CN101971149A

CN101971149A - 文件存储方法及系统

Info

Publication number: CN101971149A
Application number: CN2008801276257A
Authority: CN
Inventors: R·菲茨杰拉德
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2011-02-09
Also published as: WO2009083712A2; EP2238538A2; WO2009083712A3; GB2456001A; US20110060775A1; GB0725327D0

Abstract

一种用于利用文件分配表以计算机可读的格式存储文件的方法和系统，其中当由系统访问时，存储设备利用单个文件分配表进行格式化，该系统包括万一失败用于重新构建文件分配表的装置。还提供了一种方法，用于基于存储设备的多个特性诸如先前在设备上提供的类型、数据结构，和/或基于用户输入，来确定要将多少文件分配表写入存储设备。

Description

文件存储方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机可读格式的文件存储，并尤其涉及提供用于存储计算机可读文件的文件分配表。

背景技术

计算设备使用各种存储设备用于存储数据。针对每个存储设备，需要系统，使得计算机系统能够找到并且访问存储在设备上的数据。此系统称为“文件系统”。

已知有各种类型的文件系统。例如，Windows操作系统通常使用FAT(FAT12、FAT16和FAT32)和NTFS文件系统，而Linux使用扩展的文件系统(ext2、ext3、ext4)。FAT文件系统利用了文件分配表。在这方面，使用首字母缩写FAT存在一定程度的混淆，这是因为在本领域中FAT既指Windows操作系统所使用的特定、专有文件系统，又指通用文件分配表。本文使用术语的“FAT文件系统”指Windows特定文件系统，而术语“文件分配表”用于指数据结构。

例如，FAT文件系统在微软公司2000年12月6日的文档“Microsoft Extensible Firmware Initiative FAT32 File System Specification.FAT：General Overview of On-Disk Format”，版本1.03中进行了描述。

FAT文件系统利用文件分配表作为存储设备的内容的目录。文件分配表定义了映射至文件标识的文件的“范围” (簇)的单向链表。因此，计算设备的操作系统能够通过参考文件分配表来对存储设备上的文件信息进行定位。

过去，向每个存储设备提供两个文件分配表。这样做用于提供冗余以期可以改进设备的稳定性。

然而已经发现，当出现如果两个表不匹配时如何来确定是其中哪个文件分配表损坏的问题使所期望的稳定性落空了。此外，维护两个文件分配列表显著地增加了用于将数据写入存储设备的时间，并且额外的文件分配表占用了额外的存储空间。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了用于存储计算机可访问文件的系统，所述系统包括：

针对计算设备的存储设备，所述存储设备包括文件系统，该文件系统具有一个且仅一个文件分配表和多个可以通过该文件分配表访问的文件；以及

万一失败，用于重新存储文件分配表的重新存储装置。

单个文件分配表显著地减少了将信息写入存储设备所占用的时间，从而改进了并入具有单个文件分配表的存储设备的计算设备的性能。然而，为了保持先前由两个文件分配表提供的鲁棒性，该系统包括万一失败用于重新存储文件分配表的重新存储装置。

现在可以将存储设备上先前用于存储第二文件分配表的空间用于数据存储，从而提高了设备的容量。

系统可以进一步包括用于确保对存储设备的安全写入操作的写入装置。

可以将写入装置调整以适于确保对所述存储设备的扇区原子(atomic)写入。

存储设备可以是NAND闪存驱动器，并且所述写入装置继而可以包括设备驱动器和闪存转换层。

重新存储装置可以包括用于从所述文件的内容重新构建文件分配表的装置。

重新存储装置可以包括用于指示对所述存储设备意外电源中断的电源检测装置。

由于指示对所述存储设备意外电源中断的电源检测装置的原因，可以将重新存储装置调整以适于重新存储文件分配表。

失败可以是文件分配表的失败。该失败可以通过检测电源故障或通过检测存储在设备上数据中的错误来检测。在优选的实施方式中，失败对应于在文件分配表与所述多个文件的内容之间的不匹配。

