CN101799741A - 存储数据读取装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种存储数据读取装置，包括：第一存储模块，用于存储第一数据，其中第一存储模块具有第一读取速度；第二存储模块，用于存储第二数据，第二数据与至少一部分第一数据相同，其中第二存储模块具有第二读取速度，且第二读取速度大于第一读取速度；请求获取模块，用于获取对第三数据的读取请求，第三数据与至少一部分所述第一数据相同。使用根据本发明的存储数据读取装置，可以在加速数据访问速度的同时显著地降低生产成本。

Description

存储数据读取装置和方法
技术领域
本发明涉及数据读取及写入领域，尤其涉及一种应用能够提升读取速度的存储数据读取装置和方法。
背景技术
由于对于旋转式磁盘的访问存在寻道时间，约为4ms至10ms，在对小文件进行随机读取的情况下，约有95％以上的时间用于寻道。而flash介质的存储设备，由于没有机械装置，所以几乎不存在寻道时间，文件从flash介质的存储设备上读出就比从旋转式磁盘读出要快很多。
对于采用价格较便宜的存储介质的U盘，尽管写寿命仅有一万次，但对于其所覆盖的应用来说是足够的，并且成本很低。
统计数据显示，操作系统负载(OS load)有90％的读操作，10％的写操作，大型程序负载有80％的读操作以及20％的写操作。读操作的缓存在提高存储数据的读取性能上中占有更大的比重。
综上所述，需要一种能够提升整体磁盘读取速度的并且成本有所降低的装置和方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种存储数据读取装置和方法，能够在提升存储数据读取性能的同时进一步降低成本。
根据本发明的一个方面，提出了一种存储数据读取装置，其特征在于，包括：第一存储模块，用于存储第一数据，其中第一存储模块具有第一读取速度；第二存储模块，用于存储第二数据，第二数据与至少一部分第一数据相同，其中第二存储模块具有第二读取速度，且第二读取速度大于第一读取速度；请求获取模块，用于获取对第三数据的读取请求，第三数据与至少一部分第一数据相同；读取模块，用于当第二存储模块中也有第三数据时，从第二存储模块中读取第三数据；当第二存储模块中没有第三数据时，从第一模块中读取第三数据。
其中，该装置还包括：判断模块，用于基于文件列表判断第二存储模块是否存在第三数据，并将判断结果输出至读取模块，其中，文件列表存储了用于描述第二数据的信息。
其中，该装置还包括：过滤模块，用于处理第一目标地址，获得第二目标地址，第二目标地址指向第二存储模块，其中第一目标地址是包含在第三数据的读取请求中，第一目标地址指向第一存储模块。
优选地，读取模块基于包括第二目标地址的读取请求，对第二存储模块进行读取操作以判断第二存储模块是否也有第三数据。
优选地，读取模块基于包括第二目标地址的读取请求，对文件列表进行读取，以判断第二存储模块是否也有第三数据并将判断结果输出至读取模块。
其中，第二存储模块按照文件方式来存储第二数据。
其中，第二数据是只读数据。
根据本发明的另一方面，提出了一种存储数据读取方法，其特征在于，包括步骤：获取对第三数据的读取请求，第三数据与至少一部分第一数据相同，第一数据存储于第一存储模块中，第一存储模块具有第一读取速度；当第二存储模块中也有第三数据时，从第二存储模块中读取第三数据，其中，第二存储模块用于存储第二数据，第二数据与至少一部分第一数据相同，第二存储模块具有第二读取速度，且第二读取速度大于第一读取速度。
其中，在获取对第三数据的读取请求之后，还包括步骤：基于文件列表判断第二存储模块是否存在第三数据，并输出判断结果，其中，文件列表存储了用于描述第二数据的信息。
其中，在获得对第三数据的读取请求之后，还包括步骤：处理第一目标地址，获得第二目标地址，第二目标地址指向第二存储模块，其中第一目标地址是包含在第三数据的读取请求中，第一目标地址指向第一存储模块。
