CN102411523B - 文件备份存储方法、装置及其文件系统备份方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了文件备份存储方法、装置及文件系统备份方法。该存储方法包括：给文件系统内的主文件配置备份文件，所述主文件和备份文件预设文件头，该文件头主要包括用于检验文件完整的验证码；根据所述文件头判断文件的完整，当主文件完整而备份不完整时，将主文件覆盖备份文件；当备份文件完整而主文件不完整时，将备份文件覆盖主文件。采用本发明，可以根据文件头判断出文件的不完整，再通过另一份文件（主/备份文件）予以复原，从而保证主/备份文件的完整。

Description

文件备份存储方法、装置及其文件系统备份方法

技术领域

本发明涉及信息存储技术，尤其涉及文件备份存储方法、装置及文件系统备份方法。

背景技术

对于大多数的嵌入式系统应用场合，信息的保存通常有以下三种方式：第一，保存在EEPROM。其优点在于成本低、使用方式简单；其缺点是可以保存的信息少，通常只有128个字节，对于一些相对比较复杂的嵌入式应用来说显然不够，另外，它的是读写速度慢。第二，保存在SPI Flash。其优点在于成本低，可保存的信息比EEPROM要大,通常都有2M字节以上；其缺点是读写速度虽然说比EEPROM要快，但还是满足不了一些对实时性要求高的应用。第三，保存在NorFlash或Nand Flash。其优点在于可保存的信息量大，读写速度快，随着技术发展，成本也越来越低；其缺点是使用方式比前面两种要复杂，随着应用越来越广泛以及各种方案商的支持，工程师对这个方式已经轻车熟路了。平衡各种因素，目前越来越多的嵌入式应用都采用了第三种方式。在第三种方式中，又有以下几种具体使用方式:一、数据存储、读写都是通过直接读写Flash来实现，优点是不经过操作系统层的中间件，读写速度快；缺点是Flash读写过程以及信息结构组织、转换都要自己来实现，需深入理解Flash的操作原理、模式等，实现困难，可靠性也很难保证，在不要重复造轮子的今天，这种方式越来越不可取。二、通过操作系统层提供的文件系统层来实现，优点是操作简单，所有数据保存和读取都是通过对文件的读写来完成；缺点是由于经过了操作系统层，效率有所降低。综合以上因素，大多数的应用选择了存储介质是Flash，基于操作系统层提供的文件读写接口方式。在此方式下，有个问题需解决：在文件写入过程，如果发生某种异常，例如系统突然掉电，异常中断等等，会引起文件是否完整的问题，更严重的是直接破坏文件系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了文件备份存储方法、装置及文件系统备份方法，能够保护文件的完整。

本发明提供了文件备份存储方法，包括：

给文件系统内的主文件配置备份文件，所述主文件和备份文件预设文件头，该文件头主要包括用于检验文件完整的验证码；

根据所述文件头判断文件的完整，当主文件完整而备份不完整时，将主文件覆盖备份文件；当备份文件完整而主文件不完整时，将备份文件覆盖主文件；

当向所述文件系统写入文件信息时，将文件信息写入主文件并更新其文件头，具体包括：开始写入文件时，将写标志置位；所述文件的信息内容写入后，计算验证码，并将该验证码写入文件头；文件写入完毕，将所述写标志复位；

每个文件包含一个自定义的文件头，该文件头除了包括用于检验文件内容完整性的验证码，以及现有技术当中常用的标记文件最后修改时间的时间戳之外，还包括以下字段：文件标志、文件偏移、写标志、文件长度；文件标志是指示该文件属于哪种类型；文件偏移是指文件内容距文件头偏移值；写标志指示了文件写过程是否已完成；文件长度是包含了文件头所有文件长度。

