CN103678026B - 可修复的视频监控数据存储和修复方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视频存储领域，公开了一种可修复的视频监控数据存储和修复方法及其装置。本发明中，根据视频存储的特点，把文件系统元数据、索引文件和录像文件在磁盘上的位置固定下来，当文件系统损坏时，通过预设的规则重建文件系统元数据把原来预分配的文件恢复出来，由于文件数据在磁盘中的位置没有改变，已经写入磁盘的数据就不会丢失，可以支持不同的文件系统，不依赖于原有的文件系统元数据，不需要磁盘写入监控软件，不需要额外的备份空间，就可以实现视频数据的修复。把磁盘分区格式化的方式按照不同文件系统的规范固化下来，这样保证了只要是同一个磁盘分区，在不同时刻格式化后形成的数据布局都是一样的。

Description

可修复的视频监控数据存储和修复方法及其装置

技术领域

本发明涉及视频存储领域，特别涉及视频监控数据修复技术。

背景技术

视频监控系统基本上完成了从模拟到数字的演化，随着监控规模的不断扩大，视频存储的数据容量也越来越大，存储设备上出现文件系统损坏而导致视频数据丢失的情况屡见不鲜。特别是随着I P-SAN、NAS等I P存储设备的大规模应用，I P网络出现故障导致文件系统元数据更新出错，进而引起视频数据文件损坏、丢失的问题很突出，这是一个高可靠性的视频存储系统必须解决的。

针对数据修复的相关专利主要针对特定的文件系统，如编号为US20050144501A1的专利，解决的是EXT2文件系统损坏后，通过提取文件系统损坏的分区中的超级块、i节点位图、i节点表等文件系统元数据信息修复文件夹和文件数据。这一类解决方案的缺点主要有：

1.如果文件系统部分元数据信息已经被不正常的数据覆盖，则修复的回来的数据就不完整；

2.只针对特定的文件系统，不能做到Windows和Linux都兼容。

还有一些专利采用的方式是通过软件备份文件系统元数据，记录文件系统快照的方式达到数据修复的目的。这一类解决方案的缺点是：

1.需要额外运行磁盘写入监控软件；

2.需要额外的存储空间进行数据备份。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可修复的视频监控数据存储和修复方法及其装置，可以支持不同的文件系统，不依赖于原有的文件系统元数据，不需要磁盘写入监控软件，不需要额外的备份空间，就可以实现视频数据的修复。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种视频监控数据修复方法，包括以下步骤：

对磁盘进行格式化和文件预分配以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据，在格式化和文件预分配过程中禁止对索引文件和录像文件的数据实际占用区域进行写入操作；

根据索引文件中记录的各视频数据块的位置找到对应的视频数据块，并用索引文件中对应的校验数据对找到的视频数据块进行校验，记录校验的结果。

本发明的实施方式还公开了一种可修复的视频监控数据存储方法，包括以下步骤：

对磁盘进行格式化和文件预分配以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据；

将视频数据块写入到录像文件中；

将视频数据块的位置和校验数据写入到索引文件中。

本发明的实施方式还公开了一种视频监控数据修复装置，包括：

格式化单元，用于对磁盘进行格式化；

预分配单元，用于根据格式化单元格式化完成后的磁盘可用空间大小进行文件预分配，以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据，在格式化和文件预分配过程中禁止对索引文件和录像文件的数据实际占用区域进行写入操作；

校验单元，用于根据索引文件中各视频数据块的位置找到对应的视频数据块，并用索引文件中对应的校验数据对找到的视频数据块进行校验，记录校验的结果。

本发明的实施方式还公开了一种可修复的视频监控数据存储装置，包括：

格式化单元，用于对磁盘进行格式化；

预分配单元，用于根据格式化单元格式化完成后的磁盘可用空间大小进行文件预分配，以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据；

第一写入单元，用于将视频数据块写入到录像文件中；

第二写入单元，用于将视频数据块的位置和校验数据写入到索引文件中。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

