CN103077225A - 数据读取方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种数据读取方法、装置及系统。数据读取方法，包括：根据接收的读请求查询数据缓存模块，当在数据缓存模块中没有查找到读请求的数据时，将根据所述读请求从存储模块中获取所请求的数据，所述读请求中包括所请求的数据的首位置和长度；根据所述读请求所请求的数据的首位置和长度获取所请求的数据的末位置；根据所请求的数据的末位置查询跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置，若查找到，则将跳转历史记录模块中与所述跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块，以使预取模块根据所述跳转后的位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中。本发明可有效避免因数据读取时间过长而产生的丢帧的问题。
Description
技术领域
本发明实施例涉及计算机技术，尤其涉及一种数据读取方法、装置及系统。
背景技术
在视频编辑应用中，视频数据的存储设备的读延时大小对视频编辑软件有重要影响，即如果存储设备对视频编辑工作站的视频编辑软件的读请求的返回数据的时间过长，就会导致视频编辑软件因读不到数据而产生丢帧。
为降低存储设备响应时间过长而产生的丢帧，存储设备一般采用预取的方式，即当视频编辑工作站的读请求尚未到达时，存储设备就预先将数据读到其内存缓冲区，当读请求到达后，可以立即从内存缓冲区中将请求的数据返回给视频编辑工作站。图1为现有的存储设备的结构示意图，如图1所示，该存储设备读取数据的过程为：存储设备100的主机协议接口模块10收到视频编辑工作站发送的读请求后，主机协议接口模块10将该读请求传送给读接口模块11；读接口模块11在数据缓存模块12中查找是否存在该读请求对应的数据；如果查找到，则读接口模块11将数据返回给主机协议接口模块10，主机协议接口模块10将数据返回给视频编辑工作站，否则读接口模块11直接向存储介质14读数据，同时将本次读请求的数据地址传递给预取模块13；预取模块13向存储介质14发出读下一个数据，即本次读请求的数据地址对应的下一地址数据的命令；预取模块13将读取的该下一地址数据缓存入数据缓存模块12中，以使下一次读请求读数据时能够在数据缓存模块12中命中。
上述存储设备的数据读取中，当视频编辑工作站下一次读请求的数据正是数据缓存模块中缓存的数据时，则可以直接从数据缓存模块中读到，但是，当下一次读请求的数据并非是数据缓存模块中缓存的数据时，则读接口模块依然从缓存中无法命中，仍需从存储介质中读数据，从而产生较大的读数据延时，即依然会发生丢帧。
发明内容
本发明实施例提供一种数据读取方法、装置及系统，用以避免因数据读取时间过长而产生丢帧的问题。
本发明的第一个方面是提供一种数据读取方法，包括：
根据接收的读请求查询数据缓存模块，当在数据缓存模块中没有查找到读请求的数据时，将根据所述读请求从存储模块中获取所请求的数据，所述读请求中包括所请求的数据的首位置和长度；
根据所述读请求所请求的数据的首位置和长度获取所请求的数据的末位置；
根据所请求的数据的末位置查询跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置，若查找到，则将跳转历史记录模块中与所述跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块，以使预取模块根据所述跳转后的位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中，所述跳转历史记录模块中存储多个数据读取跳过区域的跳转前的位置以及跳转后的位置。
结合第一个方面的数据读取方法，在第一种实现方式中，若根据所请求数据的末位置没有在跳转历史记录模块中查找到相匹配的跳转前的位置，则将所请求的数据的末位置的下一个位置发送给预取模块，以使预取模块根据该下一个位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中。
结合第一个方面的数据读取方法或第一种实现方式，在第二种实现方式中，将根据所述读请求从存储模块中获取所请求的数据之后，还包括：
若所述读请求所请求的数据的首位置相对上一次读请求所请求的数据的末位置发生了跳转，则将该上一次读请求所请求的数据的末位置作为跳转前的位置，以及将所述读请求所请求的数据的首位置作为跳转后的位置记录到跳转历史记录模块中。结合第一个方面的数据读取方法或第一种实现方式或第二种实现方式，在第三种实现方式中，所述跳转历史记录模块中还包括每个数据读取跳过区域对应的跳转次数，
当根据所述读请求所请求的数据的末位置查询到跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置为多个时，将对应跳转次数最多的跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块。
