CN101893999A - 一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统 - Google Patents

Abstract

本发明的优选实施例提供了一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统。本系统在现有的主机和存储设备之间添加一个中间设备，通过该中间设备可以实现对现有的物理存储设备进行虚拟划分，将其划分为多个逻辑设备。这一系统的实施可以将现有的不同种类的存储设备进行集成，使用户只需一个存储设备便能拥有多个不同的存储设备的功能。本发明的有益效果在于：在使用方面，用户可以通过本发明提供的系统，根据需要对存储设备进行任意的虚拟划分，以满足不同用户的个性化需求；在量产方面，本发明将屏蔽不同生产商的量产方法，构建一个统一的平台，极大地降低量产的生产成本，同时使存储设备的功能得到更广泛的应用，其市场应用前景无可估量。

Description

一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统

技术领域

本发明涉及存储设备技术领域，具体涉及一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统。

背景技术

计算机的产生与其快速的发展，为现代人类的资料保存及资源共享提供了极大的方便。但是，现实生活中，经常会出现离开办公室或家里到另一个地方出差、办公，同时需要携带大量的文件、资料或个人私密的文件，而不管是传统的桌上型计算机，还是便携式的手提计算机，都存在着体积大，不便携带的缺点。

为此，抽取式的移动存储设备便产生了，它使储存于存储装置中的大量资料得以随使用者移动。例如CD、DVD、移动硬盘、U盘、MP3、MP4、数码相机等，这些存储设备通常通过各自的接口与计算机间接或直接相连，实现数据的交互。

U盘是目前常用的计算机外设部件，由USB接口、外壳和里面的Flash储存电路构成，体积小，便于携带，使用方便，常用于储存重要的资料。此外，存储卡可以为各种移动设备提供扩展存储功能。例如，移动终端中可以通过存储卡扩展存储空间，常见的存储卡包括SD、MMC、TF卡等。再例如很多数码相机、MP3、MP4等数码设备也可以通过存储卡扩展存储空间。

制造商在U盘或存储卡完成硬件生产和组装后，还需要对U盘或存储卡进行量产程序才能投入市场。现有技术对存储卡进行量产的方法包括：采用专用量产机，向U盘或存储卡发出扫描U盘或存储卡中坏块的私有命令；将扫描到的坏块信息和相关信息由专用量产机通过私有命令写入U盘或存储卡中Flash的隐藏区域。其中相关信息包括芯片的规格、物理参数、配置信息、接口类型信息等。

然而，由于不同制造商生产的U盘或存储卡中芯片类型、采用的命令类型等不同，因此，发出扫描坏块命令，写入坏块信息和相关参数到U盘或存储卡中，必须采用与之相适应的私有命令。而不同的私有命令所需要的量产机不同。例如，有的制造商对U盘或存储卡进行量产时，根据其特有的私有命令，需要专门的可编程逻辑门阵列，或者是复杂可编程逻辑器件，或者是专门设计的中央处理器。这些专门的设备对应的量产机也是专用的。于是，需要采用与私有命令对应的专用量产机来执行这一方法。这样，不仅没有统一的U盘或存储卡量产方法，通用性差，而且由于专用量产机价格高昂导致现有量产方法成本较高。

CN200710128445.8公开了一种存储卡的量产方法，采用普通读卡器即可实施对存储卡坏块的扫描，并将扫描到的坏块信息与相关信息写入存储卡中的隐藏区域，降低了存储卡量产的成本。

CN200810170863.8公开了一种具有独立的双物理盘的U盘，U盘内部包括两套独立的储存电路，两套储存电路通过一个HUB连接到同一个USB接口，提高了U盘的可靠性。

CN200710135056.8提供了从移动存储设备启动多操作系统的组合装置及方法，使用户可以从一个手提的存储设备而运行多操作系统，生成、管理和修改磁盘分区，轻松地运行多语言环境，设置和管理模拟或测试环境，在不需要关机和关闭应用程序的情况下进行操作系统间切换。