相应地，本发明还提供了文件备份存储装置，包括：

备份单元，用于给文件系统内的主文件配置备份文件；

文件头设置单元，用于所述主文件和备份文件预设文件头，该文件头主要包括用于检验文件完整的验证码；

与所述文件头设置单元相连的文件头判断单元，用于根据所述文件头判断文件的完整；

与所述文件头判断单元、所述备份单元分别相连的文件覆盖单元，用于将主文件覆盖备份文件，或者将备份文件覆盖主文件；

与文件头配置单元相连的文件写入单元，用于当向所述文件系统写入文件信息时，将文件信息写入主文件并更新其文件头；所述文件写入单元具体包括：与所述文件头设置单元相连的置位写入单元，用于在开始写入文件时，将写标志置位；与所述文件头设置单元相连的校验单元，用于在所述文件的信息内容写入后，计算验证码，并将该验证码写入文件头；与所述文件头设置单元相连的复位单元，用于文件写入完毕时，将所述写标志复位；

每个文件包含一个自定义的文件头，该文件头除了包括用于检验文件内容完整性的验证码，以及现有技术当中常用的标记文件最后修改时间的时间戳之外，还包括以下字段：文件标志、文件偏移、写标志、文件长度；文件标志是指示该文件属于哪种类型；文件偏移是指文件内容距文件头偏移值；写标志指示了文件写过程是否已完成；文件长度是包含了文件头所有文件长度。

相应地，本发明还提供了文件系统的备份方法，包括：

给存储空间内的主文件系统配置备份系统，所述文件系统和备份系统预设时间戳；

根据所述时间戳表示的系统最后修改时间，将在后修改的系统覆盖在先修改的系统；

当主文件系统的主文件和备份文件均不完整时，将备份系统覆盖主文件系统；当备份系统的主文件和备份文件均不完整时，将主文件系统覆盖备份系统；

判断文件系统的时间戳是否比备份系统要新，如果是的话就将文件系统覆盖到备份系统；

在系统重启时，对这两份文件系统进行完整性判断并做处理；当判断一个文件系统不完整时，将会对此文件系统重新格式化，然后从另一个文件系统拷贝文件到此文件系统；

文件系统的文件包含一个自定义的文件头，文件头由几个字段组成：文件标志、读写标志位、文件长度、时间戳、检验码；文件头处于文件开始处，紧接着是文件内容；文件头用来判断文件是否完整；文件系统备份机制用来保证当前至少有一份文件系统是完整的，文件备份机制用来保证当前至少有一份文件是完整的；在保存文件过程，由于断电或其他异常造成文件异常就通过这个备份机制进行文件恢复。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明通过给文件配置备份文件以及添加文件头的方式保护文件的完整性，当文件因某种异常发生(例如突然掉电)致使该文件不完整时，可以根据文件头判断出文件的不完整，再通过另一份文件（主/备份文件）予以复原，从而保证主/备份文件的完整。

附图说明

图1是本发明一种文件备份存储方法的流程图；

图2是本发明一种文件备份存储方法的实施例流程图；

图3是本发明一种文件备份存储装置的示意图；

图4是本发明一种文件备份存储装置的实施例流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

图1是本发明一种文件备份存储方法的流程图,包括：

S101：给文件系统内的主文件配置备份文件，所述主文件和备份文件预设文件头，该文件头主要包括用于检验文件完整的验证码；

S102：根据所述文件头判断文件的完整，当主文件完整而备份不完整时，将主文件覆盖备份文件；当备份文件完整而主文件不完整时，将备份文件覆盖主文件。

在写入存储器的文件系统过程中，随时有可能会遇到异常的情况。异常情况包括突然断电、复位、中断等。如果遇到这些异常，则有可能会引起文件系统中的文件不完整，更严重的是引起整个文件系统的崩溃。为了解决这些问题，采取了文件备份机制和文件系统备份机制。在一个文件系统内，对于每个文件都有其对应的一个备份文件。文件系统内的原文件称之为主文件，给主文件配置文件备份，主文件和备份文件之间通过文件头保持同步性和一致性。

一致性是指主文件和备份文件内容是一样的。文件头内包含用于检验文件完整的验证码，通过该验证码可以判断该文件的完整。当检测到主文件或备份文件不完整时，就可以启动恢复流程使得不完整的文件恢复完整。当主文件完整而备份不完整时，将主文件覆盖备份文件；当备份文件完整而主文件不完整时，将备份文件覆盖主文件。