本发明的第二个方面是提供一种数据读取装置，包括：
数据获取模块，用于根据接收的读请求查询数据缓存模块，当在数据缓存模块中没有查找到读请求的数据时，将根据所述读请求从存储模块中获取所请求的数据，所述读请求中包括所请求的数据的首位置和长度；
位置获取模块，用于根据所述读请求所请求的数据的首位置和长度获取所请求的数据的末位置；
跳转历史记录模块，用于存储多个数据读取跳过区域的跳转前的位置以及跳转后的位置；
控制模块，用于根据所请求的数据的末位置查询跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置，若查找到，则将跳转历史记录模块中与所述跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块，以使预取模块根据所述跳转后的位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中，所述跳转历史记录模块中存储多个数据读取跳过区域的跳转前的位置以及跳转后的位置。
结合第二个方面的数据读取装置，在第一种实现方式中，所述控制模块，还用于若根据所请求数据的末位置没有在跳转历史记录模块中查找到相匹配的跳转前的位置，则将所请求的数据的末位置的下一个位置发送给预取模块，以使预取模块根据该下一个位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中。
结合第二个方面的数据读取装置或第一种实现方式，在第二种实现方式中，所述控制模块，还用于若所述读请求所请求的数据的首位置相对上一次读请求所请求的数据的末位置发生了跳转，则将该上一次读请求所请求的数据的末位置作为跳转前的位置，以及将所述读请求所请求的数据的首位置作为跳转后的位置记录到跳转历史记录模块中。
结合第二个方面的数据读取装置、第一种实现方式或第二种实现方式，在第三种实现方式中，所述跳转历史记录模块中还用于存储每个数据读取跳过区域对应的跳转次数；
所述控制模块，还用于当根据所述读请求所请求的数据的末位置查询到跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置为多个时，将对应跳转次数最多的跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块。
本发明的第三个方面是提供一种存储设备，包括：存储模块、预取模块、数据缓存模块和上述的数据读取装置，
所述存储模块，用于存储数据；
所述预取模块，用于根据所述数据读取装置发送的预读数据的位置从所述存储模块中预取出数据；
所述数据缓存模块，用于缓存所述预取模块预取的数据。
本发明的第四个方面是提供一种视频编辑系统，包括如上述的存储设备和用于对从所述存储设备读取的数据进行视频编辑处理的视频编辑工作站。
本发明实施例通过根据所述读请求所请求的数据的首位置和长度获取所请求的数据的末位置，再根据所述读请求所请求的数据的末位置查询跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置，若查找到，则将跳转历史记录模块中与所述跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块，从而使预取模块根据所述跳转后的位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中，若查找不到，则采用顺序预取方式，即将下一个位置发送给预取模块，无论是根据跳转历史记录模块获取的跳转位置，还是顺序预取的位置，都可以预取出准确的数据，从而使下次读数据时可以直接从数据缓存模块读出数据，提高读请求的命中率，有效避免了丢帧的问题；进一步通过在跳转历史记录模块中记录跳转次数，可以有效利用先前的统计规律获取准确的跳转后的位置，从而进一步提高了预取数据的准确性和有效性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的存储设备的结构示意图；
图2为本发明数据读取方法实施例的流程图；
图3为本发明实施例创建的跳转历史记录模块中跳转历史表的示意图；
图4为本发明数据读取装置实施例的结构示意图；
图5为本发明存储设备实施例的结构示意图；
图6为本发明视频编辑系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明数据读取方法实施例的流程图，如图2所示，本实施例的方法包括：
步骤201、根据接收的读请求查询数据缓存模块，当在数据缓存模块中没有查找到读请求的数据时，将根据所述读请求从存储模块中获取所请求的数据，所述读请求中包括所请求的数据的首位置和长度。
由于磁盘等存储模块对数据读请求的响应时间比较长，一般在10~500毫秒之间，为尽快响应视频编辑工作站的读请求，存储设备一般设置有读数据响应较快的缓存，通过预取机制将存储模块中的数据预先读入缓存中，当读数据时，先向缓存中查找，以节省读数据延时，若找不到再向存储模块中查找，以保证获取读请求的数据。
本步骤中，当数据读取装置接收到视频编辑工作站发送的读请求时，其首先查找数据缓存模块，当在数据缓存模块中没有查找到读请求的数据时，向存储模块发送读请求以获取读请求的数据。
