CN102419995A - 信息存取设备及信息存取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种信息存取设备及信息存取方法。本发明的信息存取设备，对信息存储设备进行信息存取，信息存储设备存储有用户数据和包含多个关键信息项目的关键信息，并能够相对信息存取设备装卸，信息存取设备的特征在于，包括：存储器，其存储有多个关键信息记录；和控制单元，其具有匹配单元，该匹配单元对信息存储设备中的关键信息的状态进行检测，在检测到关键信息的状态为损坏或不完整时，读取存储在存储器上的与关键信息最匹配的关键信息记录，将读取到的关键信息记录与关键信息融合成能够实现数据的正常读取的关键信息。由此，通过外部的数据帮助存储设备进行数据修复和数据挽救，增强了数据的安全性。

Description

信息存取设备及信息存取方法

技术领域

本发明涉及数据存储领域，尤其涉及一种能够对信息存储设备的关键信息进行修复的信息存取设备及信息存取方法。

背景技术

随着信息技术发展和高清时代的到来，人们对存储技术提出了新的挑战，特别是，随着移动设备的越来越普及，对数据存储介质的耐冲击性和破坏性的要求变得极为迫切。而现在的常用存储介质，如光盘、硬盘等，在使用过程中由于冲击等造成的部分磁道损坏的情况时有发生，进而可能导致出现文件数据错误或者整个磁盘损坏等情况。

从物理属性上来说，移动设备，甚至是固定设备都有可能存在数据不能够被正常读取的情况。还有一些情况是由于在读写过程中来自外部的干扰——比如震动、热插拔甚至是电磁环境的变化等——引起系统数据在向存储设备写入的过程中出现了数据紊乱，导致实际记录在存储设备上的数据并不是用户希望的数据，即这部分的数据被非正常篡改。这样，在随后的数据使用上会给用户带来各种各样的问题，如文件读取失败、文件数据不完整、文件损坏、文件出现乱码等等，这些都不是用户希望看到的结果。因此如何能够避免数据的损坏是存储介质和存储技术需要解决的一个重要问题。

在磁盘上，数据一般按照一定的规则以文件的形式存储，方便数据的写入、读取和管理等。而对一个大的磁盘或者是存储设备来说，物理上经常会按照不同的用途划分成多个分区，每个分区可以按照各自的使用规则格式化成一定的文件系统，不同分区上的文件就会被不同的文件系统所管理和存储。当用户需要使用磁盘中的一个文件时，系统首先定位磁盘，然后读取磁盘管理信息，得到磁盘的分区信息，之后进入该分区，读取该分区上的分区管理信息，得到该分区上的文件系统的信息，从而能够正确地获得位于该分区上的目录列表，然后根据用户所指定的文件的名称以及其所在的整个路径，定位到该文件。

这些用于访问分区、文件系统等的信息，由于其重要性非常高，在此称之为关键信息。

关键信息包含多种存储信息，比如磁盘信息、卷信息、分区信息、文件系统信息等等。如果将这些信息都在磁盘中进行全部的备份可能需要占用大量的空间，但因为它们的作用、数据量的大小、重要性和读写频繁度等都有所不同，所以在现实中，有些文件系统对文件系统部分的一些信息按照不同的级别实施不同的备份策略。而磁盘信息以及卷信息等等，很多情况下是没有进行备份的，比如磁盘的分区表以及主引导记录MBR等等，这种情况下如果这部分信息被破坏，则整个磁盘都不能被正确的访问。

对于硬盘或者光盘来说，这些关键信息一般都存储在磁盘的零磁道的位置，而系统在休眠或者存储设备不进行实际的磁盘读写的时候，一般都会将磁头回归到零磁道位置进行待命。即，零磁道位置存储着重要的信息，而零磁道与磁头相互损伤的几率也很高。因此，对损坏的关键信息如何进行修复成为当前存储领域里一个重要的研究课题。

在专利文献1《零磁道损坏的软盘修复再生方法》中，提出了一种计算机存储装置的修复方法，特别是一种零磁道损坏的软盘修复再生方法。步骤是：先利用“PCTOOLS”或“DISKCOPY”将坏磁盘整张拷贝到另外一张磁盘上，然后再在恢复盘上恢复文件或数据；拷贝备份后再用“DEBUG”来恢复文件和数据。通过该方法主要解决现有软盘的零磁道非无理性损坏，有利于恢复由于上诉损坏所造成的数据或者文件丢失的问题。

在专利文献2《一种文件系统关键信息区域维护方法及装置》中，公开了一种文件系统关键信息区域维护方法及装置，能够对存储设备所使用的文件系统关键信息区域进行有效维护，并适用于各种文件系统的维护。文件系统关键信息区域维护方法包括如下步骤：当存储设备所使用的文件系统初次挂接时，将文件系统中用户认定的关键信息区域进行备份，并建立设备列表作为备份索引，该设备列表存放于外部存储设备上；当所述关键信息区域被破坏而导致所述存储设备启动异常时，调用所述备份信息，对所述关键信息区域进行恢复。采用该技术方案，能够自动完成存储设备文件系统关键信息区域的保护和修复，避免了在系统出错后重新格式化而导致的数据全部丢失，极大地提高整个系统的安全性。