根据视频存储的特点，把文件系统元数据、索引文件和录像文件在磁盘上的位置固定下来，当文件系统损坏时，通过预设的规则重建文件系统元数据把原来预分配的文件恢复出来，由于文件数据在磁盘中的位置没有改变，已经写入磁盘的数据就不会丢失，可以支持不同的文件系统，不依赖于原有的文件系统元数据，不需要磁盘写入监控软件，不需要额外的备份空间，就可以实现视频数据的修复。

进一步地，把磁盘分区格式化的方式按照不同文件系统的规范固化下来，这样保证了只要是同一个磁盘分区，在不同时刻格式化后形成的数据布局都是一样的。

进一步地，预分配生成的文件夹和文件根据文件组织结构在文件系统的数据区从起始位置开始分配，通过公式计算出每个文件夹、文件的目录项存放位置和数据存放位置，这样只要是同一个磁盘分区预分配出来的文件夹和文件位置都是固定的。

进一步地，由于视频数据块的每个字节具备随机的特性，在每个视频数据块索引的结构中存储视频数据块的最后N个字节数据，可以用来判定索引数据是否与视频数据匹配，可以检测视频数据与索引信息分别存储在不同文件时出现不匹配的情况。

进一步地，当因为突然掉电导致视频数据写入与索引数据不一致时，通过索引文件中登记的校验信息，既可以判断索引数据本身的完整性，并自动对索引数据进行修复，也可以判断索引文件的记录与录像文件的数据是否一致，从而把损坏的数据甄别出来，在读取时就不会受到损坏数据的影响。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种视频监控数据修复方法的流程示意图；

图2是本发明第一实施方式中一种FAT32文件系统的整体数据布局图；

图3是本发明第一实施方式中一种FAT32文件系统的数据布局参数计算公式表；

图4是本发明第一实施方式中一种FAT32文件系统的格式化流程图；

图5是本发明第一实施方式中一种EXT2文件系统的整体数据布局图；

图6是本发明第一实施方式中一种EXT2文件系统的数据布局参数计算公式表；

图7是本发明第一实施方式中一种EXT2文件系统的格式化流程图；

图8是本发明第一实施方式中一种视频存储文件组织结构示意图；

图9是本发明第一实施方式中一种文件目录结构预分配流程图；

图10是本发明第一实施方式中一种录像文件结构图；

图11是本发明第一实施方式中一种索引文件结构图；

图12是本发明第一实施方式中一种索引查询流程图；

图13是本范明第一实施方式中一种视频数据块读取流程图；

图14是本发明第一实施方式中一种数据完整性检查流程图；

图15是本发明第二实施方式中一种可修复的视频监控数据存储方法的流程示意图；

图16是本发明第二实施方式中一种文件目录结构预分配流程图；

图17是本发明第三实施方式中一种视频监控数据修复装置的结构示意图；

图18是本发明第四实施方式中一种可修复的视频监控数据存储装置的结构示意图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

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的实施方式作进一步地详细描述。

本发明第一实施方式涉及一种视频监控数据修复方法。图1是该视频监控数据修复方法的流程示意图。

具体地说，如图1所示，该视频监控数据修复方法包括以下步骤：

在步骤101中，对磁盘进行格式化。

为了防止不同的操作系统版本在格式化磁盘分区时，文件系统的元数据存储位置不一致，从而影响数据修复的逻辑，因此必须把磁盘分区格式化的方式按照不同文件系统的规范固化下来。Windows操作系统上选择FAT32，Linux操作系统上选择EXT2。

FAT32文件系统的整体数据布局如图2所示，它把磁盘分区划分成三个部分：保留区、文件分配表（File Allocation Table，简称“FAT”）区和数据区。这三个部分的偏移量和数据长度由磁盘分区的总空间大小、扇区大小和预先设定的簇大小计算得出，公式如图3中的表所示，根据公式只要是同一个磁盘分区，在不同时刻格式化后形成的数据布局都是一样的。