其中，还包括步骤：基于包括第二目标地址的读取请求，对第二存储模块进行读取操作以判断第二存储模块是否也有第三数据。
其中，还包括步骤：基于包括第二目标地址的读取请求，对文件列表进行读取，以判断第二存储模块是否也有第三数据并输出判断结果。
使用根据本发明的存储数据读取装置，由于采用价格相对较低的第二存储模块来进行只读操作，可以在提升存储数据读取装置性能、加速访问速度的同时显著地降低生产成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是示出了现有的文件访问系统的示意框图；
图2是示出了根据本发明的一个实施例的文件访问系统的示意框图；
图3是示出了图2中根据本发明的一个实施例的流程图；
图4是示出了根据本发明的另一实施例的文件访问系统的示意框图；
图5是示出了图4中根据本发明的另一实施例的流程图；以及
图6是示出了根据本发明的实施例的存储卡与系统进行连接的示意性框图。
具体实施方式
下面参照附图，详细说明本发明的具体实施方式。
图1是示出了现有的文件访问系统的示意框图。I/O管理器106将通过API接口104来自应用程序模块102的文件访问请求IRP(I/Orequest packets，输入/输出请求包)传输至文件系统驱动模块108，然后通过磁盘驱动模块110对磁盘112进行相应的读取和写入操作。
然而，由于对于旋转式磁盘的访问存在寻道时间，约为4ms至10ms，在对小文件进行随机读取的情况下，约有95％以上的时间用于寻道。而flash存储介质的存储卡，由于没有机械装置，所以几乎不存在寻道时间，文件从flash介质的存储设备上读出就比从旋转式磁盘读出要快很多。将只读性质的文件全部放在存储卡上，读取的时候先从存储卡读，就起到了加速硬盘读取性能的目的。由于价格较低的存储卡劣势在于写寿命较短，而在本发明中仅利用其的读取特性，则可以避开此问题。
例如，系统中存在许多不会频繁修改的，比如动态链接库/可执行程序(dll/exe)等文件，不存在修改写入的问题。可以将系统经常访问的文件复制到flash存储介质，比如安全存储卡(SD)上。当系统读取文件的时候，先到SD卡上去找，找不到再到旋转式磁盘，比如硬盘驱动器(HDD)上去找。这样就可以达到加速读操作的目的。由于现在的笔记本电脑都标配有读卡器，因此完全可以利用现有的读卡器，插上SD卡，来充当读高速缓冲存储器(cache)。本发明是基于文件访问的cache，而传统技术是基于扇区访问的cache。
下面，将参照图2详细描述根据本发明的一个实施例，通过存储卡来提升存储数据读取速度的存储数据读取装置，通过使用文件过滤驱动，对操作系统对磁盘的读写操作进行拦截操作，先检查要访问的文件在SD上有没有备份，如果有相应数据就直接从SD卡上读出，没有则将操作继续传递给磁盘。注意，这里SD卡上文件是HDD上文件的复制，所以即使在储存卡被拔掉或损坏的情况下，也不会对系统造成影响。图2是根据本发明的一个实施例的文件访问系统的示例性框图。如图2所示，相对于图1中所述的传统的文件访问系统，根据本发明的实施例，增加了读取模块208，其包括文件系统过滤驱动单元。
根据本发明的文件系统过滤驱动单元可以通过两种方式来实现提升磁盘性能的效果。下面将参考附图2至图4对其进行详细描述。
图2示出了方法一的示例性框图：请求获取模块(未示出)监视通过API接口模块204以及I/O管理器206的来自应用程序模块202的文件访问请求IRP，文件系统过滤驱动单元修改IRP中的文件访问的路径到存储卡218，然后发送给下层的文件系统驱动模块210。文件系统驱动模块210接收到修改后的IRP后，通过存储卡驱动单元214到存储卡218进行读取。如果读取成功，则说明存储卡218上有该文件。若读取不成功，返回错误信息。文件系统过滤驱动单元判断返回的IRP信息，如果是读取成功就返回上层；如果失败，则将IRP的路径修改回来，重新送回下层的文件系统驱动模块210，并通过磁盘驱动单元212到硬盘216读取文件。