同步性是指如果主文件有更新，那么备份文件也需要更新。进一步地，文件头还可以包括时间戳，用于表示主文件或备份文件最后的修改时间。步骤S101给文件系统内的主文件配置备份文件，可以依据时间戳获知主文件有被更新之后，再次给该主文件配置备份文件，以达到更新备份文件，保持同步性。

图2是本发明一种文件备份存储方法的实施例流程图，与图1不同的是，图2是本发明实施例的具体流程图。

S201：给文件系统内的主文件配置备份文件，所述主文件和备份文件预设文件头，该文件头主要包括用于检验文件完整的验证码；

步骤S201与步骤S101相同，说明本发明的文件备份机制具有一致性，在此不再赘述。进一步地，本文件备份机制还具有互斥性。互斥性是指主文件在写入操作时，备份文件不能同时写入。互斥性保证了主文件和备份文件不可能同时出现不完整的情况。

S202：当向所述文件系统写入文件信息时，将文件信息写入主文件并更新其文件头。

步骤S202具体包括：

开始写入文件时，将所述写标志置位；

所述文件的信息内容写入后，计算验证码，并将该验证码写入文件头；

文件写入完毕，将所述写标志复位。

每个文件包含一个自定义的文件头，该文件头除了包括用于检验文件内容完整性的验证码，以及现有技术当中常用的标记文件最后修改时间的时间戳之外，还可以包括以下字段：文件标志、文件偏移、写标志、文件长度。文件标志是指示该文件属于哪种类型；文件偏移是指文件内容距文件头偏移值；写标志指示了文件写过程是否已完成；文件长度是包含了文件头所有文件长度。

当写入配置信息时，先写入主文件再写入备份文件，两者不能同时写入。因为同时写入存在以下风险：在同时写入过程，如果发生某种异常（例如突然掉电），那么这时两份文件都是不完整。如果两份文件都不完整，那么就没有完整的基准文件了，也难以恢复完整。如果不同时写入就不会有这种风险，在文件写入过程，如果发生以上的异常情况，最多造成一份文件不完整，另一文件还是完整的。这时可以从完整文件恢复到不完整的文件。优选地，文件写入过程是：首先，将文件的写标志置1，指示当前处于写入状态，然后开始写入文件的内容；然后，当文件的内容写入完毕后，计算校验码，将计算结果写入文件头的验证码字段，更新文件标志、文件长度、时间戳等；最后，将文件的写标志置0，指示当前写入结束。

S203：将文件信息写入备份文件并更新其文件头，或者将主文件覆盖备份文件。

为保持文件的同步性，在主文件写入完毕后，可以紧接着写入备份文件并更新其文件头。为了避免占用读写接口，可以使用文件系统内部的覆盖方式，将主文件覆盖备份文件。

S204：根据所述验证码或所述写标志或所述文件长度，判断文件的完整。

主文件和备份文件都有文件头，文件头用来判断文件是否完整。当验证码校验错误时，判断该文件不完整；当写标志处于置位状态，没有复位时，判断该文件不完整；当文件长度发生异常，小于预定的长度时，可判断信息丢失，文件不完整。

S205：当主文件完整而备份不完整时，将主文件覆盖备份文件；当备份文件完整而主文件不完整时，将备份文件覆盖主文件。

系统在启动初始化时，对每个文件做下述处理:(1)当主文件、备份文件完整，根据时间戳来将较新的文件覆盖较旧的文件，即执行步骤S201，给主文件配置备份文件。(2)当主文件完整、备份文件不完整，将主文件覆盖备份文件。(3)当主文件不完整，备份文件完整,将备份文件覆盖主文件。