专利文献1中，由于零磁道容易损坏，并且损坏的磁道在磁头读取时或者写入该磁道时会因接触式的磁头读写而极其容易造成周边磁道被破坏导致产生损伤，即所谓的坏道的传染和扩展。所以该发明专利将其他磁道上的数据使用整盘拷贝命令转移到另外一张完好的磁盘上。这样可以避免磁盘坏道的扩展，保护了有用的数据。该方法能够有效的对未损坏数据进行转移，并使用各种信息恢复工具来恢复数据。

专利文献2中，由于文件系统关键信息的重要性及容易损坏性，当存储设备所使用的文件系统初次挂接时，对文件系统关键信息区域进行备份，并建立设备列表，该设备列表用作关键信息区域的备份索引；当关键信息区域被破坏而导致存储设备启动异常时，调用备份信息，对关键信息区域进行恢复。之后再使用修复过的文件系统实现对该存储设备的正常访问。

专利文献1虽然提供了一种零磁道损坏的软盘的修复方法，但该方法只是将未损坏的数据备份到其他软盘上，而之前损坏的磁道数据已经丢失，不能复原其上的数据。同时由于原始磁盘上的零磁道数据已经损坏，致使原始磁盘不能够再次使用。因此在数据恢复方法上并没有提供完整的解决方法。

而在专利文献2中，虽然提供了专利文献1中未曾提到的数据恢复方法，但是该数据恢复方法依赖于在该存储设备的文件系统关键信息区域未被破坏之前进行的一对一的备份，使用一对一的备份数据在该存储设备文件系统关键信息区域被破坏之后进行一对一的恢复。但是，这种一对一的备份必须保证在该关键信息区域未被破坏之前进行，如果该文件系统关键信息随着对存储设备的操作而导致产生更新，则需要及时地对更新后的文件系统关键信息区域进行备份。并且，由于并没有根据设备种类进行相关的数据归类和压缩，所以会使得备份空间和查找时间都随着所连接过的设备的数目增加而增大。此外，如果新连接上的设备的关键信息本身已被破坏，则无法对该设备进行恢复。

专利文献1：中国发明专利200610147963.X

专利文献2：中国发明专利200910148313.0

发明内容

本发明鉴于上述情况完成，目的在于提供一种信息存取设备及信息存取方法。能够对信息存储设备的关键信息进行修复，帮助用户读取存储在存储设备上的用户数据。同时还提供一种磁盘和文件系统关键信息区域信息网络下载、自动学习、备份的功能，方便进行关键信息区域的备份和恢复。

本发明的信息存取设备，对信息存储设备进行信息存取，上述信息存储设备存储有用户数据和包含多个关键信息项目的关键信息，并能够相对上述信息存取设备装卸，上述信息存取设备的特征在于，包括：存储器，其存储有多个关键信息记录；和控制单元，其具有匹配单元，该匹配单元对上述信息存储设备中的上述关键信息的状态进行检测，在检测到上述关键信息的状态为损坏或不完整时，读取存储在上述存储器上的与上述关键信息最匹配的上述关键信息记录，将读取到的上述关键信息记录与上述关键信息融合。

本发明的信息存取方法，利用信息存取设备对信息存储设备进行信息存取，上述信息存储设备存储有用户数据和包含多个关键信息项目的关键信息，并能够相对上述信息存取设备装卸，上述信息存取方法的特征在于：对上述信息存储设备中的上述关键信息的状态进行检测，在检测到上述关键信息的状态为损坏或不完整时，读取存储在上述信息存取设备所具备的存储器上的与上述关键信息最匹配的关键信息记录，将读取到的上述关键信息记录与上述关键信息融合。

根据本发明，提供一种信息存取设备及信息存取方法。能够对信息存储设备的关键信息进行修复，帮助用户读取存储在存储设备上的用户数据。同时还提供一种磁盘和文件系统关键信息区域信息网络下载、自动学习、备份的功能，方便进行关键信息区域的备份和恢复。

