CN101546337A

CN101546337A - 存储器系统和数据访问方法

Info

Publication number: CN101546337A
Application number: CN200910126489A
Authority: CN
Inventors: 徐东永
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2009-09-30
Also published as: US20090240750A1; KR20090101665A

Abstract

本发明公开了一种存储器系统和数据访问方法，所述存储器系统包括存储装置(例如，硬盘或闪存)。所述存储器系统包括：存储装置，存储元数据；文件系统，产生并管理与元数据相关联的提取数据；高速缓存存储器，临时地存储提取数据。文件系统参照存储在高速缓存存储器中的提取数据访问存储装置的元数据。

Description

存储器系统和数据访问方法

本申请要求于2008年3月24日提交到韩国知识产权局的第10-2008-0026950号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

本发明涉及存储器系统。具体地讲，本发明涉及一种包括数据存储装置(例如，硬盘或闪存)的存储器系统以及一种相关的数据访问方法。

背景技术

一般的数据处理系统通常采用存储并便于访问与文本、图像和/或音频信息有关的数据的数据存储装置。传统上，硬盘或闪存被用于实现这样的存储装置。

结合有存储装置的个人计算机和消费电子设备通常采用被设计为便于数据的存储和后继访问的一个或多个文件系统。即，传统的文件系统由软件控制，并且创建数据结构和访问协议，其中，通过访问协议从存储装置读取数据以及将数据写入存储装置。通常在文件系统中使用所谓的文件分配表(FAT)。

如所通常使用的那样，FAT以数字的形式指示存储在存储装置之内的数据文件的位置。组成的操作系统(OS)可参照FAT来识别存储在存储装置上的特定文件、文件簇和/或相关的索引以及目录。

图1是示出用于包括至少一个FAT的传统文件系统的一个可行结构的示意图。参照图1，FAT文件系统包括：主引导记录(MBR)区域(field)、分区引导记录(PBR)区域、第一FAT(FAT#1)、第二FAT(FAT#2)以及包括文件和/或目录的簇区域。

在示出的示例中，MBR存储在存储装置(例如，硬盘)的第一扇区中。MBR包含引导代码和分区信息。PBR区域存储关于每个分区的信息。例如，PBR可包含每个扇区的字节数、每个簇的扇区数、FAT的数量以及与根目录相关联的第一扇区。FAT#1存储指示哪个扇区存储文件的簇链信息。簇是可分配给一个文件的最小存储单元。因此，簇可被称为“分配单元”。FAT#1可与FAT#2具有相同的内容。即，在FAT#1可能被破坏的情况下，FAT#2可作为备份。

簇文件可存储文件、目录以及目录项。目录项中存储有：文件或目录所位于的第一个簇、属性、创建时间、大小以及文件或目录名。如果存在来自主机的文件访问请求，则文件系统参照目录项来访问请求的文件。

然而，目录项可以不按照规则的顺序布置在目录中。为了确定请求的文件的名称，例如，必要时可以扫描目录项的整个列表。然而，随着存储在存储装置上的文件数量的增加，相应的目录项的数量变得很大。随着目录项的数量的增加，扫描目录项的列表需要的时间也增加。这样，扫描目录项的列表所需的时间长度会导致存储器系统的性能下降。

发明内容

本发明的实施例涉及一种存储器系统，该存储器系统具有存储装置并且能够通过至少部分地提取与目录项相关联的信息并将其存储在高速缓存存储器中来对目录项进行定位。

在一个实施例中，本发明提供一种存储器系统，所述存储器系统包括：存储装置，存储元数据；文件系统，产生并管理从元数据至少部分地提取的提取数据；高速缓存存储器，临时地存储提取数据，其中，文件系统参照存储在高速缓存存储器中的提取数据访问存储装置的元数据。

在另一实施例中，本发明提供一种存储器系统的访问方法，所述存储器系统具有存储装置，所述存储装置存储多个数据文件和元数据，所述元数据指示多个数据文件的每个的位置，所述方法包括：从元数据产生提取数据；将提取数据临时地存储在高速缓存存储器中；参照存储在高速缓存存储器中的提取数据访问存储装置的元数据。