图3是示出了方法一的流程图。如图3所示，请求获取模块在收到上层的IRP之后(步骤S302)，文件驱动系统过滤单元对IRP的访问路径进行修改，使其指向存储卡(步骤S304)，然后将经修改的IRP传送至下层的文件系统驱动(步骤S306)，当下层的文件系统驱动收到该IRP，并通过存储卡驱动器对存储卡进行读取操作，并将表明存储卡中是否存储了相应的数据的结果返回，此时，文件驱动系统过滤单元对返回结果进行判断(步骤S308)，当结果表示读取成功时，将IRP返回至上层(步骤S310)，否则，将IRP的访问路径修改回来(步骤S312)，并将IRP传输至下层的文件系统驱动器(步骤S314)以使用磁盘驱动器对磁盘进行读取操作，并将IRP返回给上层(步骤S316)。
文件系统过滤驱动单元所采用的方法二为：文件系统过滤驱动单元会对文件列表进行读取，该文件列表存储了用于描述存储卡中所存储数据的相关信息(诸如，文件名称、文件标识符等)，并且该文件列表可以存储在存储卡、HDD、以及任何可以被读取模块208所读取的位置。因此，当请求获取模块(未示出)获得通过图2中的API接口模块204以及I/O管理器206的来自应用程序模块202的文件访问请求IRP，文件系统过滤驱动单元会对IRP的访问路径进行修改，使其指向存储卡与此同时取出IRP中要访问的文件的文件名，然后在文件列表中查找，如果文件列表中具有对应的数据，则将经修改的IRP传送至下层的文件系统驱动，当下层的文件系统驱动收到该IRP，通过存储卡驱动器对存储卡进行读取操作，读取相应的文件数据。否则，将IRP的访问路径修改回来，并将IRP传输至下层的文件系统驱动器以使用磁盘驱动器对磁盘进行读取操作，并将IRP返回给上层。
图4示出了根据本发明的另一实施例的文件访问系统的示意性框图。图4与图2中的不同之处仅在于读取模块包括判断单元来代替文件系统过滤单元。其详细的工作流程将参考图5做出解释。图5是图4中所示的根据本发明的另一实施例的文件访问系统的流程图。如图5所示，请求获取模块(未示出)在收到上层的IRP之后(步骤S502)，图4中的读取模块408监视通过API接口模块404以及I/O管理器406的来自应用程序模块402的文件访问请求IRP，取出IRP中要访问的文件的文件名(步骤S504)，然后通过判断单元在文件列表(其存储了用于描述存储卡中所存储的数据的诸如文件名称、标识符等信息)中查找，如果查找到对应的信息，则判断单元输出表明存储卡418上有该文件的判断结果(步骤S508，是)，并修改IRP中的文件访问的路径到存储卡518(步骤S510)，然后发送给下层的文件系统驱动模块510(步骤S512)。文件系统驱动模块510接收到修改后的IRP后，通过存储卡驱动单元514到存储卡518进行读取。若查找不到(步骤S508，否)，则不在修改路径，直接将IRP发送给下层的文件系统驱动模块510(步骤S512)。并通过磁盘驱动单元512到硬盘516读取文件，并将IRP返回给上层(步骤S514)。
目前，旋转式磁盘的数据读写速度大概在100MB/s左右。新的USB 3.0标准，接口速度可以达到300MB/s。新的SD标准(SDXC)，将SD卡的接口速度提高到300MB/s。因此存储卡的数据读写速度已经远大于旋转式磁盘的数据读写速度。虽然目前存储卡SD的接口速度约为25MB/S，但可以通过桥接芯片(如图4所示)并联多个SD卡(例如，并联六个SD卡，则接口速度达到120MB/s)组成RAID工作模式来提高接口速度，通过例如SATA接口与系统连接，进行数据传输。
图6示出了根据本发明的实施例的存储卡与系统进行连接的数据传输链路示意性框图。如图6所示，存储卡可以是一个，也可以是多个。在存在N(N≥2)个卡的情况下，数据读出的带宽就是一个的N倍。桥接芯片602负责将多个卡协同起来同时工作。比如组成RAID工作模式。
尽管上面以SD卡作为存储卡，来描述了本发明的实施例，但本发明并不限于此，还可以使用诸如SDHC，CF卡，microSD，TF，MMC，XD，miniSD，记忆棒、SDXC、xFast等存储介质；并且本发明中的数据传输链路并不限于基于USB接口的传输链路，还可以包括诸如基于SATA接口、PCIe接口、ExpressCard接口的数据传输链路。