附图说明

图1表示本发明的信息存取设备的概略结构框图。

图2是系统访问磁盘文件的流程图。

图3表示硬盘信息的空间分布例。

图4是存储在硬盘驱动器中的部分信息的示例。

图5是记录在主引导记录中的分区表信息例。

图6是UDF文件系统信息在分区上的分布图。

图7表示存储在存储器中的关键信息记录示例。

图8是存储器中的关键信息记录示例。

图9是存储设备识别与修复流程例。

图10是表示本发明的信息存取设备中的匹配单元结构的框图。

图11表示关键信息融合与修复示意图。

图12是关键信息匹配方式示例，12-1表示磁盘驱动器信息匹配方式，12-2表示MRB磁盘分区表匹配方式，12-3表示文件系统匹配方式。

具体实施方式

下面参考附图，详细说明本发明的具体实施方式。

本实施例的信息存取设备以硬盘播放器为具体示例，信息存储设备以硬盘为具体示例。硬盘播放器对连接于其上的硬盘进行识别、挂载、读写等操作，实现对硬盘的访问。本实施例中所述的硬盘播放器并不只针对特定的某个硬盘，可以是某一类硬盘，如iVDR是一种统一接口的硬盘，可以在影视业的产品发行中使用，具有很好的可交换性，即只要是iVDR接口标准的硬盘都可以连接到iVDR播放器上，并且可根据需要进行硬盘的更换。

需要指出的是，本发明所适用的存储设备不局限于硬盘、iVDR硬盘等常见的硬盘类型，也同样适用于各种存储介质，如CD光盘、蓝光光盘、DVD光盘等光存储介质，SD卡、MMC、优盘、记忆棒、以及各种固态硬盘等闪存存储介质，对一些其他的存储介质也同样适用，如软盘，ZIP盘、磁带等所有具有文件系统或者索引信息的存储介质。

同理，本发明的信息存取设备也并不局限于本实施例中所述的硬盘播放器，其同样可以是面向上述的多种存储设备的访问设备，如硬盘光盘录像机、播放器等，磁盘驱动器、闪存读卡器、适用这些存储设备的计算机、照相机、录像机、手机、音视频播放器、导航仪等所有使用信息存储设备的电子设备。

另外，本发明所述的关键信息，可以包含多个关键信息项目，例如磁盘信息、卷信息、分区信息、驱动器信息、文件系统信息和目录文件信息等中的部分或全部，这些关键信息存储在磁盘上或者是磁盘的驱动器上。

图1所示为本发明的一个硬盘播放器的系统结构框图。1是用户接口单元，用于接收用户指令并向用户显示或提示系统信息，能够是遥控接收、按键操作、状态指示灯或者显示器等。能够通过用户接口单元向用户显示本系统的磁盘信息、系统运行信息、文件信息以及系统运行状态，并接收用户的指示或确认信息。2是系统控制单元，用于实现对硬盘驱动器5和硬盘6以及其他存储器7或者系统的控制。磁盘的文件系统单元3是用于以文件的形式对磁盘上的数据进行管理的数据管理单元，以软件算法单元的形式运行在操作系统上，磁盘上各个位置上的数据通过对应的文件系统的解析以文件的形式呈献给用户，方便用户的管理和操作，实现对磁盘、目录、文件、数据等的操作和管理。图1所示的匹配单元4是本发明所述硬盘播放器上的用于进行磁盘或文件系统修复的管理单元。匹配单元4能够对硬盘进行读取以获得磁盘信息、文件系统信息等，并接受存储器7中的关键信息数据。这里的存储器7是硬盘外的其它存储器，存储有多条关键信息记录，该关键信息记录中的每一条记录可以是硬盘6中的关键信息的备份，也可以是同类型的其它硬盘中的关键信息的备份，也可以是以相同的格式预先记录好的关键信息。在当前硬盘6上的关键信息受到破坏时，匹配单元4读取存储在存储器7上的多条关键信息记录中与当前硬盘6的现有信息最匹配的关键信息记录，来帮助当前系统实现文件系统单元对磁盘的正确访问，并根据实际情况通过用户接口单元1来提醒用户是否进行修复或者需要扩充关键信息记录以实现对当前磁盘的正确访问。

需要注意的是，存储在磁盘驱动器上的驱动器信息一般情况下是不会产生损坏的，特别是对于硬盘这类驱动器不与磁盘分离的存储设备而言，适用于帮助从存储在存储器中的关键信息记录中查询和过滤出与当前设备最匹配的关键信息。

可以看到，在当前硬盘6上的关键信息部分损坏时，匹配单元4利用未损坏的关键信息部分来查找存储在存储器7中的关键信息记录，进行匹配和优选，使用最匹配的关键信息记录与当前磁盘现有信息融合，实现适用于当前磁盘的完整的关键信息，并将这些信息传递给文件系统单元3以实现对磁盘的正确访问。对于文件系统单元3来说，其所需要的关键信息是完整的，而实际对于匹配单元4来说，这些信息分为两部分，一部分来自于当前磁盘，另一部分由存储器中对应的信息进行补偿。通过这种补偿，解决了在当前磁盘关键信息损坏时，只从当前磁盘获取的信息不足以使文件系统单元对磁盘进行正确的访问，造成磁盘不能识别或文件数据等不能正确访问的问题。

