CN102479098B

CN102479098B - 使用快照图像的引导设备和方法

Info

Publication number: CN102479098B
Application number: CN201110156764.6A
Authority: CN
Inventors: 朴瓒镐; 徐尚范; 朴赞主; 郑明俊; 林根植
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2031-06-03
Also published as: KR20120055352A; US20120131320A1; EP2487583A1; KR101467515B1; EP2487583B1; CN102479098A; US8732446B2

Abstract

提供一种使用快照图像的引导设备和方法。快照图像可被划分为多个块。每个块可按照压缩或非压缩的格式存储在非易失性存储器中。在引导期间，可按块为单位渐进地载入快照图像。可并行地同时执行块的载入和解压缩。结果，可减小快照图像的大小并减少引导系统所需的时间。

Description

使用快照图像的引导设备和方法

本申请要求于2010年11月23日提交到韩国知识产权局的第10-2010-0117049号韩国专利申请的利益，该申请的全部公开通过引用合并于此以用于所有目的。

技术领域

以下描述涉及减少引导系统所花费的时间的技术。

背景技术

随着近来在嵌入式装置性能方面的改进，对可提供各种功能的丰富的操作系统(OS)的使用已经变得普遍，其中，所述操作系统诸如Windows PhoneOS、IPhone OS或安卓(Android)/Linux。

随着丰富的OS所支持的功能变得多样化，OS内核(kernel)和软件平台的规模已经增大。然而，因为大规模的OS内核和软件平台需要大量的初始化进程和文件载入，所以大规模的OS内核和软件平台造成了系统引导时的延迟。

为了解决这一问题，已经提出了各种方法，诸如休眠(hibernation)和挂起到盘(suspend-to-disk)。休眠方法和挂起到盘方法可通过以下处理来实现系统的快速引导：在关闭系统时，将随机存取存储器(RAM)状态信息和CPU/装置状态信息存储在非易失性存储介质(诸如盘或闪存)中，从而存储的状态信息可响应于正被重新引导的所述系统而恢复到所述状态信息在存储器中的原始位置。存储的状态信息也被称为快照图像(snapshot image)。

发明内容

根据一总体方面，提供一种使用快照图像的引导设备，所述引导设备包括：图像产生单元，被配置为用于产生在快照引导中使用的快照图像；图像压缩单元，被配置为用于将快照图像划分为多个块，基于块的解压缩时间、载入时间、期限时间和压缩率中的至少一个来确定是否压缩所述块，并选择性地压缩所述块；引导单元，被配置为用于响应于正使用快照图像执行的快照引导来载入第一块，并用于解压缩第一块，同时载入第二块。

根据另一总体方面，提供一种能够使用快照图像来快照引导的计算设备，所述计算设备包括：多个处理核心；第一存储器，所述第一存储器为易失性存储器；第二存储器，所述第二存储器为非易失性存储器，其中，处理核心之一产生包括第一存储器和/或每个处理核心的状态信息的快照图像，将快照图像划分为多个块，基于块的解压缩时间、载入时间、期限时间和压缩率中的至少一个来选择性地压缩所述块，并将选择性压缩的块存储在第二存储器中，第一处理核心载入存储在第一存储器中的块，并且，第二处理核心在第一处理核心执行载入的同时，并行地解压缩载入第一存储器中的每个块。

根据另一总体方面，提供一种使用快照图像的引导方法，所述引导方法包括：产生在快照引导中使用的快照图像；将快照图像划分为多个块，基于块的解压缩时间、载入时间、期限时间和压缩率中的至少一个来确定是否压缩所述块；根据确定是否压缩所述块的结果来选择性地压缩所述块；响应于正使用快照图像执行的快照引导来载入第一块，并且解压缩第一块，同时载入第二块。