图3是本发明一种文件备份存储装置的示意图，包括：

备份单元，用于给文件系统内的主文件配置备份文件；

文件头设置单元，用于所述主文件和备份文件预设文件头，该文件头主要包括用于检验文件完整的验证码；

与所述文件头设置单元相连的文件头判断单元，用于根据所述文件头判断文件的完整；

与所述文件头判断单元、所述备份单元分别相连的文件覆盖单元，用于将主文件覆盖备份文件，或者将备份文件覆盖主文件。

图3与图1相对应，上述各个单元的运行方式与方法中的相同。

图4是本发明一种文件备份存储装置的实施例流程图。与图3不同的是，图3能够保持主、备份文件之间的同步性和一致性，图4进一步地，能够保持主、备文件之间的互斥性。如图4所示，包括：

与文件头配置单元相连的文件写入单元，用于当向所述文件系统写入文件信息时，将文件信息写入主文件并更新其文件头。

所述文件写入单元具体包括：

与所述文件头设置单元相连的置位写入单元，用于在开始写入文件时，将所述写标志置位；

与所述文件头设置单元相连的校验单元，用于在所述文件的信息内容写入后，计算验证码，并将该验证码写入文件头；

与所述文件头设置单元相连的复位单元，用于文件写入完毕时，将所述写标志复位。

所述文件头判断单元，用于根据所述验证码或所述写标志或所述文件长度，判断文件的完整。

图4与图2相对应，上述各个单元的运行方式与方法中的相同。

综上所述，系统在启动初始化时，可以对每个文件做下述处理:(1)当主文件、备份文件完整，根据时间戳来将较新的文件覆盖较旧的文件，即执行步骤S201，给主文件配置备份文件。(2)当主文件完整、备份文件不完整，将主文件覆盖备份文件。(3)当主文件不完整，备份文件完整,将备份文件覆盖主文件。(4)当主文件、备份文件都不完整，可以转到下面所述的文件系统备份机制处理。

一种文件系统的备份方法，包括：

给存储空间内的主文件系统配置备份系统，所述文件系统和备份系统预设时间戳；

根据所述时间戳表示的系统最后修改时间，将在后修改的系统覆盖在先修改的系统；

当主文件系统的主文件和备份文件均不完整时，将备份系统覆盖主文件系统；当备份系统的主文件和备份文件均不完整时，将主文件系统覆盖备份系统。

在嵌入式系统应用，在文件系统写入过程如果出现突然掉电等异常情况，更严重会引起文件系统的崩溃，导致系统无法操作该文件系统，造成存储在该文件系统的文件丢失。为了解决此类问题，引入了一种文件系统备份机制，顾名思义，建立两份文件系统。首先在存储空间上分配两个区，在这两个区上建立可读写的文件系统。两份文件系统之间保持同步和一致性。上述文件的互斥性保证了在同一时间，仅可以只有一个文件系统在进行写操作两份文件系统写过程是不能同时发生的，否则会造成同时损坏的情况。两份文件系统保持同步的做法是：判断文件系统的时间戳是否比备份系统要新，如果是的话就将文件系统覆盖到备份系统。这样就可以保证同步性了。在系统重启时，对这两份文件系统进行完整性判断并做处理。当判断一个文件系统不完整时，将会对此文件系统重新格式化，然后从另一个文件系统拷贝文件到此文件系统。因为在同一时间仅写入一个文件系统，所以保证了至少有一个文件系统是完整的。

综上所述，本发明采取的文件系统备份机制是在存储空间建立两份文件系统，一份作为主文件系统，另一份作为备份文件系统，主备文件系统保持一致性。本发明采取的文件备份机制是在同一文件系统内有主备两份文件，两份文件保持一致性。文件系统的文件包含一个自定义的文件头，文件头由几个字段组成：文件标志、读写标志位、文件长度、时间戳、检验码。文件头处于文件开始处，紧接着是文件内容。文件头可以用来判断文件是否完整。文件系统备份机制用来保证当前至少有一份文件系统是完整的，文件备份机制用来保证当前至少有一份文件是完整的。在保存文件过程，由于断电或其他异常造成文件异常就可以通过这个备份机制进行文件恢复。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种文件备份存储方法，其特征在于，包括：