文件系统单元访问磁盘上一个文件的基本顺序虽然会因文件系统的不同而各有不同，不过基本上需要经过一些常用的顺序，此处结合图2，以UDF通用磁盘文件系统为例，说明文件系统单元访问磁盘的顺序和所必需的信息。

首先，当外界一个硬盘接入到播放器上时(S11)，操作系统总线驱动检测到该接口上的电平变化，确认磁盘接入的位置，然后根据该接入接口的类型配置相应的设备驱动程序并分配对应的系统资源(S12)。驱动程序对磁盘进行检测并读取磁盘驱动器信息以进行必要的初始化，实现对磁盘的识别(S13)。例如，对SATA硬盘来说，硬盘由盘片和驱动器组成，磁盘与总线的交互通过驱动器上的控制芯片来进行，使用ATA命令集，通过SATA接口实现与播放器的通信。播放器通过SATA接口读取通常位于驱动器控制电路板上的信息，如磁盘的生产厂家，磁头数目等等(S14)。

在播放器实现了对磁盘的识别之后，一般会通过用户接口提示用户已经发现有新的SATA硬盘接入到播放器上，此时系统已发现了硬盘，但还不能实现对硬盘上数据文件的访问。因为在硬盘上，一般来说数据内容是以文件的形式按照一定的文件系统组织规则进行统一管理的。系统在发现磁盘之后，进一步访问需要首先确定该磁盘上的分区信息。在硬盘的第一个物理块上，即主引导记录MBR，记录着整块硬盘的分区位置信息(S15)，也就是常说的分区表。通过读取MBR中的分区信息，确认该硬盘上的分区个数，每一个分区的起始地址和长度等等。

在确定了分区信息后，用户可以根据需要指定对某一个分区上的某个目录下的文件进行读取(S16)。这时，系统将进入该分区所在的物理位置，读取该分区头部的一些信息，如卷信息、分区信息、文件系统信息等等以确定分区标签、文件系统的类型、版本号等等(S17)。在明确确定文件系统信息之后，系统调用对应的文件系统算法实现对该分区的挂载操作(S18)。之后，该分区上从文件系统开始位置到结束位置上的所有空间都将由该文件系统所管理。文件系统按照自己的组织规则首先确定根目录位置(S19)，然后根据指定文件路径逐级访问各个子目录(S20)，最后定位到用户所指定的目标文件(S21)。通过读取目标文件的文件信息，可以得到文件名称、创建者、创建时间、访问属性等文件信息，还可以得到文件具体内容所存储在分区上的逻辑块地址LBA。系统能够控制磁盘读取相应的地址块上的数据，得到该文件的具体内容S22。

图3给出了硬盘信息的空间分布例。如前所述，关键信息的一部分存储在硬盘驱动器上，如硬盘的生产厂家、型号、驱动器类型、磁头与柱面的参数等等，另外一部分存储在硬盘盘片上，如分区信息、文件系统信息等等。图4给出了部分存储在硬盘驱动器中的信息的示例，这些信息可以帮助系统确定驱动程序类型和访问方法等。虽然这些信息对用户来说使用机会比较小，但作为硬盘的基本信息，是在访问硬盘时所必须的信息。在很多的操作系统中，用户也可以通过读取驱动器的基本信息来获得这些信息。

图5中给出了记录在硬盘MBR中的分区表信息例。如图所示，该分区表包括了3个分区，分别列出了每个分区所在磁盘的空间信息以及其他信息等。如对于分区0，为可启动分区，所占空间为物理块【1～19122】，分区类型为83Linux分区等等。

图6给出了UDF文件系统在物理分区上的文件系统信息分布图，该图表示如何在iVDR硬盘上构建UDF文件系统。系统在读取文件系统信息时，需要首先对该硬盘卷信息进行识别(S31)，以确认该逻辑卷满足最基本的属性要求。其后将直接定位到LBA为319的物理块位置上读取卷的锚点信息(S32)。然后根据卷锚点描述符中指示的卷描述序列位置读取卷描述序列中的各个描述符的信息(S33)。通过图6可以看到，由于卷的锚点信息和卷描述序列在文件系统中描述了很多必须的信息，其作用非常重要，如果其中记录的信息遭到破坏或者由于物理损伤造成这部分信息无法读取，则系统将无法进行后续的工作，整个分区就无法挂载到操作系统中。因此这些关键信息都在分区的头部和尾部多个位置进行了备份，如果一个出错还可以使用备份位置上的同样的信息进行正常的文件系统挂载操作。在卷信息和分区信息被正确识别后，系统将会读取文件系统描述符来挂载文件系统的根目录(S34)。然后就可以按照文件系统的规则，逐层打开各级子目录实现对目标文件的访问。