FAT32文件系统的格式化流程如图4所示，主要包括以下步骤：

在步骤401中，获取磁盘分区信息。

通过操作系统接口获取磁盘分区的总空间大小和扇区大小。

此后进入步骤402，计算FAT区大小。

根据预定的保留区扇区数和簇大小，结合磁盘分区的总空间大小和扇区大小计算出FAT区的大小，确定保留区、FAT区和数据区的位置。

此后进入步骤403，对数据区之前的扇区内容清零。

对数据区之前的数据清零。

此后进入步骤404，写入引导扇区信息。

根据磁盘分区属性数据，填写引导扇区数据结构，写入磁盘分区的0号扇区，并在6号扇区中写入一个备份。

此后进入步骤405，写入文件系统信息。

根据磁盘分区属性数据，填写文件系统信息数据结构，写入磁盘分区的1号扇区，并在7号扇区中写入一个备份。

此后进入步骤406，写入FAT区信息。

填写FAT区的前3个条目，分别为：0x0FFFFFF8，0x0FFFFFFF和0FFFFFFF。

此后进入步骤407，在数据区写入根目录项信息。

此后结束本流程。

EXT2文件系统的整体数据布局如图5所示。除了开始2个扇区为保留扇区外，整个磁盘空间划分为若干个块组，每个块组又划分为超级块、组描述符表、块位图块、i节点位图块、i节点表和数据区等几个部分。每个部分的偏移量和数据长度由磁盘分区的总空间大小、扇区大小、预先设定的块大小和预先设定的每块组块数计算得出，公式如图6中的表所示，根据公式只要是同一个磁盘分区，在不同时刻格式化后形成的数据布局都是一样的。

EXT2文件系统的格式化流程如图7所示，主要包括以下步骤：

在步骤701中，获取磁盘分区信息。

通过操作系统接口获取磁盘分区的总空间大小和扇区大小。

此后进入步骤702，计算块组总数。

根据预定的保留区扇区数和块大小，结合磁盘分区的总空间大小和扇区大小计算出块组总数。

此后进入步骤703，计算每个块组结构字段的偏移位置和长度。

根据公式计算每个块组结构字段的偏移量和长度。

此后进入步骤704，构造每个块组的结构数据。

构造每个块组的结构数据，并缓存起来。

此后进入步骤705，构造根目录项。

构造根目录项，并缓存起来。

此后进入步骤706，写入每个块组的初始化数据。

往磁盘中写入每个块组的初始化数据。

此后结束本流程。

把磁盘分区格式化的方式按照不同文件系统的规范固化下来，这样保证了只要是同一个磁盘分区，在不同时刻格式化后形成的数据布局都是一样的。

通过文件系统的特性，把磁盘文件的位置按照预定规则在文件系统元数据中固化下来，也通过修改文件系统元数据的方式预分配文件。当文件系统损坏时，录像文件访问不了，通过在文件系统中按照预设的规则重新生成文件系统元数据来实现数据的恢复，可以支持不同的文件系统，如FAT32、EXT2等。

此后进入步骤102，文件预分配。

在文件预分配的步骤中，通过直接修改文件系统元数据的方式在根目录中建立一个固定大小的预分配信息文件和多个文件夹，每个文件夹中包含两个索引文件和多个录像文件。

磁盘分区格式化完成后，通过直接修改文件系统元数据的方式生成对应的文件夹和文件。作为一个优选的实施例，整个磁盘分区数据区的空间按照图8所示的方式进行组织，最外层是一个名为“VideoRecord（视频记录）”的目录，是整个视频存储的根目录；根目录包含一个固定大小的Alloclnfo（预分配信息）文件记录Package（包）文件夹的数量和每个Package（包）的录像文件数量，若干个名为“PackageXX（包XX）”（XX是两位的整数，范围是00-99，按顺序编号）的文件夹，每个Package（包）文件夹最多管理1TB的磁盘空间；每个Package（包）文件夹包含两个名为“IndexXX（索引XX）”（XX是两位的整数，分别是01和02）的索引文件，若干个名为“HikXXXXX.mp4”（XXXXX是五位的整数，范围是00000-99999，按顺序编号）的文件，每个HikXXXXX.mp4文件大小为256MB。