众多存储设备的出现，虽然丰富了人们存储数据的手段，但是也为使用者带来诸多不便，用户不得不根据需要携带不同介质的存储设备，以满足相应的功能，如同时携带DVD碟片、移动硬盘等。因此，人们迫切需要一种技术，使用户只需要携带一个设备，便能够替代其他存储设备实现相应的功能。

发明内容

本发明实施例要解决的问题是提供一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统，以解决现有技术中无法实现用一种存储设备替代其他不同类型的存储设备的缺陷，完成不同类型的存储设备应有的功能。例如，用户可以根据需要将CD、DVD、ZIP、硬盘分区等功能通过自定义配置，集成于一个U盘中，完成后，用户只需要携带该U盘即可实现其他存储设备对应的功能。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供了一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统，包括以下模块：

A.主机模块，用于与存储设备进行交互，实现数据的读写功能；所述主机模块包括任何具有微机或单片机功能的设备；

B.中间设备模块，与主机模块和存储设备模块相连，用于将一个物理存储设备虚拟划分为一个或多个逻辑设备；

C.存储设备模块，通过中间设备接收主机发送的指令，实现与主机之间进行通信，并能够接收中间设备发送的命令，将存储设备虚拟划分为一个或多个逻辑设备，生成并存储逻辑设备配置信息表；

D.接口模块，用于连接存储设备模块与中间设备模块、中间设备模块与主机模块之间的通信和数据传输。

进行虚拟划分时，主要是通过虚拟LUN实现。LUN的全称是LogicalUnit Number，也就是逻辑单元号。微机或单片机结构的SCSI总线上可挂接的设备数量是有限的，我们可以用Target ID(也有称为SCSI ID的)来描述这些设备，设备只要一加入系统，就有一个代号，我们在区别设备的时候，只要说几号几号就可以。但是，随着存储设备种类的增多，需要描述的设备是远远超过该数字的，于是引进了LUN的概念，也就是说LUN ID的作用就是扩充了Target ID。每个Target下都可以有多个LUN Device，通常将LUN Device简称为LUN，这样每个设备的描述就由原来的Target x变成Target x LUN y了，显而易见，系统描述设备的能力增强了。

实际上，LUN ID不等于某个设备，只是个号码而已，不代表任何实体属性，在实际应用中，我们碰到的LUN可能是磁盘空间，可能是磁带机，或者是media changer等等。

本发明提供的系统即是通过中间设备虚拟LUN，将一个设备虚拟划分为多个逻辑设备，为每个逻辑设备分配一个LUN号，更有意义的是，可以同时借助本发明的中间设备对已虚拟划分的逻辑设备的LUN属性信息进行设置和修改，用户虚拟划分完毕并设置了逻辑设备配置信息后，一个物理存储设备便能够在主机端显示为多个设备，在使用上相当于同时拥有多个不同类型的设备，极大地提高了工作效率，节约了用户的使用成本，提高了工作效率和生产效率。

本发明的有益效果在于：

(1)通过本发明提供的中间设备，生产厂商可以将其集成于主板上或集成于存储设备中或做成独立产品；

(2)用户可以通过本发明提供的系统，根据需要对存储设备进行任意的虚拟划分，以满足不同用户的个性化需求；

(3)在量产方面，本发明将屏蔽不同生产商的量产方法，构建一个统一的平台，极大地降低了量产的生产成本，同时使存储设备的功能得到更广泛的应用，其市场应用前景无可估量。