其它特点和方面可通过以下的详细描述、附图和权利要求而变得清楚。

附图说明

图1是示出使用快照图像的引导设备的示例的示图。

图2是示出图像压缩设备的示例的示图。

图3A到图3D是示出引导设备的操作的示例的示图。

图4是示出计算设备的示例的示图。

图5是示出使用快照图像的引导方法的示例的示图。

图6是示出使用快照图像的引导方法的另一示例的示图。

贯穿附图和详细的描述，除非另作说明，否则相同的附图标号将被理解为指示相同的部件、特点和结构。为了清楚性、示例性和便利性，这些部件的相对大小和描述会被夸大。

具体实施方式

提供以下描述以帮助阅读者全面理解这里所述的方法、设备和/或系统。因此，将向本领域普通技术人员建议这里所述的方法、设备和/或系统的各种改变、改进和等同物。此外，为了更加清楚和简明，可省略对已知功能和构造的描述。

图1示出使用快照图像的引导设备的示例。

参照图1，可将引导设备100应用于需要操作系统(OS)的各种终端。例如，各种终端可包括：计算机、智能电话、数字TV和MP3播放器，它们在被开通时需要载入OS内核和初始化进程。

引导设备100可使用快照图像来引导终端。快照图像可以是当终端的初始引导完成时的系统状态信息。系统状态信息可以是包括在终端中的处理器、存储器和/或输入/输出(I/O)装置的状态信息。例如，当终端的引导完成时，引导设备100可产生快照图像。产生的快照图像可存在于存储器110中的特定区域中。引导设备100可将快照图像存储在盘120中。与存储器110不同，所述盘120即使在电源被切断时也能够保留存储在其中的信息。当终端被重新引导时，引导设备100将盘120中的快照图像载入存储器110中，并由此可快速地重新引导终端。

引导设备100可渐进地载入快照图像。快照图像可被分类为必要数据和非必要数据。必要数据可以是当终端被引导时需要载入的数据，非必要数据可以是当终端被引导时不一定需要载入的数据。例如，非必要数据不一定影响终端的使用，即使非必要数据没有被载入，用户也可确定终端被引导。当终端被使用快照图像引导时，引导设备100可载入必要数据，并可随后将非必要数据作为后台(background)载入。

引导设备100可包括：图像产生单元101、图像压缩单元102和引导单元103。

图像产生单元101可产生快照图像。快照图像可以是在终端的引导之后的即时时刻(at the time immediately after the booting of a terminal)的系统状态信息，并且，快照图像可被产生以用于终端的快速引导。在该示例中，使用快照图像的引导操作被称为快照-引导。

图像压缩单元102可将快照图像划分为多个块。快照图像可存在于存储器110中。快照图像可被分类为多个页，所述页为存储器110中的存储单位。每个块可包括若干页。例如，参照图3A，快照图像300可被划分为多个块，即，块#0到块#n。

图像压缩单元102可确定是否对块进行压缩。压缩是指减小数据的大小，从而减少数据所需的存储空间或减少发送数据所需的时间的处理。图像压缩单元102可基于若干因素(诸如每个块的解压缩时间、载入时间、期限时间和压缩率中的至少一个)来确定是否对所述每个块进行压缩。每个块的解压缩时间是对每个块进行解压缩所花费的时间。每个块的载入时间可指示在快照引导期间将每个块从盘120载入存储器110所花费的时间。如上所述，引导设备100可按块为单位渐进地载入快照图像。每个块的期限时间可指示每个块的载入必须完成的时间点。也就是说，块需要在它们的期限时间之前被载入，以便终端正常操作。每个块的压缩率可指示每个块的大小可被减小到什么程度。

图像压缩单元102可选择性地对每个块进行压缩。例如，图像压缩单元102可确定是否对每个块进行压缩，所述图像压缩单元102可压缩被确定为将被压缩的块，并且不压缩被确定为不会被压缩的块。