当然，这只是本发明的一个优选的实施例。在本发明的其它某些实施方式中，整个磁盘分区数据区的空间也可以根据实际需要，按照其它的方式进行组织，而并不一定要局限于图8所示的这一种方式。

预分配生成的文件夹和文件根据文件组织结构在文件系统的数据区从起始位置开始分配，通过计算公式计算出每个文件夹、文件的目录项存放位置和数据存放位置，这样只要是同一个磁盘分区预分配出来的文件夹和文件位置都是固定的。

具体地说，文件预分配的流程如图9所示，主要包括以下步骤：

在步骤901中，获取磁盘分区总空间大小。

获取磁盘分区的大小，这个磁盘分区大小指的是磁盘格式化完成后的可用空间大小。

此后进入步骤902，判断可用空间大小是否大于5GB。

若是，则进入步骤903；若否，则结束本流程。

这里，5GB只是一个优选的值，在本发明的其它某些实施方式中，也可以是其它的值。

判断可用空间大小是否大于等于预定的文件大小，如果可用空间大小小于预定的文件大小则提示磁盘空间不足，预分配失败。

此步骤的目的是判断磁盘格式化后的可用空间大小，保证至少一个文件可以分配。

在步骤903中，计算文件夹数目。

根据预定的文件夹大小和可用空间大小计算文件夹的数目。

文件夹数目=可用空间大小/文件夹大小。

当磁盘空间不是1TB的整数倍时，文件夹数目等于可用空间大小除以文件夹大小所得的商取整加1。

此后进入步骤904，计算最后一个文件夹的文件数目。

最后一个文件夹按照实际剩余的空间大小进行计算，计算该文件夹内的文件数目。

此后进入步骤905，预分配文件夹和文件。

在磁盘上按顺序预分配各个文件夹和文件。

此后进入步骤906，写入预分配信息到预分配信息文件。

写入预分配信息到预分配信息文件，该预分配信息文件记录了文件夹的数目和每个文件夹中的录像文件数目。

此后结束本流程。

对磁盘进行格式化和文件预分配以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据，在格式化和文件预分配过程中禁止对索引文件和录像文件的数据实际占用区域进行写入操作。

图10是一种优选的录像文件结构图。

具体地说，如图10所示，每个录像文件分为3个部分，分别是视频数据块、智能信息和I帧信息索引。I帧信息索引用于存放I帧，I帧信息索引固定占用录像文件末尾的一小部分空间，视频数据和智能信息共享占用文件的剩余空间，例如可以是2MB，视频数据块从文件的起始位置往后存放，智能信息则从I帧信息索引起始位置按条目往前存放，当两者的写入位置相遇或者I帧信息索引写到文件末尾时，就切换文件。

同样地，这也只是一种优选的录像文件结构，在本发明的其它某些实施方式中，录像文件也可以是其它的结构，例如智能信息可以没有，I帧信息索引也可以没有。

录像文件的3部分数据的描述信息由索引文件保存，它描述了录像文件中的每一个视频数据块，如图11所示，索引文件中包括：

索引头，用于记录整个索引文件的版本号、最后修改时间、最后修改的文件索引序号和整个索引头结构CRC32校验值。

文件索引，用于记录录像文件对应的录像通道I D、录像起止时间、视频数据块数量和文件索引结构CRC32校验值。

视频数据块索引，用于记录每个录像文件中的每个视频数据块的起止时间、视频数据块的起止偏移量、I帧信息起止偏移量、附加信息起止偏移量、每个视频数据块的最后N个字节数据、每个视频数据块的可用状态和视频数据块索引结构CRC32校验值。