通过以上可以看到，挂载一个分区的文件系统，需要完整的磁盘信息、分区信息、卷信息和文件系统信息等，这些信息所在磁盘上的位置相对集中且大部分位于磁盘的头部，而如前所述这一部分对硬盘来说访问次数较多且较容易出现物理损伤造成磁盘不可访问。虽然有些信息出于存储安全考虑，在磁盘的其他位置进行了必要的备份，但有些信息则没有备份，例如MBR部分就没有备份。图6的iVDR中，描述符虽然有备份但是两者所在位置非常接近，容易出现一个损坏另外一个也同时损坏的情况。为此，本发明在磁盘外部存储有多个关键信息记录，这些关键信息记录可以是来自于本盘的备份，也可以来自于同类型的其他磁盘或事先记录好，以帮助在磁盘的关键信息损坏时进行必要的修复、补充或替换。就图1而言，磁盘外部的关键信息记录被存储在硬盘播放器的存储器7中，其中可以存储多个、多种磁盘的关键信息。

存储在存储器中的关键信息记录示例如图7所示。其中记录了多个、多种磁盘的关键信息，这些信息不仅包含图4中的硬盘驱动器信息，如接口类型、分类号等，也包含图5中MBR中的分区信息，同时还包含图6中文件系统信息中的信息，如锚点信息、卷识别序列、发行商信息等等。

硬盘的识别与修复流程的示意图如图9所示，该图中的关键信息只包含MBR信息、文件系统信息和卷信息这三个关键信息项目，但实际上关键信息还可以包括其它信息。当一个硬盘连接到硬盘播放器时(S81)，播放器系统在进行必要的准备工作之后将会读取驱动器信息、MBR信息以及分区上的文件系统信息、卷信息等(S82)，并一面读取这些信息一面尝试挂载磁盘上指定分区的文件系统(S83)。如果挂载成功则说明当前所连接的磁盘中用于挂载文件系统的必要的关键信息是充足的，如若不然，则说明该关键信息不充足，可能是由于磁盘出错无法读取或者某些数据遭到破坏等。这时候系统需要进行检测以确定数据损坏的位置(S84)。根据检测的结果(S85)，若只有MBR信息出现错误，则以驱动器信息和文件系统信息、卷信息中的至少一种信息作为索引，在存储器中的关键信息记录中进行查询；同样，若只有文件系统信息出现错误，则以驱动器信息和MBR信息、卷信息中的至少一种信息作为索引进行查询；而若卷信息出现错误，则以驱动器信息和MBR信息、文件系统信息中的至少一种信息作为索引进行查询。另外，如果MBR信息和文件系统信息均出现错误，则以驱动器信息和卷信息中的至少一种信息作为索引进行查询，如果MBR信息和卷信息均出现错误，则以驱动器信息和文件系统信息中的至少一种信息作为索引进行查询，如果文件信息系统和卷信息均出现错误，则以驱动器信息和MBR信息中的至少一种信息作为索引进行查询。像这样，通过以未出现错误的信息中的中的至少一种信息作为索引进行查询和过滤(S86)，能够获得与当前磁盘的关键信息最匹配的关键信息记录，将其与当前磁盘的关键信息融合形成新的关键信息，然后继续后续的文件系统挂载过程(S88)。如果最终文件系统可以被成功挂载，并且能够正确地读取到文件的列表和文件的内容，说明此次的文件系统修复过程成功(S91)。如果不能够达到上述的结果，说明此次的文件系统修复过程出现了失败(S92)，其原因可能有多种。

由于本发明所述的关键信息记录并不是像专利文献2中那样的一对一的备份，所以可能发生关键信息记录中没有与当前磁盘的关键信息非常匹配的关键信息的情况。这时候可以通过用户接口单元提示用户可通过多种方法来扩充关键信息记录以获得更大的修复成功几率。例如，用户可以重新接入一个与当前损坏硬盘非常接近的硬盘，比如说是来自同一个发行商的同一批次的硬盘，甚至有同样的内容。因为作为大批量发行的硬盘，各个硬盘之间的驱动器信息、分区信息、文件系统信息和卷信息等基本一样。通过对相似硬盘上的关键信息进行学习、备份，即读取所提供的同类磁盘的关键信息并将其存储在播放器的存储器中，此时的存储器中就有了与损坏的硬盘几乎完全一致的关键信息，再次对硬盘进行恢复，可恢复的几率就会有很大提高。

此外，对关键信息记录的扩充方法有很多种，除了上述的相似磁盘的学习追加方法外，还可以从互联网上下载来自磁盘生产商或者内容发行商以及个人所提供的相似磁盘的关键信息的备份，以扩充本地播放器上的关键信息记录条目。也可以从其他地方拷贝获得多个关键信息记录条目，一次进行大批量扩充，以增加将来对关键信息损坏磁盘的修复和数据挽救的可能性。另外，如果存储器空间没有足够空间，也可以提示用户删除一些不必要的关键信息记录条目。