步骤202、根据所述读请求所请求的数据的首位置和长度获取所请求的数据的末位置。
步骤203、根据所请求的数据的末位置查询跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置，若查找到，则将跳转历史记录模块中与所述跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块，以使预取模块根据所述跳转后的位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中，所述跳转历史记录模块中存储多个数据读取跳过区域的跳转前的位置以及跳转后的位置。
在实际应用中，视频编辑软件在读一个视频文件时，如果第一次在偏移量offset1的位置跳转到offset2的位置读，那么接下来再读同一个文件时，在offset1的位置跳转到offset2的位置的概率非常大，也就是说视频编辑软件的跳转行为具有统计规律，因此可以采取一定的措施以使后续根据offset1的位置获取offset2的位置，从而能够较准确地确定出预读数据的位置。利用这个统计规律，本发明的跳转历史记录模块为每一个文件创建一个跳转历史表，并根据跳转历史表中存储的记录来预测是否可能发生读跳转。图3为本发明实施例创建的跳转历史表的示意图，如图3所示，该跳转历史表的每一行包括：跳转前的位置（src_offset）和跳转后的位置（dst_offset）、跳转次数(jump_count)等项。当读请求数据跳转发生的时候，在跳转历史表中记录一行。每次收到读请求的时候，在通知预取模块执行预读线程之前，首先查找跳转历史表，如果找到，则预读跳转历史表中跳转后的位置（dst_offset）的数据，否则顺序预读下一个位置的数据块，即将所述读请求的数据的末位置的下一个位置发送给预取模块，以使预取模块根据该下一个位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中。
由于相同的跳转前的位置可能对应多个不同的跳转后的位置，当根据所述读请求的数据的末位置查询跳转历史表中记录的跳转前的位置可能会查到多个结果，因此，本发明上述的跳转历史表中还记录了跳转次数，以便于后续将根据本次读请求的末位置查询后得到的多个记录条目时，选择跳转次数最多的跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块，以有效利用先前的统计规律获取准确的跳转后的位置，以进一步提高预取数据的准确性和有效性。
在上述步骤201中，不论是从数据缓存模块获取数据，还是从存储模块中获取数据，在获取数据之后，数据读取装置还进一步根据所述读请求所请求的数据的末位置查询跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置，所请求的数据的末位置可以根据所述读请求所请求的数据的首位置和长度获取，即将所请求的数据的首位置与长度相加后即为所请求的数据的末位置。由于跳转历史记录模块的跳转历史表中记录着先前读请求数据时发生的数据跳转记录，即先前发生数据读取跳转区域对应的跳转前的位置与跳转后的位置的对应关系。因此，当完成上述步骤201后，通过查询跳转历史记录模块可以获取相对准确的预取的数据，相比现有技术中，预取线程采用顺序预取数据而导致缓存在缓存中的数据有可能并非是下一个读请求的数据的问题，本发明通过设置跳转历史记录，并通过跳转历史记录来预测下次读请求的数据位置，从而可有效避免了丢帧问题。
在本发明实施例中，每次进行数据读取后，还进步一判断读请求的数据是否发生了跳转，若发生了跳转，则数据读取装置需要进一步更新历史记录表记录的数据，即若所述读请求的数据的首位置相对上一次读请求的数据的末位置发生了跳转，则将该上一次读请求的数据的末位置作为跳转前的位置，以及将所述读请求的数据的首位置作为跳转后的位置记录到跳转历史表中，同时，将历史记录表中的跳转次数也相应的进行更新，以保证后续从多个跳转前的位置对应的条目中根据统计规律相对的准确选出对应的跳转后的位置，从而保证了预取数据的有效性。将历史记录表中的跳转次数也相应的进行更新，具体为：若本次读请求的数据的首位置与上一次读请求的数据的末位置对应的数据读取跳转区域为新区域，则将该上一次读请求的数据的末位置作为跳转前的位置、将所述读请求的数据的首位置作为跳转后的位置，以及跳转次数1作为一个新条目记录到跳转历史表中；若本次读请求的数据的首位置与上一次读请求的数据的末位置对应的数据读取跳转区域为已有记录的区域，则将跳转历史表中相应数据读取跳转区域的跳转次数加1。