校验数据是指每个视频数据块的最后N个字节数据，N为大于1的整数。

针对视频数据块、附加信息的存储，每个视频数据块和索引条目都构建校验字段，恢复数据时，根据校验字段的检查，把文件系统出错时的错误索引数据放弃，正确的数据恢复。

由于视频数据块的每个字节具备随机的特性，在每个视频数据块索引的结构中存储视频数据块的最后N个字节数据，可以用来判定索引数据是否与视频数据匹配，可以检测视频数据与索引信息分别存储在不同文件时出现不匹配的情况。

在本实施方式中，N优选为4。在本发明的其它某些实施方式中，N也可以为别的大于1的整数。

在磁盘上占据固定空间位置的各文件是指每一个文件在磁盘上的大小和位置都是固定的，而且文件的数量和种类也是不变的，无论是第几次格式化和文件预分配所得的结果都是一样的。

磁盘上分为数据区和元数据区，元数据指数据的描述数据，包括目录信息、文件信息和磁盘信息等，但不包括文件的内容信息。各文件的内容信息存储的区域为数据区。在格式化和文件预分配过程中只对元数据区进行写入操作，对数据区不进行写入操作。

此后进入步骤103，根据索引文件中各视频数据块的位置找到对应的视频数据块。

录像数据按照视频数据块进行管理，因此数据的读取分为两个阶段：索引查询和视频数据块读取。索引查询的流程如图12所示，首先根据文件索引找出符合查询条件的录像文件，然后根据每个文件的视频数据块索引找出符合查询条件的视频数据块列表。

具体地说，如图12所示，该索引查询流程主要包括以下步骤：

在步骤1201中，输入查询条件。

此后进入步骤1202，读取第一文件索引结构。

此后进入步骤1203，判断是否满足查询条件。

若是，则进入步骤1209；若否，则进入步骤1204。

在步骤1209中，添加到符合文件列表。

此后进入步骤1204，判断是否遍历完成。

若是，则进入步骤1205；若否，则进入步骤1211。

在步骤1211中，读取下一个文件索引结构。

此后再次返回到步骤1203.

在步骤1205中，读取第一个符合文件的视频数据块索引结构。

此后进入步骤1206，判断是否满足查询条件。

若是，则进入步骤1210；若否则进入步骤1207。

在步骤1210中，添加到符合视频数据块列表。

此后进入步骤1207，判断是否遍历完成。

若是，则进入步骤1208；若否，则进入步骤1212。

在步骤1212中，读取下一个符合文件的视频数据块索引结构。

此后再次返回到步骤1206。

在步骤1208中，返回符合查询条件的视频数据块列表。

此后结束本流程。

视频数据块读取的流程如图13所示，每个视频数据块的可用状态需经过最后4个字节数据的验证，只有通过验证的视频数据块才能够正常的读取。

具体地说，如图13所示，该视频数据块的读取流程主要包括以下步骤：

在步骤1301中，输入文件ID、视频数据块ID、偏移量和读取长度等。

此后进入步骤1302，读取视频数据块的最后4个字节。

此后进入步骤1303，判断是否跟视频数据块索引登记的4个字节相同？

若是，则进入步骤1304；若否，则进入步骤1306。

在步骤1306中，返回视频数据块状态异常的错误。

在步骤1304中，判断是否超出视频数据块的数据范围？

若是，则进入步骤1307；若否，则进入步骤1305。

在步骤1307中，返回数据读完的异常。

在步骤1305中，读取视频数据块。

此后结束本流程。

此后进入步骤104，用索引文件中对应的校验数据对找到的视频数据块进行校验。

此后进入步骤105，记录校验的结果。

此后结束本流程。

数据完整性检查分为索引数据本身的完整性检查和索引数据与视频数据一致性检查，系统启动时，会进行一遍数据完整性检查，它的实现流程如图14所示，在检查过程中会自动对索引数据进行修复。在系统启动自检时，快速检查文件系统的完整性，索引文件的完整性和数据正确性。针对系统运行时，磁盘写入出错，导致数据不准确的问题，在上层应用访问时再次检查校验字段，如果校验值不对，则返回错误，并在存储索引数据结构中标记该数据块不可用。这种做法，大大降低了系统维护数据准确性的IO压力。总的来说就是“访问时判断数据正确性”。