图像压缩单元102将快照图像存储在盘120中，直到终端被关闭，其中，所述快照图像具有一些压缩块以及另一些未压缩块。

引导单元103可使用盘120中的快照图像来引导终端。例如，引导单元103可将快照图像从盘120载入存储器110。引导单元103可按块为单位将快照图像从盘120载入存储器110。

引导单元103可执行一个块的载入以及另一块的解压缩。例如，参照图3D，在快照图像300被存储在盘120中的情况下，引导单元103可在第一周期(cycle)期间将块#0载入存储器110。在第二周期期间，引导单元103可将块#1载入存储器110，同时，如果块#0是压缩块，则对块#0进行解压缩。在终端配备有多个处理核心的情况下，引导单元103可激活所有处理核心，并可由此引导终端。

图2示出图像压缩设备的示例，即，图1所示的图像压缩单元102的示例。

参照图2，图像压缩设备200可包括：划分单元201、确定单元202和选择性压缩单元203。

划分单元201可将快照划分为多个块。每个块可包括若干页。可按块为单位来执行快照图像的压缩和解压缩。可按块为单位来执行快照图像的存储和载入。例如，参照图3A，划分单元201可将快照图像300划分为块#0到块#n。

确定单元202可确定是否对块进行压缩。

在图3B中示出由确定单元202确定是否对块进行压缩的示例。参照图3B，确定单元202确定特定块是否是必要块。在所述特定块是必要块的情况下，确定单元202通过将所述特定块的解压缩时间与将被载入的最后块的载入时间进行比较来确定是否压缩所述特定块。

例如，参照图3B，确定单元202确定是否压缩块#0。确定单元202确定块#0是否是必要块，所述必要块为包括需要在快照引导的早期阶段被载入的数据页的块。在块#0是必要块的情况下，确定单元202将块#0的解压缩时间与块#n的载入时间进行比较，其中，所述块#n为将被载入的最后块。在块#0的解压缩时间短于块#n的载入时间的情况下，确定单元202确定是否可按照高于预定义阈值的比率来压缩块#0。在可按照高于预定义阈值的比率来压缩块#0的情况下，确定单元202可确定块#0应被压缩。

在图3C中示出由确定单元202确定是否对块进行压缩的另一示例。参照图3C，确定单元202确定特定块是否是必要块。在所述特定块是非必要块的情况下，确定单元202可通过将所述特定块的解压缩时间和载入时间之和与所述特定块的期限时间进行比较来确定是否压缩所述特定块。

例如，参照图3C，确定单元202确定是否压缩块#1。确定单元202确定块#1是非必要块。非必要块是包括不一定需要在快照引导的早期阶段被载入的数据页的块，并且可在快照引导的早期阶段之后被载入为后台。在块#1是非必要块的情况下，确定单元202将块#1的解压缩时间和载入时间相加，并将块#1的解压缩时间和载入时间之和与块#1的期限时间进行比较。在块#1的解压缩时间和载入时间之和少于块#1的期限时间的情况下，确定单元202可确定块#1应被压缩。或者，在块#1的解压缩时间和载入时间之和少于块#1的期限时间的情况下，确定单元202可确定是否可按高于预定义阈值的比率来压缩块#1，如果可按高于预定义阈值的比率来压缩块#1，则确定单元202可随后确定块#1应被压缩。

参照回图2，选择性压缩单元203根据由确定单元202执行的确定的结果来选择性地压缩快照图像的块。在该示例中，选择性压缩可被解释为根据预定义规则对块进行压缩或者不进行压缩。

选择性压缩单元203可将快照图像的块存储在图1所示的盘120(例如，非易失性存储器)中。

图3A到图3D示出引导设备100的操作的示例。参照图3A，快照图像300可被划分为多个块。例如，快照图像300可被划分为块#0到块#n。

参照图3B，可基于必要块的解压缩时间和将被载入的最后块的载入时间来确定是否对所述必要块进行压缩，其中，所述必要块需要在快照引导的早期阶段被载入。例如，在块#0是必要块的情况下，可确定块#0的解压缩时间是否短于块#n的载入时间，其中，所述块#n为将被载入的最后块。在块#0的解压缩时间短于块#n的载入时间的情况下，可将块#0确定为将被压缩的块，其中，所述块#n为将被载入的最后块。