本发明实施例通过根据所述读请求所请求的数据的首位置和长度获取所请求的数据的末位置，再根据所述读请求所请求的数据的末位置查询跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置，若查找到，则将跳转历史记录模块中与所述跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块，从而使预取模块根据所述跳转后的位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中，若查找不到，则采用顺序预取方式，即将下一个位置发送给预取模块，无论是根据跳转历史记录模块获取的跳转位置，还是顺序预取的位置，都可以预取出准确的数据，从而使下次读数据时可以直接从数据缓存模块读出数据，提高读请求的命中率，有效避免了丢帧的问题；进一步通过在跳转历史记录模块中记录跳转次数，可以有效利用先前的统计规律获取准确的跳转后的位置，从而进一步提高了预取数据的准确性和有效性。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，处理器，如中央处理单元（CentralProcessing Unit，CPU），执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器（read-only memory，ROM）、随机存储器（randomaccess memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
图4为本发明数据读取装置实施例的结构示意图，如图4所示，本实施例的装置包括：数据获取模块40，用于根据接收的读请求查询数据缓存模块，当在数据缓存模块中没有查找到读请求的数据时，将根据所述读请求从存储模块中获取所请求的数据，所述读请求中包括所请求的数据的首位置和长度；位置获取模块43，用于根据所述读请求所请求的数据的首位置和长度获取所请求的数据的末位置；跳转历史记录模块42，用于存储多个数据读取跳过区域的跳转前的位置以及跳转后的位置；控制模块41，用于根据所请求的数据的末位置查询跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置，若查找到，则将跳转历史记录模块中与所述跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块，以使预取模块根据所述跳转后的位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中，所述跳转历史记录模块中存储多个数据读取跳过区域的跳转前的位置以及跳转后的位置。
本实施例中数据获取模块40根据接收的读请求首先从缓存即数据缓存模块中查找读请求的数据，若找到则将该数据返回给视频编辑工作站，否则将直接向磁盘等存储模块中读数据，将读取的数据返回给视频编辑工作站。位置获取模块43，根据该次读请求所请求的数据的首位置和长度计算获取所请求的数据的末位置，控制模块41在数据获取模块40读取数据后，根据位置获取模块43计算的所请求的数据的末位置确定是否更新跳转历史记录模块42中的跳转历史表，以及将根据跳转历史表获取的位置或者将本次读请求的数据的末位置的下一位置发送给预取模块，以保证下一次读请求到达时能够准确获取需要的数据。
本实施例可用于执行上述方法实施例的技术方案，其技术原理及达到的技术效果类似，不再赘述。
上述数据读取装置实施例中，跳转历史记录模块42中还存储每个数据读取跳过区域对应的跳转次数；上述控制模块41，还用于当根据所述读请求的数据的末位置查询到跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置为多个时，将对应跳转次数最多的跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块，以使下次读请求的数据能够得到预取并缓存，保证了数据读取装置能够准确快速读出需要的数据。
图5为本发明存储设备实施例的结构示意图，如图5所示，本实施例的存储设备200包括：存储模块54、预取模块52、数据缓存模块53和上述图4所述的数据读取装置50，所述存储模块54，用于存储数据；所述预取模块52，用于根据所述数据读取装置50发送的预读数据的位置从所述存储模块54中预取出数据；所述数据缓存模块53，用于缓存所述预取模块预取的数据。
在另一存储设备实施例中，本发明的存储设备还可以进一步包括主机协议接口模块51，用于将视频编辑工作站发送的读请求发送给所述数据读取装置50，以及将所述数据读取装置50获取的数据返回给所述视频编辑工作站。
本实施例的存储设备也可用于执行并完成上述方法实施例的技术方案，其技术原理及达到的技术效果类似，不再赘述。
图6为本发明视频编辑系统实施例的结构示意图，如图6所示，本实施例的视频编辑系统，包括视频编辑工作站300和上述图5所示的存储设备200。其中，视频编辑工作站300用于对从存储设备获取的视频数据进行编辑处理，其包括读数据线程、数据缓冲区、视频编辑线程三部分。视频编辑线程从数据缓冲区中读出数据，进行视频处理；数据读取线程从存储设备200中读出数据，并填入数据缓冲区；数据缓冲区一般能够缓冲多帧帧视频数据，当视频缓冲区为空的时候，视频编辑线程若试图读取数据，则会出现丢帧，由于本发明中存储设备的预取模块能够提前准确地获取需要的数据，因此可以有效避免丢帧。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种数据读取方法，其特征在于，包括：
