x3，那可能結(jié)果就是：
理想很美好，現(xiàn)實(shí)很骨感，寫入0x03都能蹦出這么多種情況，實(shí)際應(yīng)用中的突發(fā)掉電造成的結(jié)局就更千奇百怪了。那如果在文件系統(tǒng)中沒有相應(yīng)的預(yù)防措施會(huì)發(fā)生什么慘案呢？
WinCE內(nèi)核中，文件系統(tǒng)版本主要包括 exFAT，F(xiàn)AT32，F(xiàn)AT16，這幾個(gè)文件系統(tǒng)都不具備掉電保護(hù)功能。以FAT32文件系統(tǒng)為例，我們放慢鏡頭，仔細(xì)觀察在Flash寫操作過(guò)程中到底發(fā)生了什么。
上圖是FAT32文件系統(tǒng)讀取文件示意圖，簇是 FAT32 進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的最小單位，文件按照鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，F(xiàn)AT表項(xiàng)中存儲(chǔ)了下一個(gè)簇號(hào)，文件系統(tǒng)根據(jù)FAT表項(xiàng)中存儲(chǔ)的簇號(hào)獲取下一個(gè)簇，直至文件讀取完成。
現(xiàn)在我們向文件末尾添加一些數(shù)據(jù)，文件系統(tǒng)將會(huì)為文件分配新的簇，將FAT表項(xiàng)內(nèi)容改寫為新的簇號(hào)，將新添加的數(shù)據(jù)寫入到下一簇號(hào)的數(shù)據(jù)區(qū)中，如此往復(fù)直至文件保存完成。
等等，說(shuō)好的慢鏡頭呢？ 我們是不是錯(cuò)過(guò)了什么？
鏡頭回到最開始，文件系統(tǒng)為文件分配新的簇，F(xiàn)lash對(duì)新分配的簇進(jìn)行擦除操作，完成后寫入新的數(shù)據(jù)內(nèi)容。完成數(shù)據(jù)塊的寫入后，改寫FAT表項(xiàng)內(nèi)容為下一個(gè)簇號(hào)，如此往復(fù)直至文件全部保存完成。
那么問(wèn)題來(lái)了，如果在寫入數(shù)據(jù)塊過(guò)程中發(fā)生斷電，F(xiàn)AT表還沒來(lái)得及更改，那是不是就意味著新修改的內(nèi)容沒有被保存？回答是肯定的，當(dāng)然這也是最幸運(yùn)情況之一了，因?yàn)椴]有對(duì)原文件造成損壞，只是丟失了新添加的內(nèi)容而已。
如果掉電恰好發(fā)生在操作FAT表、目錄區(qū)呢，是不是有毛骨悚然的感覺？
WinCE默認(rèn)的文件系統(tǒng)面對(duì)突發(fā)的掉電這么無(wú)助，難道我們只能袖手旁觀？
不！
致遠(yuǎn)WinCE平臺(tái)為了支持文件系統(tǒng)掉電保護(hù)功能，在文件系統(tǒng)中加入了TFAT特性，同時(shí)在驅(qū)動(dòng)中添加掉電保護(hù)功能代碼。為了驗(yàn)證TFAT特性和掉電保護(hù)功能代碼的實(shí)用性，我們?yōu)閃inCE平臺(tái)量身打造了Flash掉電測(cè)試方案。
使用智能定時(shí)器控制被測(cè)設(shè)備電源，使用測(cè)試軟件A監(jiān)測(cè)文件系統(tǒng)狀況，測(cè)試軟件B進(jìn)行數(shù)據(jù)拷貝操作，在拷貝過(guò)程中對(duì)設(shè)備隨機(jī)斷電，如此往復(fù)以模擬Flash寫入時(shí)掉電，軟件運(yùn)行流程如下圖所示。
寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來(lái)，經(jīng)過(guò)一個(gè)月漫長(zhǎng)的測(cè)試，測(cè)試次數(shù)約達(dá)10~12萬(wàn)次，若未出現(xiàn)失敗信息則可為該平臺(tái)發(fā)放Flash掉電測(cè)試通過(guò)許可證，自此仗劍走天涯！