参照图3C，可基于非必要块的解压缩时间和载入时间之和以及非必要块的期限时间来确定是否对非必要块进行压缩，其中，所述非必要块可在快照引导时间被载入为后台。例如，在块#1为非必要块的情况下，可确定块#1的解压缩时间和载入时间之和是否少于块#1的期限时间。在块#1的解压缩时间和载入时间之和少于块#1的期限时间的情况下，块#1可被确定为将被压缩的块。

参照图3D，可并行地执行每个块的载入和上一块的解压缩。块#0在时间t被载入，块#1在时间(t+1)被载入。在块#0是压缩块的情况下，可同时执行块#1的载入和块#0的解压缩。另一方面，在块#0没有被压缩的情况下，可以不执行块#0的解压缩。类似地，在块#1是压缩块的情况下，可在时间(t+2)同时执行块#2的载入和块#1的解压缩。可由配备有多个处理核心的终端来执行这种类型的并行处理。例如，在配备有被独立驱动的两个处理核心的终端的情况下，所述两个处理核心之一可被配置为用于处理块的载入，另一处理核心可被配置为用于处理上一块的解压缩。图1所示的引导设备100可在快照引导期间激活终端中的至少两个处理核心。

图4示出计算设备(即，应用引导设备的示例的终端)的示例。参照图4，计算设备400可包括：核心单元401、主存储器402和盘403。

核心单元401包括多个处理核心，即，核心#0到核心#3。处理核心可并行地处理多个任务。

当电能被施加到计算设备400时，计算设备400被引导。可使用典型的引导方法(来代替使用快照图像的方式)来执行计算设备400的初始引导。

当计算设备400的初始引导完成时，核心#0产生快照图像。例如，核心#0可在计算设备400的初始引导之后的即时时刻(at the time immediately afterthe initial booting of the computing apparatus 400)产生核心单元401和主存储器402的状态信息，作为快照图像。快照图像可被临时存储在主存储器402中的特定区域中，其中，作为示例，所述主存储器402是易失性存储器。

核心#0将快照图像划分为多个块，并确定是否对所述块进行压缩。核心#0根据确定的结果来选择性地对所述块进行压缩，并将选择性压缩的块存储在盘403中，其中，作为示例，所述盘403是非易失性存储器。

当电能被切断又随后再次被接通时，根据存储在盘403中的快照图像来引导计算设备400。

在快照引导期间，可由引导加载器(未示出)来至少激活核心#0和核心#1。引导加载器的示例可以是图1所示的引导单元103。

核心#0和核心#1一旦被激活，则并行地执行快照图像的块的载入和解压缩。例如，在第一周期期间，核心#0可将快照图像的第一块从盘403载入主存储器402。在第二周期期间，核心#0可将快照图像的第二块从盘403载入主存储器402，如果第一块是压缩块，则核心#1可对第一块进行解压缩。

图5示出使用快照图像的引导方法的示例，即，如何选择性地压缩快照图像并存储快照图像的示例。

参照图1到图5，引导设备100产生快照图像(501)。例如，图像产生单元101可产生包括在计算设备400的引导完成之后的即时时刻(at the timeimmediately after the booting of the computing apparatus 400is complete)的状态信息的快照图像。

引导设备100将快照图像划分为多个块(502)。例如，如图3A所示，划分单元201可将快照图像划分为多个块。

引导设备100确定是否压缩所述块(503)。例如，如图3B和图3C所示，确定单元202可确定是否压缩第k块。

在第k块被确定为将被压缩的块的情况下，引导设备100压缩第k块(504)。另一方面，在第k块被确定为不会被压缩的块的情况下，k被加1，从而可对第(k+1)块执行上述操作。