根据接收的读请求查询数据缓存模块，当在数据缓存模块中没有查找到读请求的数据时，将根据所述读请求从存储模块中获取所请求的数据，所述读请求中包括所请求的数据的首位置和长度；
根据所述读请求所请求的数据的首位置和长度获取所请求的数据的末位置；
根据所请求的数据的末位置查询跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置，若查找到，则将跳转历史记录模块中与所述跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块，以使预取模块根据所述跳转后的位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中，所述跳转历史记录模块中存储多个数据读取跳过区域的跳转前的位置以及跳转后的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若根据所请求数据的末位置没有在跳转历史记录模块中查找到相匹配的跳转前的位置，则将所请求的数据的末位置的下一个位置发送给预取模块，以使预取模块根据该下一个位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将根据所述读请求从存储模块中获取所请求的数据之后，还包括：
若所述读请求所请求的数据的首位置相对上一次读请求所请求的数据的末位置发生了跳转，则将该上一次读请求所请求的数据的末位置作为跳转前的位置，以及将所述读请求所请求的数据的首位置作为跳转后的位置记录到跳转历史记录模块中。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述跳转历史记录模块中还包括每个数据读取跳过区域对应的跳转次数，
当根据所述读请求所请求的数据的末位置查询到跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置为多个时，将对应跳转次数最多的跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块。
5.一种数据读取装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于根据接收的读请求查询数据缓存模块，当在数据缓存模块中没有查找到读请求的数据时，将根据所述读请求从存储模块中获取所请求的数据，所述读请求中包括所请求的数据的首位置和长度；
位置获取模块，用于根据所述读请求所请求的数据的首位置和长度获取所请求的数据的末位置；
跳转历史记录模块，用于存储多个数据读取跳过区域的跳转前的位置以及跳转后的位置；
控制模块，用于根据所请求的数据的末位置查询跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置，若查找到，则将跳转历史记录模块中与所述跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块，以使预取模块根据所述跳转后的位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中，所述跳转历史记录模块中存储多个数据读取跳过区域的跳转前的位置以及跳转后的位置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述控制模块，还用于若根据所请求数据的末位置没有在跳转历史记录模块中查找到相匹配的跳转前的位置，则将所请求的数据的末位置的下一个位置发送给预取模块，以使预取模块根据该下一个位置从所述存储模块中预取出数据缓存入数据缓存模块中。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，
所述控制模块，还用于若所述读请求所请求的数据的首位置相对上一次读请求所请求的数据的末位置发生了跳转，则将该上一次读请求所请求的数据的末位置作为跳转前的位置，以及将所述读请求所请求的数据的首位置作为跳转后的位置记录到跳转历史记录模块中。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述跳转历史记录模块中还用于存储每个数据读取跳过区域对应的跳转次数；
所述控制模块，还用于当根据所述读请求所请求的数据的末位置查询到跳转历史记录模块中记录的跳转前的位置为多个时，将对应跳转次数最多的跳转前的位置对应的跳转后的位置发送给预取模块。
9.一种存储设备，其特征在于，包括：存储模块、预取模块、数据缓存模块和如权利要求5~8中任一项所述的数据读取装置，
所述存储模块，用于存储数据；
所述预取模块，用于根据所述数据读取装置发送的预读数据的位置从所述存储模块中预取出数据；
所述数据缓存模块，用于缓存所述预取模块预取的数据。
10.一种视频编辑系统，其特征在于，包括如上述权利要求9所述的存储设备和用于对从所述存储设备读取的数据进行视频编辑处理的视频编辑工作站。
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