图10是表示本发明的信息存取设备中的匹配单元4的结构的框图。如图所示，本发明的匹配单元4包括融合单元8、检测单元9和查询单元10。其中，如上所述，检测单元9用于检测当前硬盘的关键信息的值及其状态；查询单元10用于在存储器中进行查询和过滤，以获得与当前硬盘的关键信息最匹配的关键信息；融合单元8用于将所获得的关键信息与当前硬盘的关键信息融合。

在检测单元9对硬盘关键信息区域进行了检测之后，能够提供当前硬盘关键信息状态，如哪些信息可以完整的从当前硬盘上读取出来，哪些部分产生了损坏，例如指定区域无法读取或者读取出的数据校验错误，或者应当有数据的区域数据全部为零等多种情况。如图11所示，在得到了当前磁盘上的关键信息的状态之后，可以使用当前磁盘上关键信息完好的部分(例如图中的驱动器信息)作为索引，与存储器中的关键信息记录进行匹配和过滤，以获得最为接近的一个或者多个存储记录。使用获得的最为接近的存储记录中的数据，来填充当前磁盘上关键信息中缺失的部分，形成一个融合过的关键信息，然后使用融合过的关键信息来重新提交给文件系统，以进行后续的挂载和文件操作等。在查询过程中，有些情况下当前磁盘中已有的关键信息会与查询到的关键信息有冲突，这时候就要进行必要的检测和取舍。因此，在关键信息部分，可以按照使用目的不同将关键信息中的每个信息进行后文叙述的分类，有些类别是高级别信息，如文件系统版本号、分区信息等等，这些都是决策挂载过程中使用文件系统或访问区域限制的数据，在匹配和抉择取舍、冲突解决时必须进行防冲突处理，即优先信赖来自当前磁盘的信息。而有些数据是作为额外信息提供给用户对磁盘进行全面了解的解释信息，如磁盘的卷标、格式化或文件更新日期等。这些信息如果在查询过程中出现了冲突，可以根据需要忽略其冲突或优先取用当前磁盘的信息。

此外，在对磁盘的恢复所要求的级别较低时，也能够不使用融合单元8进行融合，而是在查询单元10查询到最匹配的关键信息记录后，直接使用该关键信息记录来对磁盘进行访问。

这里所说的文件系统信息损坏，是指当前磁盘的第一记录位置上的数据损坏，并且在磁盘其他位置上备份的数据也损坏，只有在这种情况下，才会将这部分信息进行外部数据的替换。如果文件系统信息在第一记录位置上损坏，而在备份的记录位置上完好的情况下，优先使用当前磁盘自身备份的数据，而不需要外部数据进行替换。

由于记录在存储器中的关键信息记录与磁盘不是一一对应的关系，并且记录在存储器中的关键信息记录可以适用于一类或多个磁盘，因此需要寻找出与当前磁盘最匹配的关键信息记录。上述的查询单元10在查询当前存储器的多个关键信息记录中与当前磁盘关键信息最为匹配的关键信息记录的过程中，是通过多种信息的匹配来进行优选。

如图8所示，例如在存储器中的关键信息记录中针对多种磁盘有不同的记录。如条目1记录着日立生产的硬盘，250G的容量，类型为HHV54321，文件系统的生产商为IODATA，文件系统版本号为UDF2.0等等，这些信息有硬盘信息，也有文件系统信息。

匹配过程中可以通过不同的匹配级别来实现快速或准确的匹配方式。如前所述，如果存储器中的某关键信息记录与当前磁盘的驱动器信息完全一致、并且关键的分区信息和文件系统版本号等一致的话，则可以使用其作为第一级别快速匹配的关键信息。如第一条和第三条记录，虽然生产厂商分别是IODATA和HITACHI WOOO，由于文件系统是同一文件系统，因此其他部分，如锚点信息等都是符合同一规范一致的，可以直接使用两个条目中的任何一个记录条目来进行后续的挂载和文件操作。

当然，在以上示例中，在采用较为精确的匹配方法的情况下，如果检测到当前磁是时HITACHI WOOO的磁盘，则优先选用第三条目的内容进行使用。这样可以增加数据的可信赖性。如果采用快速匹配，则可能出现第一条目使用不成功，而再次进行第三条目的使用。

实际的匹配过程中，可以根据匹配的精确级别使用不同数目的信息进行匹配，如低级别只匹配容量，通讯协议，分区信息等。而高级别的匹配则不仅匹配这些还要匹配固件版本号，硬盘生产厂商，文件系统厂商等等。