附图说明

图1是本发明一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统架构图；

图2是本发明虚拟划分过程存储设备数据布局变化图；

图3是本发明主机模块在操作系统下生成或修改配置信息的流程。

具体实施方式

本发明的优选实施例提供了一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统。该系统在现有的主机和存储设备之间添加一个中间设备，通过该中间设备可以实现对现有的物理存储设备进行虚拟划分，将其划分为多个逻辑设备。这一系统的实施可以将现有的不同种类的存储设备进行集成，使用户只需一个存储设备便能拥有多个不同的存储设备的功能。例如，将一个U盘虚拟划分为软驱、光驱、硬盘等几种设备，此时用户的电脑无需有软驱、光驱，更不需要光碟等介质设备，仅通过U盘便能够实现上述各种设备的功能。对于生产商而言，USB移动设备以及存储卡的量产成本一直很高，需要专门的量产工具进行生产，且每个生产厂家量产的私有命令都不一样，给用户的使用也带来极大的不便。而本发明专利的实施则能够很好地解决这一问题，生产商可以将本发明的中间设备集成于主机端或集成于存储设备端或作为独立设备生产，通过该中间设备，便能屏蔽掉各生产厂商不同命令、不同协议结构的信息，使用户可以非常方便地将物理存储设备虚拟划分为多个逻辑设备。本发明的有益效果在于：用户可以通过本发明提供的系统，根据需要对存储设备进行任意的虚拟划分，以满足不同用户的个性化需求；此外，本发明将屏蔽不同生产商的量产方法，构建一个统一的平台，极大地降低了量产的生产成本，同时使存储设备的功能得到更广泛的应用，其市场应用前景无可估量。

图1是本发明一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统架构图。

101是主机模块，该主机可以是微机结构或单片机结构或具有计算处理功能的嵌入式设备等，可以与存储设备模块103进行交互，实现数据的读写功能。

102是中间设备模块，通过104接口模块与主机模块101和存储设备模块103相连，用于将一个物理存储设备虚拟划分为一个或多个逻辑设备。

103是存储设备模块，通过中间设备模块102接收主机101发送的指令，实现与主机之间进行通信，并能够接收中间设备模块102发送的命令，将存储设备103虚拟划分为一个或多个逻辑设备，生成并存储逻辑设备配置信息表。

104接口模块，用于连接存储设备模块103与中间设备模块102、中间设备模块102与主机模块101之间的通信和数据传输。

在生产制造时，中间设备模块102可以做成一个独立的设备，此时的系统结构图如图1(a)所示，这种情况，需要将本发明的中间设备模块做成一个具有双向接口的设备，一个接口连接主机101，另一个接口连接存储设备103。接口可以为USB接口、也可以为IEEE1394接口，或者其他协议接口均可。用户如果想对其存储设备进行逻辑划分，则可以将待划分的存储设备通过本发明的中间设备与主机相连，完成虚拟划分；如果用户不需要对存储设备进行划分，则可以直接与主机相连，提供了灵活性。

中间设备模块102也可以集成于主机模块101中，此时的系统结构图如图1(b)所示，这种情况，只需将本发明的中间设备模块做成一个芯片，集成于主机生产商的主板上，与存储设备生产商无关，可以通过接口协议如USB、IEEE1393、蓝牙等与存储设备相连，连接后，用户便可以对已连接的存储设备进行虚拟划分为多个逻辑设备。当然，用户也可以不进行划分，还可以对已划分的逻辑设备进行修改或复原。

中间设备102也可以集成于存储设备模块103中，此时的系统结构图如图1(c)所示，这种情况，只需将本发明的中间设备模块做成一个芯片，集成于存储设备中，与主机生产商无关，集成后的存储设备可以通过接口协议如USB、IEEE1393、蓝牙等与主机相连，连接后，用户便可以对已连接的存储设备进行虚拟划分为多个逻辑设备。当然，用户也可以不进行划分，还可以对已划分的逻辑设备进行修改或复原。

无论是上述哪种系统结构，中间设备模块102的功能都是一样的，负责接收并解析主机发送的控制命令至逻辑设备，同时接收并解析逻辑设备返回的信息至主机。此外，存储设备并不局限于移动存储设备，可以是固定存储设备和移动存储设备。