综上所述，本发明提供了一种存储数据读取装置。在该装置中，采用存储卡作为读取cache，实现了读取速度的提升，并有效地降低了生产成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则的范围内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种存储数据读取装置，其特征在于，包括：
第一存储模块，用于存储第一数据，其中所述第一存储模块具有第一读取速度；
第二存储模块，用于存储第二数据，所述第二数据与至少一部分所述第一数据相同，其中所述第二存储模块具有第二读取速度，且所述第二读取速度大于所述第一读取速度；
请求获取模块，用于获取对第三数据的读取请求，所述第三数据与至少一部分所述第一数据相同；
读取模块，用于当所述第二存储模块中也有所述第三数据时，从所述第二存储模块中读取所述第三数据；当所述第二存储模块中没有所述第三数据时，从所述第一模块中读取所述第三数据。
2.根据权利要求1所述的存储数据读取装置，其特征在于，所述装置还包括，判断模块，用于基于文件列表判断所述第二存储模块是否存在所述第三数据，并将判断结果输出至所述读取模块，其中，所述文件列表存储了用于描述所述第二数据的信息。
3.根据权利要求1所述的存储数据读取装置，其特征在于，所述装置还包括，过滤模块，用于处理第一目标地址，获得第二目标地址，所述第二目标地址指向所述第二存储模块，其中所述第一目标地址是包含在所述第三数据的读取请求中，所述第一目标地址指向所述第一存储模块。
4.根据权利要求3所述的存储数据读取装置，其特征在于，所述读取模块基于包括所述第二目标地址的所述读取请求，对所述第二存储模块进行读取操作以判断所述第二存储模块是否也有所述第三数据。
5.根据权利要求3所述的存储数据读取装置，其特征在于，所述读取模块基于包括所述第二目标地址的所述读取请求，对所述文件列表进行读取，以判断所述第二存储模块是否也有所述第三数据并将判断结果输出至所述读取模块。
6.根据权利要求1所述的存储数据读取装置，其特征在于，所述第二存储模块按照文件方式来存储所述第二数据。
7.根据权利要求1所述的存储数据读取装置，其特征在于，所述第二数据是只读数据。
8.一种存储数据读取方法，其特征在于，包括步骤：
获取对第三数据的读取请求，所述第三数据与至少一部分第一数据相同，所述第一数据存储于第一存储模块中，所述第一存储模块具有第一读取速度；
当第二存储模块中也有所述第三数据时，从所述第二存储模块中读取所述第三数据；
其中所述第二存储模块用于存储第二数据，所述第二数据与至少一部分所述第一数据相同，所述第二存储模块具有第二读取速度，且所述第二读取速度大于所述第一读取速度。
9.根据权利要求8所述的存储数据读取方法，其特征在于，在所述获取对第三数据的读取请求之后，还包括步骤：基于文件列表判断所述第二存储模块是否存在所述第三数据，并输出判断结果，其中，所述文件列表存储了用于描述所述第二数据的信息。
10.根据权利要求8所述的存储数据读取方法，其特征在于，在所述获得对第三数据的读取请求之后，还包括步骤：处理第一目标地址，获得第二目标地址，所述第二目标地址指向所述第二存储模块，其中所述第一目标地址是包含在所述第三数据的读取请求中，所述第一目标地址指向所述第一存储模块。
11.根据权利要求10所述的存储数据读取方法，其特征在于，还包括步骤：基于包括所述第二目标地址的所述读取请求，对所述第二存储模块进行读取操作以判断所述第二存储模块是否也有所述第三数据。
12.根据权利要求10所述的存储数据读取方法，其特征在于，还包括步骤：基于包括所述第二目标地址的所述读取请求，对所述文件列表进行读取，以判断所述第二存储模块是否也有所述第三数据并输出判断结果。
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