图12给出了当前磁盘上的关键信息与存储在存储器上的多个关键信息记录进行匹配和检索的示例。为了从存储器中的多个条目中检索出最为匹配的条目，需要使用当前磁盘的多个信息作为索引，与存储器中的多个条目进行匹配，匹配度最高的则为最接近的。当然，如前所述，有些信息是修复文件系统所必须的，而有些信息则是一些额外信息帮助理解，而非必须的信息，或者是可以有一定的差别也不影响文件系统的恢复。即便是所必须的这一部分信息，在存储器中存储条目有限的情况，也可以根据不同的匹配级别选择哪些部分信息必须完全一致，哪些信息可以接近或属于同一类别，哪些信息可以不一致。

图12的三个表给出了关键信息中对磁盘驱动器信息、分区信息，文件系统信息三种信息进行检索和匹配的示例。图标中标记为“Mandatory”的是必须一致的信息，标记为“Optional”的是可选的信息，即不一定要求完全一致。此三个表只是针对某种文件系统的某个匹配级别来说的，对于不同的文件系统或者不同的检索级别来说，这些部分可以因情况而异或者可以通过用户接口由用户直接指定。

图12-1中给出了一个磁盘驱动器信息匹配的示例，该图中，对大部分磁盘信息都要求一致，即要求存储器中的关键信息记录中的这些信息与当前待修复磁盘完全一致，如磁盘型号、容量等等。这种情况对于大批量发行的磁盘，如光盘、iVDR磁盘等介质来说是可行的，因为这类介质通常以同样的内容的多个拷贝的形式发行，这时候这些磁盘在物理参数上基本上一致，即满足图12-1所示的方式。并且由于这些信息对硬盘来说记录在硬盘驱动器上，所以这部分数据出现损坏的几率相对较小且不易被篡改，因此完全可以作为可信赖的信息进行检索。

图12-2中则表示了磁盘分区表部分的匹配方式。图中所示示例中，对于启动标志Bootable flag一项，由于其主要用于标识分区是否可以进行操作系统的启动，而对以存储作为主要目的的当前磁盘来说是可选项，因此这里标记为“Optional”，而对于分区的起始和结束位置来说，这些信息直接关系到文件系统中每个项目所记录的位置，因此这些部分要求待修复的磁盘与关键信息记录条目完全匹配。

同理，对于图12-3来说也是一样，有些信息要求完全一致，如文件系统类型Type和版本号Revision等等，而有些如发行厂商VendorName等等，如果能够一致则最好，如果出现一些不一致也可以继续进行后续的匹配。

如上所述，本发明所述的关键信息记录不仅仅支持与磁盘一对一的关系，还支持一对多的关系，即同类型的磁盘关键信息类似，可以相互使用。这样就可以用很少的记录条目对多个或多种磁盘实现文件系统修复的目的。

这里所说的修复和数据挽救是指，在仅仅由于数据丢失或者数据损坏导致关键信息错误，而这些数据所在存储器上的位置并没有遭到损坏时，可以通过该方法实现对关键信息的修复，即将成功匹配后的关键信息中当前磁盘上缺失的内容，重新写入当前磁盘上对应的位置，填充之前损坏或丢失的数据。而有些情况是由于该关键信息所在的存储位置的物理损坏导致该处不能读写进而无法成功读写整个磁盘或者文件系统文件，这时由于产生了物理损伤，该处无法修复，此时虽然能正确读取文件实现文件挽救的目的，但不能实现磁盘上的关键信息的修复。

本实施例所述的关键信息，可以包括驱动器信息、磁盘信息、分区信息、文件系统卷信息、文件系统信息，还可以包括文件目录树信息等其它信息，哪些信息作为不同设备的关键信息，可以由不同设备的类型或者用户进行指定，不一定全部或者必须包括某些信息。

本实施例所述的存储在存储器中的关键信息记录，不仅仅是只面向某一种类型的设备而构建的一个表，可以是面向不同设备所构建的多种表，如面向光盘的、面向闪存卡的、面向UDF文件系统或者面向NTFS文件系统的等等。

此外，对于光盘类存储介质，可以分为多次读写光盘、可一次记录光盘或只读光盘。对于可多次读写光盘来说，光盘和文件系统关键信息的恢复工作可以按照上述实施例的步骤来实施。而一次写入光盘在信息记录完成之后已经不可以在原来位置进行再次写入操作，只读光盘甚至是无法写入，因此文件系统的修复工作无法按照上述实施例中所述的方法将修复好的关键信息数据重新写回光盘。即使如此，本发明所述方法也可以重新构建文件系统信息，帮助受损光盘完成文件系统的重建工作。这样文件系统的关键信息保存在系统内存中，通过内存中的文件系统关键信息和光盘上的具体文件数据，来实现对光盘文件的访问。

此外，在具体的融合过程中，不仅仅限于将磁盘上可读取的关键信息部分与来自于关键信息记录中的某一个条目中的内容进行融合，也可以将来自于多方面的信息进行统一的融合。比如与来自于关键信息记录中的多个条目的信息进行融合，或者与用户通过用户界面指定的数值等多种信息进行融合，形成修复后的关键信息。