附图说明

图1是示出传统FAT文件系统的一个可行结构的示图；

图2是根据本发明的实施例的存储器系统的一个可行硬件结构的框图；

图3是示出图2的目录项的一个可行格式的框图；

图4是示出根据本发明的实施例的一种部分地提取文件名的方法的示意图；

图5是示出图2示出的高速缓存存储器的一个可行配置的表；

图6是概括根据本发明的实施例的存储器系统的一种可行的高速缓存项产生方法的流程图；

图7是概括根据本发明的另一实施例的存储器系统的一种可行的高速缓存项产生方法的流程图；

图8是概括根据本发明的实施例的存储器系统的一种可行的文件访问方法的流程图；

图9是概括根据本发明的另一实施例的存储器系统的一种可行的文件访问方法的流程图。

具体实施方式

现在，将参照附图更详细地描述本发明的实施例。然而，可以以不同的形式实现本发明，并且本发明不应被理解为仅限于示出的实施例。相反，示出这些实施例作为教导示例。贯穿附图和说明书，相同的标号用于指示相同或相似的元件、部件和方法步骤。

图2是根据本发明的实施例的存储器系统的一个可行硬件结构的框图。参照图2，存储器系统通常包括：存储装置110、文件系统120和高速缓存存储器130。还与存储器系统组件相关联地示出主机140(例如，微处理器、控制器或存储器控制器)。

在示出的实施例中，存储装置110包括存储与目录项相关联的数据的数据存储元件(例如，闪存单元和/或硬盘部分)。该数据存储元件被共同地表示为目录项区域112，并且对于它们的布置可以为连续或不连续。其他存储器元件被表示为簇区域114。例如，目录项区域112包括多个目录项。目录项的结构可根据设计而改变，但通常包含特定的“属性”，例如，文件名、文件大小、文件位置等。目录项可以是一种元数据。例如，簇区域114包括多个簇。例如，每个簇可用于存储数据文件。

文件系统120至少部分地提取多个目录项，并将提取的目录项存储在高速缓存存储器130中。在这样的配置中，高速缓存存储器130存储多个相应的高速缓存项。在本发明的一个实施例中，每个高速缓存项包括从一个或多个目录项提取的信息。在下文中将参照图5来描述高速缓存项的一个可行结构。

图3是示出图2所示的多个目录项之一的一个可行格式的示意图。参照图3，目录项的长度为32字节。在示出的示例中，各个字节块之上的数字表示“偏移量”，而每个字节块之内的数字表示字节块的大小。示出的目录项包括这样的信息，例如，文件名(DIR_Name)、第一簇的位置(DIR_FstClusHI或DIR_FstClusLO)以及文件大小(DIR_FileSize)。当目录项可包括关于很多其他的文件属性的信息时，上述示例对于下面仅通过特定示例来教导更上位的概念的解释来说被认为是足够的。

在示出的示例中的文件名(DIR_Name)的大小为11字节。一些文件名可被划分为文件名和扩展。第一簇的位置(“DIR_FstClusHI”和“DIR_FstClusLO”)总共具有4字节的大小。第一簇的位置指示存储的数据文件的第一个簇的位置。文件大小(DIR_FileSjze)的大小为4字节。文件大小标识以规定的单位(例如，字节)度量的数据文件的相应大小。

根据示出的本发明的实施例，文件系统至少部分地提取文件名(作为文件属性的一个示例)，并将提取的文件名存储在高速缓存存储器130中。将参照图4描述在文件系统内部分地提取文件名的一种可行方法。

图4是示出根据本发明的实施例的至少部分地提取文件名的一种可行方法的示意图。在图4中，假设针对具有文件名(DIR_Name)为“California.jpg”的数据文件执行所述提取方法。该文件名(DIR_Name)被划分为文件名和扩展。即，“California”是文件名，“jpg”是扩展。在本发明的一个相关的实施例中，所述方法从文件名提取末尾字符“L”、首字符“F”、偏移量“O”以及文件名长度“S”。这里，偏移量表示与数据文件相应的目录项的位置。但是，本发明不仅限于该方式。例如，可以从文件名的任意次序的字符提取偏移量。