给文件系统内的主文件配置备份文件，所述主文件和备份文件预设文件头，该文件头主要包括用于检验文件完整的验证码；

根据所述文件头判断文件的完整，当主文件完整而备份不完整时，将主文件覆盖备份文件；当备份文件完整而主文件不完整时，将备份文件覆盖主文件；

当向所述文件系统写入文件信息时，将文件信息写入主文件并更新其文件头，具体包括：开始写入文件时，将写标志置位；所述文件的信息内容写入后，计算验证码，并将该验证码写入文件头；文件写入完毕，将所述写标志复位；

每个文件包含一个自定义的文件头，该文件头除了包括用于检验文件内容完整性的验证码，以及现有技术当中常用的标记文件最后修改时间的时间戳之外，还包括以下字段：文件标志、文件偏移、写标志、文件长度；文件标志是指示该文件属于哪种类型；文件偏移是指文件内容距文件头偏移值；写标志指示了文件写过程是否已完成；文件长度是包含了文件头所有文件长度。

2.根据权利要求1所述的文件备份存储方法，其特征在于，所述将文件信息写入主文件并更新其文件头的步骤之后，还包括：

将文件信息写入备份文件并更新其文件头，或者将主文件覆盖备份文件。

3.根据权利要求1所述的文件备份存储方法，其特征在于，所述文件头还包括用于表示文件长度的长度标志，根据所述文件头判断文件的完整的步骤，包括：

根据所述验证码或所述写标志或所述文件长度，判断文件的完整。

4.一种文件备份存储装置，其特征在于，包括：

备份单元，用于给文件系统内的主文件配置备份文件；

文件头设置单元，用于所述主文件和备份文件预设文件头，该文件头主要包括用于检验文件完整的验证码；

与所述文件头设置单元相连的文件头判断单元，用于根据所述文件头判断文件的完整；

与所述文件头判断单元、所述备份单元分别相连的文件覆盖单元，用于将主文件覆盖备份文件，或者将备份文件覆盖主文件；

与文件头配置单元相连的文件写入单元，用于当向所述文件系统写入文件信息时，将文件信息写入主文件并更新其文件头；所述文件写入单元具体包括：与所述文件头设置单元相连的置位写入单元，用于在开始写入文件时，将写标志置位；与所述文件头设置单元相连的校验单元，用于在所述文件的信息内容写入后，计算验证码，并将该验证码写入文件头；与所述文件头设置单元相连的复位单元，用于文件写入完毕时，将所述写标志复位；

每个文件包含一个自定义的文件头，该文件头除了包括用于检验文件内容完整性的验证码，以及现有技术当中常用的标记文件最后修改时间的时间戳之外，还包括以下字段：文件标志、文件偏移、写标志、文件长度；文件标志是指示该文件属于哪种类型；文件偏移是指文件内容距文件头偏移值；写标志指示了文件写过程是否已完成；文件长度是包含了文件头所有文件长度。

5.根据权利要求4所述的文件备份存储装置，其特征在于：

所述文件头判断单元，用于根据所述验证码或所述写标志或所述文件长度，判断文件的完整。

6.一种文件系统的备份方法，其特征在于，包括：

给存储空间内的主文件系统配置备份系统，所述文件系统和备份系统预设时间戳；

根据所述时间戳表示的系统最后修改时间，将在后修改的系统覆盖在先修改的系统；

当主文件系统的主文件和备份文件均不完整时，将备份系统覆盖主文件系统；当备份系统的主文件和备份文件均不完整时，将主文件系统覆盖备份系统；

判断文件系统的时间戳是否比备份系统要新，如果是的话就将文件系统覆盖到备份系统；

在系统重启时，对这两份文件系统进行完整性判断并做处理；当判断一个文件系统不完整时，将会对此文件系统重新格式化，然后从另一个文件系统拷贝文件到此文件系统；

文件系统的文件包含一个自定义的文件头，文件头由几个字段组成：文件标志、读写标志位、文件长度、时间戳、检验码；文件头处于文件开始处，紧接着是文件内容；文件头用来判断文件是否完整；文件系统备份机制用来保证当前至少有一份文件系统是完整的，文件备份机制用来保证当前至少有一份文件是完整的；在保存文件过程，由于断电或其他异常造成文件异常就通过这个备份机制进行文件恢复。