固定存储设备包括但不限于通过ATA、SATA、PATA、SCSI协议传输数据的固定硬盘；

移动存储设备包括但不限于通过MMC、SD、TF、USB、IEEE1394、蓝牙协议进行数据传输的U盘、存储卡、手机、数码设备。

在将存储设备进行虚拟划分的具体实施过程中，按照如下步骤进行：

首先，通过中间设备将一个物理存储设备划分为一个或多个分区，每个分区虚拟为一个独立的逻辑设备。在进行虚拟划分时，主要是通过虚拟LUN实现。LUN的全称是Logical Unit Number，也就是逻辑单元号。将一个设备虚拟划分为多个逻辑设备，为每个逻辑设备分配一个LUN号；

其次，设置每个逻辑设备的类型和属性信息，生成逻辑设备配置信息表。该过程即是对已虚拟划分的逻辑设备的LUN属性信息进行设置和修改，用户虚拟划分完毕并设置了逻辑设备配置信息后，一个物理存储设备便能够在主机端显示为多个设备，在使用上相当于同时拥有多个不同类型的设备。例如，用户根据需要将U盘虚拟划分为3个逻辑设备，并将逻辑设备的类型分别命名为软驱、光驱、硬盘；将光驱的属性信息设置为只读，这样用户只需操作该U盘便相当于同时拥有了软驱、光驱和硬盘的功能。

然后，将逻辑设备信息表存储于所述物理存储设备中，通过修改所述逻辑设备配置信息表，实现对逻辑设备功能的变更。在对逻辑设备的信息进行配置后，为了使配置的信息能够在断电后依旧永久保存，因此，本发明在设计时将用户配置的逻辑设备信息生成一个逻辑设备配置信息表，并将其存储于存储设备上，当该存储设备通过本发明的中间设备与主机相连时，中间设备能够自动地解析该存储设备中的逻辑设备配置信息表，解析后将逻辑设备的相关信息显示于主机端。当然，用户也可以对该逻辑设备配置信息表进行修改，如将软驱更改为加密磁盘区，修改完毕后又将保存至存储设备端。

本发明可以有两种运行模式，即原始模式和虚拟模式。

原始模式即编程模式，这时可以访问存储设备上的原始数据，通过软件程序向存储设备写入逻辑设备配置信息。

虚拟模式即工作模式，这时存储设备虚拟为多个设备，配置信息不可访问。

原始模式和虚拟模式的转换可以通过物理/软件的开关，或者通过接入/移除中间设备来实现。

在进行逻辑设备配置时，逻辑设备的类型包括但不限于：TVTRAN1、软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、不同操作系统分区、加密分区、压缩分区等；TVTRAN1是一种虚拟的视频添加设备，用于实现用户与视频之间的互动功能。

逻辑设备的属性包括但不限于：只读、只写、可读可写、加密、压缩等。

图2是本发明虚拟划分过程存储设备数据布局变化图；

在原始模式下，可以访问存储设备上的所有空间，利用这个可以写入配置信息表，对设备进行初始化。

201为系统未初始化时，存储设备上数据的布局，此时存储设备中全部都是空闲空间，空闲空间是指存储设备中未写入任何数据的空间；

当写入初始化的配置信息表后，存储设备上数据的布局分为两个部分，即202配置信息表和203空闲空间；配置信息表通常位于存储设备初始扇区开始的一段连续空间，其后是未写入数据的空闲空间；

当增加一个虚拟分区后，存储设备上数据的布局为204配置信息表、205虚拟分区和206空闲空间；

如果增加多个虚拟分区，则在204配置信息表和206空闲空间之间会存在多个虚拟分区。可以通过配置信息表获知分区的地址并进一步访问各虚拟分区，也可以通过修改配置信息表生成新的虚拟分区或修改或删除已有的虚拟分区。