如图4所示，从“California.jpg”提取“aC2510”，其中，“a”是文件名的末尾字符，“C”是首字符，“25”是偏移量，“10”是文件名长度。在本发明的一个实施例中，提取的数据文件值“aC25100”在高速缓存存储器130中形成相应的高速缓存项。现在将结合图5描述高速缓存存储器130的一个可行配置。

图5是包含图2示出的高速缓存存储器配置的表。参照图2和图5，高速缓存存储器130存储多个高速缓存项。每个高速缓存项包括末尾字符“L”、首字符“F”、偏移量“O”以及文件名长度“S”。如上所述，偏移量表示与数据文件相应的目录项的位置。例如，“aC2510”的含义为：与文件名的末尾字符为“a”、文件名的首字符为“C”、文件名长度为“10”的数据文件相应的目录项位于第25簇。

如果存在来自主机140的文件访问，则文件系统120在至少部分地提取请求的文件名之后将请求的文件名与连续的高速缓存项进行比较。

如果提取的文件名与高速缓存项相同，则文件系统120参照高速缓存项的偏移量访问存储装置110的相应的目录项。然后，文件系统120将请求的文件名与目录项的文件名进行比较。如果目录项的文件名与请求的文件名相同，则文件系统120参照目录项的数据文件位置访问相应的数据文件。如果目录项的文件名与请求的文件名不相同，则文件系统120重复地提取请求的数据文件名，并将请求的文件名与下一高速缓存项进行比较。

图6是概括根据本发明的实施例的存储器系统的一种可行的高速缓存项产生方法的流程图。

在第一步骤(S110)，文件系统120扫描存储装置110的目录项区域112。即，文件系统120从目录项区域112检测文件名及其对应的目录项的位置。

随后，文件系统120部分地提取检测的文件名，并将提取的文件名转换为高速缓存项(S120)。使用文件系统120来至少部分地提取文件名的方法可根据设计而改变，也可以是前面图4示出的示例。

然后，文件系统120以图5示出的表的形式将高速缓存项存储在高速缓存存储器130中(S130)。如上所述，偏移量指示与数据文件相应的目录项的位置。

图7是概括根据本发明的另一实施例的用于存储器系统的一种高速缓存项产生方法的流程图。

首先，文件系统120扫描存储装置110的目录项区域112(S210)。即，文件系统120从目录项区域112检测文件名及其相应的目录项的位置。

然后，文件系统120至少部分地提取检测的文件名，并将提取的文件名转换为高速缓存项(S220)。已经在前面结合图4描述了可由文件系统部分地提取文件名的方法。

然后，文件系统120以图5示出的表的形式将高速缓存项存储在高速缓存存储器130中(S230)。

然后，文件系统120将高速缓存项存储在存储装置110的任意文件中(S240)。因此，可允许将高速缓存项从存储装置110加载到高速缓存存储器130中，而不需要每次访问存储器系统时创建高速缓存项。结果，存储器系统在不重复和不必要地产生高速缓存项的情况下可更有效地操作。

图8是概括根据本发明的实施例的用于存储器系统的一种文件访问方法的流程图。

首先，文件系统120扫描高速缓存存储器130，以搜索与请求的数据文件相应的高速缓存项(S310)。如果找到与请求的数据文件相应的高速缓存项，则随后文件系统120参照该相应的高速缓存项的偏移量访问存储装置110中的目录项(S320)。然后，文件系统120参照目录项的簇位置信息访问数据文件(S330)。

图9是概括根据本发明的实施例的用于存储器系统的一种文件访问方法的流程图。

首先，文件系统120扫描高速缓存存储器130，以搜索与请求的数据文件相应的高速缓存项(S410)。然后，确定是否找到与请求的数据文件相应的高速缓存项(S420)。如果文件系统120检测到与请求的数据文件相应的高速缓存项，则执行步骤S430，否则，执行步骤S440。当高速缓存存储器130的容量小时，可能出现找不到与请求的数据文件相应的高速缓存项的情况。