本发明适用于可移动存储设备，以及存储设备的读写设备等，如硬盘、光盘、硬盘播放器等。特别是适用于批量发行的一些移动存储设备，如蓝光/DVD硬碟，iVDR硬盘以及其对应的播放器或者录放器。同时该方法也可以被应用在计算机上实现对存储设备数据的恢复，也可以面向具有网络功能的各种存储设备。

Claims (14)

1.一种信息存取设备，对信息存储设备进行信息存取，所述信息存储设备存储有用户数据和包含多个关键信息项目的关键信息，并能够相对所述信息存取设备装卸，所述信息存取设备的特征在于，包括：

存储器，其存储有多个关键信息记录；和

控制单元，其具有匹配单元，该匹配单元对所述信息存储设备中的所述关键信息的状态进行检测，在检测到所述关键信息的状态为损坏或不完整时，读取存储在所述存储器上的与所述关键信息最匹配的所述关键信息记录，将读取到的所述关键信息记录与所述关键信息融合。

2.如权利要求1所述的信息存取设备，其特征在于：

所述匹配单元包括检测单元、查询单元和融合单元，

所述检测单元，对所述信息存储设备进行检测，以获取当前的所述信息存储设备中的所述关键信息及其状态，

所述查询单元，在所述检测单元获取到的所述关键信息中的至少一个关键信息项目损坏或不完整时，对存储在所述存储器中的所述多个关键信息记录进行查询和过滤，以获得与当前的所述信息存储设备中的所述关键信息最匹配的所述关键信息记录，

所述融合单元，将由所述查询单元获得的最匹配的所述关键信息记录与由所述检测单元检测到的所述关键信息融合。

3.如权利要求2所述的信息存取设备，其特征在于：

所述融合单元，将由所述查询单元获得的最匹配的所述关键信息记录中的与由所述检测单元检测到的所述关键信息中损坏或不完整的关键信息项目对应的关键信息项目，填补到由所述检测单元检测到的所述关键信息中损坏或不完整的关键信息项目中。

4.如权利要求2所述的信息存取设备，其特征在于：

所述融合单元，将由所述检测单元检测到的所述关键信息完全替换成由所述查询单元获得的最匹配的所述关键信息记录。

5.如权利要求1或2所述的信息存取设备，其特征在于：

所述关键信息包括磁盘信息、卷信息、分区信息、文件系统信息和目录文件信息的部分或全部。

6.如权利要求1或2所述的信息存取设备，其特征在于：

所述关键信息记录是所述信息存储设备中的所述关键信息的备份。

7.如权利要求1或2所述的信息存取设备，其特征在于：

所述信息存储设备是有文件系统或者索引信息的存储介质。

8.如权利要求7所述的信息存取设备，其特征在于：

所述信息存储设备是硬盘、光盘、闪存存储介质、磁带或卡带。

9.如权利要求2所述的信息存取设备，其特征在于：

所述控制单元将所述融合单元融合后的所述关键信息回写到当前的所述信息存储设备中。

10.如权利要求1或2所述的信息存取设备，其特征在于：

所述存储器中的所述关键信息记录能够扩充、修改或删除。

11.如权利要求2所述的信息存取设备，其特征在于：

所述查询单元以所述关键信息中的没有损坏的至少一个关键信息项目作为检索条件，对存储在所述存储器中的所述多个关键信息记录按照一定的规则进行查询和过滤。

12.如权利要求11所述的信息存取设备，其特征在于，所述一定的规则是：

对所述关键信息中的每个关键信息项目设定优先级，对于优先级高的关键信息项目，以完全匹配的方式进行查询和过滤，对于优先级低的关键信息项目，则可以不必完全匹配。

13.一种信息存取方法，利用信息存取设备对信息存储设备进行信息存取，所述信息存储设备存储有用户数据和包含多个关键信息项目的关键信息，并能够相对所述信息存取设备装卸，所述信息存取方法的特征在于：

对所述信息存储设备中的所述关键信息的状态进行检测，

在检测到所述关键信息的状态为损坏或不完整时，读取存储在所述信息存取设备所具备的存储器上的与所述关键信息最匹配的关键信息记录，将读取到的所述关键信息记录与所述关键信息融合。

14.如权利要求13所述的信息存取方法，其特征在于：

对所述信息存储设备进行检测，以获取当前的所述信息存储设备中的所述关键信息及其状态，

在所获取到的所述关键信息中的至少一个关键信息项目损坏或不完整时，

对存储在所述存储器中的所述多个关键信息记录进行查询和过滤，以获得与当前的所述信息存储设备中的所述关键信息最匹配的所述关键信息记录，

将所获得的最匹配的所述关键信息记录中的与由所述检测单元检测到的所述关键信息中损坏或不完整的关键信息项目对应的关键信息项目，填补到所述检测单元检测到的所述关键信息中损坏或不完整的关键信息项目中。

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