在虚拟模式下，不能访问原始的存储设备上的所有空间。例如图2中，在虚拟模式下只有虚拟分区的内容可以被访问，而开始的配置信息表和后面的空闲空间，在虚拟模式下是不可见的。

图3是本发明主机模块在操作系统下生成或修改配置信息的流程；

系统首先检测存储设备是否存在；

如果存储设备存在，且存储设备未被初始化，则系统通过中间设备对存储设备进行初始化，写入初始的配置信息表；

写入初始信息表后或存储设备已存在初始信息表，则主机模块通过中间模块与存储模块相连接后会在主机模块端显示当前的虚拟分区信息；

显示出当前的虚拟分区信息后，可以增加/删除虚拟分区；

或可以修改虚拟分区的属性，例如设备类型，只读属性，加密属性等；

然后可以把虚拟分区备份为文件映像，也可以从以前保存的文件映像还原。

用软件配置完毕后，相关信息都保存存储设备的配置信息表里，这时存储设备可以脱离操作系统而独立工作了。上电后，固件程序读出存储设备开始处的配置信息表，并利用它来生成虚拟设备。

本发明通过具体实施例进行说明，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (7)

1.一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统，其特征在于，包括以下模块：

A.主机模块，用于与存储设备进行交互，实现数据的读写功能；所述主机模块包括任何具有微机或单片机功能的设备；

B.中间设备模块，与主机模块和存储设备模块相连，用于将一个物理存储设备虚拟划分为一个或多个逻辑设备；

C.存储设备模块，通过中间设备接收主机发送的指令，实现与主机之间进行通信，并能够接收中间设备发送的命令，将存储设备虚拟划分为一个或多个逻辑设备，生成并存储逻辑设备配置信息表；

D.接口模块，用于连接存储设备模块与中间设备模块、中间设备模块与主机模块之间的通信和数据传输。

2.如权利要求1所述一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统，其特征在于：

所述中间设备模块或者集成于主机模块或者独立存在或者集成于存储设备模块；

所述中间设备模块负责接收并解析主机发送的控制命令至逻辑设备，同时接收并解析逻辑设备返回的信息至主机。

3.如权利要求1所述一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统，其特征在于：

所述存储设备模块包括固定存储设备和移动存储设备；

所述固定存储设备包括但不限于通过ATA、SATA、PATA、SCSI协议传输数据的固定硬盘；

所述移动存储设备包括但不限于通过MMC、SD、TF、USB、IEEE1394、蓝牙协议进行数据传输的U盘、存储卡、手机、数码设备。

4.一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统，其特征在于，所述系统包含两种工作模式：原始模式和虚拟模式。

5.如权利要求4所述一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统，其特征在于：

在原始模式下，所述存储设备上的所有空间被遍历访问，写入配置信息表，对设备进行初始化；

在虚拟模式下，不能访问原始的存储设备上的所有空间，在虚拟模式下只有虚拟分区的内容允许被访问。

6.如权利要求4所述一种将存储设备虚拟划分为多个设备的系统，其特征在于：

在原始模式下，未初始化时，存储设备上数据的布局为：空闲空间；

写入初始化的配置信息表后，存储设备上数据的布局分为两个部分：配置信息表和空闲空间；

增加一个或多个虚拟分区后，存储设备上数据的布局分为：配置信息表、一个或多个虚拟分区、空闲空间；

所述空闲空间是指存储设备中未写入任何数据的空间。

7.一种在主机模块操作系统下通过软件生成配置信息表的方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测存储设备是否存在；

对设备进行初始化，写入初始的配置信息表；

显示当前的虚拟分区；

增加/删除虚拟分区；

修改虚拟分区的属性，包括但不限于设备类型，只读属性，加密属性；

把虚拟分区备份为文件映像，或从以前保存的文件映像还原；

将修改的相关信息保存在存储设备的配置信息表里，此时存储设备脱离操作系统而独立工作；

通电后，固件程序读出存储设备开始处的配置信息表，并利用它来生成虚拟设备。

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