文件系统优选为FAT文件系统。

根据另一方面，本发明提供了利用文件系统格式化存储设备的方法，所述文件系统包括至少一个文件分配表，所述方法包括如下步骤：

(a)确定所述存储设备的一个或多个特性；

(b)基于所述确定的特性，确定将要包括在所述文件系统中的文件分配表的数量；以及

(c)构建所述设备上的文件系统，所述文件系统包括所述确定数量的文件分配表。

文件系统可以是FAT文件系统。

确定所述存储设备的一个或多个特性的步骤可以包括确定存储设备类型的步骤。

确定所述存储设备的一个或多个特性的步骤可以包括任一如下步骤：

确定所述存储设备是否可移除；

确定所述存储设备是否可远程访问；

确定所述存储设备是否适于保证安全数据写入；或者

确定所述存储设备是否适于避免损坏了的扇区。

确定所述存储设备的一个或多个特性的步骤可以基于提供给所述存储设备的数据结构。

存储设备可以包括管理软件，并且确定所述存储设备的一个或多个特性的步骤继而可以基于该管理软件是否访问了不止一个文件分配表。

确定所述存储设备的一个或多个特性的步骤可以基于所述存储设备是否由不止一个操作系统所共享。

根据优选的实施方式，确定所述存储设备的一个或多个特性的步骤包括：确定所述设备是否是通过闪存转换层访问的固定闪存驱动器的步骤；以及其中利用所述闪存驱动器的系统包括万一失败用于重新组建所述文件分配表的装置。

备选地，文件分配表的数量可以由用户或由存储设备的厂商来指定。

根据另一方面，本发明提供了安排以使计算设备按这里所述进行操作的操作系统。

根据另一方面，本发明提供了适于使计算设备按这里所述进行操作的计算机程序或一套计算机程序。

附图说明

现将参考附图对本发明的实施方式进行描述，其中：

图1是根据本发明优选实施方式操作的移动计算设备的图示；

图2是图1的移动计算设备的各种组件的示意图；

图3是根据本发明优选实施方式的存储设备的示意图；以及

图4是本发明优选实施方式的流程图。

具体实施方式

图1示出了移动计算设备10，其包括外壳12、小键盘14、屏幕16、扬声器18、麦克风20和天线22。移动计算设备10可以以本领域已知的方式作为移动电话来使用。小键盘14、屏幕16、扬声器18和麦克风20是设备，并且它们通过由操作系统控制的中央处理单元(图中未示出)进行彼此交互。在所示的实施方式中，使用的操作系统是英国Symbian Software Ltd.生产的Symbian操作系统，但应理解本发明并不限制于此。

图2是移动计算设备10的某些组件的示意图。操作系统由内核22来表示。用户应用24与连接至系统存储器26的内核22进行通信。同样将设备驱动器28和30连接至内核22并控制相应设备(键盘34和显示器36)的操作。键盘34和显示器36以示例的方式提供；设备10包括多个未在图2中示出的附加设备。内核22以已知方式根据用户应用24的操作通过设备驱动器28和30来控制设备34和36的操作。

设备10进一步包括由设备驱动器32控制的可移除非易失性存储器38。在所示的实施方式中，非易失性存储器38是NAND闪存驱动器并且通过闪存转换层40由设备驱动器32控制。闪存转换层40是当安装非易失性闪存驱动器38时由内核12加载的应用，例如可以是Unistore Ⅱ应用。闪存转换层40提供了操作系统使用的文件分配系统与闪存存储器38之间的映射。

图3是非易失性存储器38的象征性图示，其包括单个文件分配表52和两个文件。存储器38上的数据已根据FAT文件系统进行存储。每个文件的组成部分可以以物理上连续的方式进行存储，也可以不以物理上连续的方式进行存储。例如，存储器38包括包含了簇58a、58b、58c和58d的第一文件。如图3所示，簇58b、58c和58d是物理上连续的，但簇58a与其他簇分离。另一文件包括簇60a、60b、60c和60d。文件分配表52包括指针54a、54b、54c和54d，其指示了可以在存储器38中的何处找到第一文件的对应数据簇58a、58b、58c和58d。类似地，文件分配表52包括指针56a、56b、56c和56d，其指示了可以在存储器38中的何处找到第二文件的对应数据簇60a、60b、60c和60d。图3的存储器38中只示出了两个文件，但是应当理解存储器可以包括更多的文件，其每个文件的数据的位置将由文件分配表指定。

存储器38上的数据的物理布置可以不同于图3中所示的数据结构。闪存转换层40扮演的角色是确保存储器38的数据结构以图3中所示的方式对内核22可见。此外，由于存储器38是NAND闪存驱动器，因此闪存转换层40和设备驱动器32通过确保没有局部的扇区被写入(例如，意外电源中断将不会导致局部的扇区被写入至存储器38)来确保对存储器38只允许扇区原子写入。