引导设备100确定第k块是否是最后块(505)。在第k块是最后块的情况下，引导设备100将通过选择性地对块进行压缩所获得的快照图像存储在盘403中(506)。另一方面，在第k块不是最后块的情况下，k被加1，从而可对第(k+1)块执行上述操作。

图6示出使用快照图像的引导方法的另一示例，即，如何渐进地载入快照图像，并同时执行快照图像的每个块的载入和解压缩的另一示例。参照图1到图4和图6，作为快照引导的一部分，引导设备100载入第k块(601)。例如，引导单元103可激活核心单元401中的所有核心#0到核心#3，并且核心#0可将第k块从盘403载入存储器402。

引导设备100确定第k块是否是压缩块(602)。在第k块不是压缩块的情况下，引导设备100载入第(k+1)块。另一方面，在第k块是压缩块的情况下，引导设备100对第k块进行解压缩，同时，载入第(k+1)块(603)。例如，如图3D所示，引导单元103可激活核心单元401中的所有核心#0到核心#3，并且核心#0可对第k块进行解压缩，同时，核心#1载入第(k+1)块。

引导设备100确定第k块是否是最后块(604)。在第k块不是最后块的情况下，引导设备100对第(k+1)块执行上述操作。

如上所述，可通过以块为单位来选择性地压缩快照图像并存储选择性压缩的快照图像来减小快照图像的大小。此外，可通过在渐进引导快照图像的期间同时执行快照图像的每个块的载入和解压缩来减少引导系统所花费的时间。

上述方法和/或操作可被记录、存储或固定在一个或多个计算机可读记录介质中，所述计算机可读介质包括将被计算机执行的程序指令，计算机执行所述程序指令以用于促使处理器运行或执行所述程序指令。介质还可单独包括数据文件、数据结构等，或者介质还可与程序指令相结合地包括数据文件、数据结构等。计算机可读存储介质的示例包括：磁介质(诸如硬盘、软盘和磁带)、光介质(诸如CD-ROM盘和DVD)、磁光介质(诸如光盘)、被专门配置为用于存储和执行程序指令的硬件装置(诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等)。程序指令的示例包括：机器代码(诸如由编译器生成的机器代码)和包含更高级代码的文件(由可由计算机通过使用解释器来运行)。所述硬件装置可被配置为用于充当一个或多个软件模块，以便执行上述操作和方法，反之亦然。此外，计算机可读存储介质可被分布于通过网络连接的计算机系统之间，计算机可读代码或程序指令可以按分布方式被存储和执行。

以上描述了若干示例。然而，应理解：可进行各种改进。例如，如果所述技术按照不同的顺序被执行，并且/或者，如果所述系统、体系结构、装置或电路中的部件按照不同的方式被组合并/或由其它部件或它们的等同物替代或补充，则会实现适当的结果。因此，其它实现方式也处于权利要求的范围之内。

Claims

1.一种使用快照图像的引导设备，所述引导设备包括：

图像产生单元，被配置为用于产生在快照引导中使用的快照图像；

图像压缩单元，被配置为用于将快照图像划分为多个块，基于块的解压缩时间、载入时间、期限时间和压缩率中的至少一个来确定是否压缩所述块，并选择性地压缩所述块；以及

引导单元，被配置为响应于正使用快照图像执行的快照引导来载入第一块，并解压缩第一块，同时载入第二块，

其中，所述图像压缩单元还被配置为用于：

响应于所述块是必要块，通过将所述块的解压缩时间与将被载入的最后块的载入时间进行比较来确定是否压缩所述块，

响应于所述块不是必要块，通过将所述块的解压缩时间和载入时间之和与所述块的期限时间进行比较来确定是否压缩所述块，

其中，所述必要块是需要在快照引导的早期阶段被载入的块。

2.如权利要求1所述的引导设备，其中，所述图像压缩单元还被配置为用于确定所述块是否是需要在引导的早期阶段被载入的必要块。

3.如权利要求2所述的引导设备，其中，所述图像压缩单元还被配置为用于：响应于所述块是必要块，在所述块的解压缩时间短于将被载入的最后块的载入时间的情况下，通过将所述块的压缩率与预定义阈值进行比较来确定是否能够按照高于所述预定义阈值的比率来压缩所述块。