在视频数据块读取过程中，对每个视频数据块索引跟视频数据块的对应关系也会做检查，如果最后4个字节跟索引中登记的不符也会把该片段数据置为异常状态，用户可以正常读取数据，但会把该片段的状态标识为“异常”。

读入文件夹中的两个索引文件。

判断每个索引文件索引头结构CRC32校验值是否正确，如果不正确则用CRC32校验值正确的索引文件覆盖校验值不正确的索引文件。如果正确则进一步判断两个索引文件的头部结构是否完全相同，如果不相同，则用最后修改时间更晚的索引文件覆盖另外的索引文件。

读取最后更新的索引文件中的校验数据。

根据最后更新的索引文件中的视频数据块的位置找到对应的视频数据块，读取该视频数据块的最后N个字节数据。

判断索引文件中的校验数据和对应的视频数据块的最后N个字节数据是否相等，如果不相等则在索引文件中把该视频数据块置为异常，并返回数据不完整的标示。如果相等则返回数据完整的标示。

当因为突然掉电导致视频数据写入与索引数据不一致时，通过索引文件中登记的校验信息，既可以判断索引数据本身的完整性，并自动对索引数据进行修复，也可以判断索引文件的记录与录像文件的数据是否一致，从而把损坏的数据甄别出来，在读取时就不会受到损坏数据的影响。

记录校验的结果可以有多种方式实现，优选的方式是对校验失败的视频数据块在索引文件中进行标记。可选的其它方式包括在一个新的文件（如日志文件或错误文件等）中记录校验的结果等等。

具体地说，如图14所示，该数据完整性检查的流程主要包括以下步骤：

在步骤1401中，读入文件夹中的两个索引文件。

此后进入步骤1402，判断每个索引文件索引头结构CRC32校验值是否正确。

若是，则进步步骤1403；若否，则进入步骤1408。

在步骤1403中，判断两个索引文件的头部结构是否完全相同。

若是，则进入步骤1404；若否，则进入步骤1409。

在步骤1408中，用CRC32校验值正确的索引文件覆盖校验值不正确的索引文件。

此后进入步骤1404。

在步骤1409中，用最后更新时间更晚的索引文件覆盖另外的索引文件。

此后进入步骤1404，读取最后更新的视频数据块索引数据。

此后进入步骤1405，读取最后更新视频数据块的最后4个字节数据。

此后进入步骤1406，判断视频数据块索引登记和录像数据中的4个字节数据是否相等。

若是，则进入步骤1407；若否，则进入步骤1410；

在步骤1407中，返回数据完整的标示。

此后结束本流程。

在步骤1410中，在索引文件中把该视频数据块置为异常。

此后进入步骤1411，返回数据不完整的标示。

此后结束本流程。

根据索引文件中各视频数据块的位置找到对应的视频数据块，并用索引文件中对应的校验数据对找到的视频数据块进行校验，记录校验的结果。

根据视频存储的特点，把文件系统元数据、索引文件和录像文件在磁盘上的位置固定下来，当文件系统损坏时，通过预设的规则重建文件系统元数据把原来预分配的文件恢复出来，由于文件数据在磁盘中的位置没有改变，已经写入磁盘的数据就不会丢失，可以支持不同的文件系统，不依赖于原有的文件系统元数据，不需要磁盘写入监控软件，不需要额外的备份空间，就可以实现视频数据的修复。