所示实施方式的内核22使用了能够从存储器38数据部分的内容重新存储文件分配表52的应用。在所示的实施方式中，此应用是由Symbian操作系统推出的ScanDisk应用，虽然还存在其他适合的应用。此外，内核22包括标记(未示出)，如果存储器38的电源已被意外中断则设置该标记。如果内核起动并且设置了标记，那么ScanDisk将自动运行。这将验证文件分配表52是否正确，如果不正确，便对其进行修复。此标记和ScanDisk应用形成了Symbian OS的“坚固(Rugged)FAT”实现的一部分。用于重新构建文件分配表的备选重新存储软件是已知的，例如R-Studio软件能够重新存储文件分配表，并且在Windows操作系统上进行操作，而诸如Symbian OS的操作系统可以使用相同的方法来重新存储文件分配表。

在写入期间，以电源中断的形式出现的电源故障是产生损坏文件分配表最常见的原因。然而，也可能是产生文件分配表中失败的其他原因，并且可以用于启动ScanDisk或适当的恢复软件。例如，内核22(图2)可以采用错误检测软件，该错误检测软件验证从存储器38重新取回的数据。在此实例中，如果检测到错误，那么将启动ScanDisk应用进行验证，并且如果需要，则修复存储器38的文件分配表。通常，这种失败会在存储器38的文件分配表与存储器上存储的数据之间不匹配的情况下出现。

通过分析存储设备数据部分的内容将对文件分配表进行重新存储。参考图3，数据部分是簇58a至58d和60a至60d。通过分析该数据部分，恢复软件将能够确定每个簇属于哪个文件，并且通过维护每个簇的物理位置的记录，恢复软件能够重新组建文件分配表。

如先前所提到的，存储器38不同于本领域中已知的数据存储设备，该存储器中包括单个文件分配表52。然而，闪存转换层40与意外电源中断标记和ScanDisk工具一起来确保：在此实施方式中不需要文件分配表的备份版本。

已经发现：根据本发明并使用具有Unistore Ⅱ^TM NAND层的单个文件分配表构建的闪存驱动器具有大于2M字节/秒的写入速度，而利用两个文件分配表格式化的相同闪存驱动器显示的写入速度大约为500K字节/秒。类似的结果也存在于Scandisk^TM SD产品中。

根据另一方面，本发明涉及格式化存储设备。格式化过程涉及写入曾用于在设备上存储数据的基本数据结构。格式化由与图2的内核22互动的应用来执行。格式化应用能够以已知方式设置存储设备中分配表的数量。然而，在某些情况下，需要单个文件分配表，而在其他情况下，将需要两个文件分配表。因此，本发明进一步涉及决定特定存储设备需要的是一个还是两个文件分配表。

图4中所示的本发明实施方式，其示出了格式化存储设备的过程。在步骤70中，开始格式化应用。这可以作为用户的输入或系统事件(诸如，存储设备的安装和检测到存储设备是未经格式化的检测)的结果而出现。

步骤72和步骤74表示备选。在步骤74中，用户可以指定格式化存储设备所要利用文件分配表的数量。备选地，格式化应用将在如下所述的步骤72中确定存储设备的多个特性。

基于步骤74的用户输入或步骤72中确定的特性，在步骤76中设置用于存储设备的文件分配表的数量。在步骤78中，格式化应用将利用指定数量的文件分配表和预定的文件系统格式化存储设备。应当意识到，虽然可以将本发明的此方面等同地应用于使用多种文件分配表的其他文件系统，而在这里讨论的实施方式中使用的文件系统是FAT文件系统。

在步骤72中，可以确定存储设备所涉及的多个特性，继而在步骤76使用来确定格式化存储设备所要利用文件分配表的数量。在一个实施方式中，其中格式化应用在运行着Symbian操作系统的移动计算设备上进行操作，格式化应用将确定存储设备是否可移除；该设备是否是闪存驱动器；以及格式化应用所在的系统是否包括ScanDisk应用。如果确定了设备驱动器是可由闪存转换层访问的固定闪存驱动器并且系统包括ScanDisk应用，那么格式化应用将利用单个文件分配表格式化存储设备。

在其他实施方式中，步骤76中文件分配数量的确定将基于步骤72中确定的其他特性。下面对存储设备的确定特性的多个示例进行讨论。应当意识到，格式化应用可以使用单独每个特性，或者与其他特性的组合来确定要写入存储设备的文件分配表的数量。如果特性是以组合方式使用的，那么格式化应用可以优先于其他特性来权衡某些确定的特性。