4.如权利要求2所述的引导设备，其中，所述图像压缩单元还被配置为用于：响应于所述块不是必要块，在所述块的解压缩时间和载入时间之和少于所述块的期限时间的情况下，通过将所述块的压缩率与预定义阈值进行比较来确定是否能够按照高于所述预定义阈值的比率来压缩所述块。

5.一种能够使用快照图像来进行快照-引导的计算设备，所述计算设备包括：

多个处理核心；

第一存储器，所述第一存储器为易失性存储器；

第二存储器，所述第二存储器为非易失性存储器，

其中，处理核心之一产生包括第一存储器和/或每个处理核心的状态信息的快照图像，将快照图像划分为多个块，基于块的解压缩时间、载入时间、期限时间和压缩率中的至少一个来选择性地压缩所述块，并将选择性压缩的块存储在第二存储器中，第一处理核心将块从第二存储器载入第一存储器，并且，第二处理核心在第一处理核心执行载入的同时，并行地解压缩载入第一存储器中的每个块，

其中，响应于所述块是必要块，处理核心之一通过将所述块的解压缩时间与将被载入的最后块的载入时间进行比较来确定是否压缩所述块，

其中，响应于所述块不是必要块，处理核心之一通过将所述块的解压缩时间和载入时间之和与所述块的期限时间进行比较来确定是否压缩所述块，

其中，所述必要块是在快照引导的早期阶段被载入的块。

6.如权利要求5所述的计算设备，其中，所述处理核心之一确定所述块是否是需要在引导的早期阶段被载入的必要块。

7.如权利要求6所述的计算设备，其中，响应于所述块是必要块，在所述块的解压缩时间短于将被载入的最后块的载入时间的情况下，处理核心之一通过将所述块的压缩率与预定义阈值进行比较来确定是否能够按照高于所述预定义阈值的比率来压缩所述块。

8.如权利要求6所述的计算设备，其中，响应于所述块不是必要块，在所述块的解压缩时间和载入时间之和少于所述块的期限时间的情况下，处理核心之一通过将所述块的压缩率与预定义阈值进行比较来确定是否能够按照高于所述预定义阈值的比率来压缩所述块。

9.一种使用快照图像的引导方法，所述引导方法包括：

产生在快照引导中使用的快照图像；

将快照图像划分为多个块；

基于块的解压缩时间、载入时间、期限时间和压缩率中的至少一个来确定是否压缩所述块；

根据确定是否压缩所述块的结果来选择性地压缩所述块；以及

响应于正使用快照图像执行的快照引导来载入第一块，并且解压缩第一块，同时载入第二块，

其中，确定是否压缩所述块的步骤包括：

10.如权利要求9所述的引导方法，其中，确定是否压缩所述块的步骤还包括：

响应于所述块是必要块，在所述块的解压缩时间短于将被载入的最后块的载入时间的情况下，确定所述块的压缩率是否高于预定义阈值；以及

响应于所述块的压缩率高于预定义阈值，确定压缩所述块。

11.如权利要求9所述的引导方法，其中，确定是否压缩所述块的步骤还包括：

响应于所述块不是必要块，在所述块的解压缩时间和载入时间之和少于所述块的期限时间的情况下，确定所述块的压缩率是否高于预定义阈值；以及

响应于所述块的压缩率高于预定义阈值，确定压缩所述块。