当存储设备突然掉电或者联接IP-SAN设备的网络突然中断等异常发生时，往往会导致存储分区的文件系统遭到破坏，出现文件缺失、长度异常的问题，严重的还会出现存储分区完全不能访问，提示需重新格式化存储分区。这些情况都严重威胁视频数据的安全性，本申请的核心就在于能实现在文件系统遭受损坏以后能把视频数据修复回来。

进行数据修复前需要对存储分区的文件系统是否损坏进行判断，其主要判断逻辑为：

1.判断存储分区是否可正常访问，如不能则认为文件系统损坏；

2.根据文件预分配的逻辑判断文件数目和文件大小是否正常，如不正常，则认为文件系统损坏。

在确定文件系统损坏后，可以通过上文介绍的数据修复流程来对数据进行修复。

由于在修复的过程中，所有的磁盘写入操作都是在文件系统的元数据区，把录像文件跟磁盘分区中的数据重新对应起来，因此录像文件的数据存储区域在修复过程中都不会进行写入操作，录像文件的视频数据块就保持了文件系统未损坏前的状态。

本发明第二实施方式涉及一种可修复的视频监控数据存储方法。图15是该可修复的视频监控数据存储方法的流程示意图。

具体地说，如图15所示，该可修复的视频监控数据存储方法包括以下步骤：

在步骤1501中，对磁盘进行格式化。

此后进入步骤1502，文件预分配。

在文件预分配的步骤中，通过直接修改文件系统元数据的方式在根目录中建立一个固定大小的预分配信息文件和多个文件夹，每个文件夹中包含两个索引文件和多个录像文件。

具体地说，如图16所示，该文件预分配的步骤中，包括以下子步骤：

在步骤1601中，获取磁盘格式化完成后的可用空间大小。

获取磁盘分区的大小，这个磁盘分区大小指的是磁盘格式化完成后的可用空间大小。

此后进入步骤1602，判断可用空间大小是否大于5GB。

若是，则进入步骤1603；若否，则结束本流程。

这里，5GB只是一个优选的值，在本发明的其它某些实施方式中，也可以是其它的值。

判断可用空间大小是否大于等于预定的文件大小，如果可用空间大小小于预定的文件大小则提示磁盘空间不足，预分配失败。

此步骤的目的是判断磁盘格式化后的可用空间大小，保证至少一个文件可以分配。

在步骤1603中，计算文件夹数目。

根据预定的文件夹大小和可用空间大小计算文件夹的数目。

文件夹数目=可用空间大小/文件夹大小。

当磁盘空间不是1TB的整数倍时，文件夹数目等于可用空间大小除以文件夹大小所得的商取整加1。

此后进入步骤1604，计算最后一个文件夹的文件数目。

最后一个文件夹按照实际剩余的空间大小进行计算，计算该文件夹内的文件数目。

此后进入步骤1605，预分配文件夹和文件。

在磁盘上按顺序预分配各个文件夹和文件。

此后进入步骤1606，写入预分配信息到预分配信息文件。

写入预分配信息到预分配信息文件，该预分配信息文件记录了文件夹的数目和每个文件夹中的录像文件数目。

此后进入步骤1607，写入初始化信息到每个文件夹中的两个索引文件，把每个录像文件的使用状态都标记成未使用。

此后结束本流程。

对磁盘进行格式化和文件预分配以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据。

此后进入步骤1503，将视频数据块写入到录像文件中。

此后进入步骤1504，将视频数据块的位置和校验数据写入到索引文件中。

视频监控数据的写入分为两个部分：一是录像文件的写入，二是索引文件的写入。

此后结束本流程。

本实施方式是与第一实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中（例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等）。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑（Programmable ArrayLogic，简称“PAL”）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称“RAM”）、可编程只读存储器（Programmable Read Only Memory，简称“PROM”）、只读存储器（Read-Only Memory，简称“ROM”）、电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”）、磁盘、光盘、数字通用光盘（Digital Versatile Disc，简称“DVD”）等等。