通常，存储设备是可移除的确定将旨在支持设备使用两个文件分配表，这是因为假设设备需要两个文件分配表，来兼容期望两个文件分配表的应用和操作系统。

如果存储设备由不止一个运行在相同计算设备上的操作系统共享，那么这可以基于其他操作系统可能要求两个文件分配表的假设来支持两个文件分配表的使用。

此外，如果存储设备可由不是该存储设备所附计算设备的计算设备远程访问，并且远程操作系统能够以原格式访问存储设备(即，不与该计算设备连接的计算设备的操作系统通信)，那么将会支持需要两个文件分配表的假设。

此外，如果存储设备或者该设备安装的系统没有办法避免损坏的扇区(依赖于设备和系统，其功能可以由设备访问软件或设备本身提供)，那么将支持步骤78中的决定而将两个文件分配表写入设备。

备选地，决定存储设备上包括多少个文件分配表是基于提供给所述存储设备的数据结构的。换句话说，如果存储设备在格式化之前具有单个文件分配表，那么这可以在格式化中保持。备选地，如果给存储设备提供了两个文件分配表，那么这也可以在接下来的格式化中保持。

诸如闪存驱动器的某些存储设备包括管理软件，该管理软件例如可以确保设备间的写入负载平衡。备选地，例如可以将此管理软件合并成闪存转换层的一个部分，或者提供作为设备10的一部分。决定包括多少个文件分配表可以基于管理软件如何操作。如果此管理软件访问两个文件分配表，那么该存储设备将利用两个文件分配表进行格式化。

然而，在另一的实施方式中，每个前面提到的考虑因素都被用户拒绝。格式化应用采取用户指定要使用的文件分配表数量的输入，继而利用一定数量的文件分配表对存储设备进行格式化。

应当意识到，可以在制造时将存储设备格式化，并且在这种情况下，厂商将确定文件分配表的数量。

在备选的实施方式中，可以将步骤74的用户输入与步骤72的确定特性组合，以便如果确定了存储设备具有某些特性，那么拒绝用户的偏好。例如，如果在步骤72用户指定了存储设备要具有单个文件分配表，但是在步骤72格式化应用确定该设备不是闪存驱动器，那么格式化应用将利用两个文件分配表来格式化该设备。

Claims

1.一种用于存储计算机可访问文件的系统，所述系统包括：

针对计算设备的存储设备，所述存储设备包括文件系统，所述文件系统具有一个且仅一个文件分配表和多个可以通过所述文件分配表访问的文件；以及

万一失败，用于重新存储所述文件分配表的重新存储装置。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：用于确保对所述存储设备安全写入操作的写入装置。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述写入装置适于确保对所述存储设备的扇区原子写入。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述存储设备是NAND闪存驱动器，并且所述写入装置包括设备驱动器和闪存转换层。

5.根据任一上述权利要求所述的系统，其中所述重新存储装置包括：用于从所述文件的内容重新构建所述文件分配表的装置。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述重新存储装置包括：用于向所述存储设备指示意外电源中断的电源检测装置。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述重新存储装置调整适于，作为向所述存储设备指示意外电源中断的所述电源检测装置的结果，重新存储所述文件分配表。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中所述文件系统是所述FAT文件系统。

9.一种利用文件系统格式化存储设备的方法，所述文件系统包括至少一个文件分配表，所述方法包括如下步骤：

(a)确定所述存储设备的一个或多个特性；

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述文件系统是所述FAT文件系统。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其中确定所述存储设备的一个或多个特性的步骤包括：确定所述存储设备类型的步骤。

12.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中确定所述存储设备的一个或多个特性的步骤包括任一如下步骤：

确定所述存储设备是否可移除；

确定所述存储设备是否可远程访问；

确定所述存储设备是否适于保证安全数据写入；或者

确定所述存储设备是否适于避免损坏的扇区。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中所述存储设备包括管理软件，并且其中所述确定所述存储设备的一个或多个特性的步骤是基于所述管理软件是否访问了不止一个文件分配表。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其中所述确定所述存储设备的一个或多个特性的步骤是基于所述存储设备是否由不止一个操作系统共享。

15.根据权利要求9所述的方法，其中所述确定所述存储设备的一个或多个特性的步骤包括：确定所述设备是否是通过闪存转换层访问的固定闪存驱动器的步骤；以及其中利用所述闪存驱动器的系统包括万一失败而用于重新构建所述文件分配表的装置，并且其中所述文件系统利用单个文件分配表构建。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的方法，进一步包括：接收指定了将要包括在所述文件系统中的文件分配表的数量的用户输入。

17.一种操作系统，其布置用于使计算设备根据权利要求9至16中任一项进行操作。

18.一种计算机程序或一套计算机程序，其适于使计算设备根据权利要求9至16中任一项进行操作。