文件系统120参照该相应的高速缓存项的偏移量访问存储装置110的目录项(S430)。否则，文件系统120扫描存储装置110的目录项区域112(S440)。

然后，文件系统120参照目录项的簇位置信息访问数据文件(S450)。

根据本发明的实施例的存储器系统在相应的高速缓存存储器130中至少部分地提取目录项的信息(例如，文件名)。如果存在主机140的数据文件请求，则系统120针对高速缓存存储器130检测与请求的数据文件相应的目录项的位置信息。然后，文件系统120参照检测到的位置信息访问目录项。如果高速缓存存储器130不包括与请求的数据文件相应的高速缓存项，则文件系统120扫描存储装置110的目录项区域112。最终，文件系统120参照目录项访问数据文件。

如上所述，通过将目录项的信息部分地存储在高速缓存存储器中，缩短了搜索目录项的时间。此外，通过将目录项的信息部分地存储在高速缓存存储器中，减少了所需的高速缓存存储器的容量。结果，提高了存储器系统的集成密度。

上面公开的主题被认为是示例性的，而非限制性的，权利要求意在覆盖落入本发明的范围内的所有修改、增加和其他实施例。因此，为了法律允许的最大范围，本发明的范围由权利要求及其等同物的可允许的最宽的解释确定，而不应由上述详细描述来限制或限定。

Claims

1、一种存储器系统，包括：

存储装置，存储元数据；

文件系统，产生并管理从元数据至少部分地提取的提取数据；

高速缓存存储器，临时地存储提取数据，

其中，文件系统参照存储在高速缓存存储器中的提取数据访问存储装置的元数据。

2、如权利要求1所述的存储器系统，其中，元数据对应于数据文件，每个元数据包括数据文件的文件名以及在存储装置内数据文件的位置。

3、如权利要求2所述的存储器系统，其中，与数据文件相关联的每个提取数据包括所述文件名的部分和在存储装置内元数据的位置。

4、如权利要求3所述的存储器系统，其中，所述文件名的部分包括从所述文件名选择的至少一个字符。

5、如权利要求4所述的存储器系统，其中，提取数据还包括文件名的长度值。

6、如权利要求5所述的存储器系统，其中，文件系统将文件名的首字符、文件名的末尾字符和文件名的长度值以及与数据文件相应的元数据的位置存储在高速缓存存储器中。

7、如权利要求6所述的存储器系统，其中，文件系统将文件名部分和与数据文件相应的元数据的位置存储在存储装置中。

8、如权利要求2所述的存储器系统，其中，文件系统扫描存储在高速缓存存储器中的提取数据的列表，以识别与主机请求的目标数据文件相应的元数据的位置。

9、如权利要求8所述的存储器系统，其中，文件系统参照元数据的位置访问存储装置的元数据。

10、如权利要求9所述的存储器系统，其中，文件系统参照存储在元数据中的数据文件的位置访问存储装置的数据文件。

11、如权利要求8所述的存储器系统，其中，如果在扫描高速缓存存储器中的提取数据之后没有识别到与目标数据文件相应的元数据，则文件系统继续扫描存储装置的元数据。

12、如权利要求11所述的存储器系统，其中，文件系统参照存储在元数据中的数据文件的位置访问存储装置的数据文件。

13、一种存储器系统的访问方法，所述存储器系统具有存储装置，所述存储装置存储多个数据文件和元数据，所述元数据指示多个数据文件的每个的位置，所述方法包括：

从元数据产生提取数据；

将提取数据临时地存储在高速缓存存储器中；

参照存储在高速缓存存储器中的提取数据访问存储装置的元数据。

14、如权利要求13所述的访问方法，还包括：

参照存储在元数据中的相应的数据文件位置访问多个数据文件中的数据文件。

15、如权利要求14所述的访问方法，其中，元数据包括多个数据文件的每个的文件名，产生提取数据的步骤包括：

从文件名提取末尾字符；

从文件名提取首字符；

提取与数据文件相关的元数据的位置；

提取数据文件的长度。

16、如权利要求13所述的访问方法，还包括：

将提取数据存储在存储装置中。

17、如权利要求13所述的访问方法，还包括：

扫描存储在高速缓存存储器中的提取数据，以识别与主机请求的目标数据文件相应的元数据的位置。

18、如权利要求17所述的访问方法，还包括：

参照元数据的位置访问存储装置的元数据。

19、如权利要求17所述的访问方法，还包括：

在从高速缓存存储器扫描提取数据之后，如果没有识别到与目标数据文件相应的元数据，则继续扫描存储装置的元数据。