本发明第三实施方式涉及一种视频监控数据修复装置。图17是该视频监控数据修复装置的结构示意图。

具体地说，如图17所示，该视频监控数据修复装置包括：

格式化单元，用于对磁盘进行格式化。

预分配单元，用于根据格式化单元格式化完成后的磁盘可用空间大小进行文件预分配，以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据，在格式化和文件预分配过程中禁止对索引文件和录像文件的数据实际占用区域进行写入操作。

校验单元，用于根据索引文件中各视频数据块的位置找到对应的视频数据块，并用索引文件中对应的校验数据对找到的视频数据块进行校验，记录校验的结果。

第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

本发明第四实施方式涉及一种可修复的视频监控数据存储装置。图18是该可修复的视频监控数据存储装置的结构示意图。

具体地说，如图18所示，该可修复的视频监控数据存储装置包括：

格式化单元，用于对磁盘进行格式化。

预分配单元，用于根据格式化单元格式化完成后的磁盘可用空间大小进行文件预分配，以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据。

第一写入单元，用于将视频数据块写入到录像文件中。

第二写入单元，用于将视频数据块的位置和校验数据写入到索引文件中。

第二实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第二实施方式互相配合实施。第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第二实施方式中。

需要说明的是，本发明各装置实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各装置实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种视频监控数据修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

对磁盘进行格式化和文件预分配以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据，在所述格式化和文件预分配过程中禁止对索引文件和录像文件的数据实际占用区域进行写入操作；

根据索引文件中各视频数据块的位置找到对应的视频数据块，并用索引文件中对应的校验数据对找到的视频数据块进行校验，记录校验的结果；

在所述文件预分配的步骤中，通过直接修改文件系统元数据的方式在根目录中建立一个固定大小的预分配信息文件和多个文件夹，每个文件夹中包含两个索引文件和多个录像文件；

当所述文件系统损坏时，通过预设的规则重建文件系统元数据把预分配的文件恢复出来。

2.根据权利要求1所述的视频监控数据修复方法，其特征在于，所述对磁盘进行格式化的步骤中，包括以下子步骤：

通过操作系统接口获取磁盘分区的总空间大小和扇区大小；

根据预定的保留区扇区数和簇大小，结合磁盘分区的总空间大小和扇区大小计算出文件分配表区的大小，确定保留区、文件分配表区和数据区的起始位置；

对数据区之前的数据清零；

根据磁盘分区属性数据，填写引导扇区数据结构，写入磁盘分区的0号扇区，并在6号扇区中写入一个备份；

根据磁盘分区属性数据，填写文件系统信息数据结构，写入磁盘分区的1号扇区，并在7号扇区中写入一个备份；

填写FAT区的前3个条目，分别为：0x0FFFFFF8，0x0FFFFFFF和0FFFFFFF；

在数据区写入根目录项信息。

3.根据权利要求1所述的视频监控数据修复方法，其特征在于，所述对磁盘进行格式化的步骤中，包括以下子步骤：

通过操作系统接口获取磁盘分区的总空间大小和扇区大小；

根据预定的保留区扇区数和块大小，结合磁盘分区的总空间大小和扇区大小计算出块组总数；

计算每个块组结构字段的偏移量和长度；

构造每个块组的结构数据，并缓存起来；

构造根目录项，并缓存起来；

往磁盘中写入每个块组的初始化数据。

4.根据权利要求1所述的视频监控数据修复方法，其特征在于，所述文件预分配的步骤中，包括以下子步骤：

获取磁盘格式化完成后的可用空间大小；

判断可用空间大小是否大于等于预定的文件大小，如果可用空间大小小于预定的文件大小则提示磁盘空间不足，预分配失败；

根据预定的文件夹大小和可用空间大小计算文件夹的数目；

最后一个文件夹按照实际剩余的空间大小计算该文件夹内的文件数目；

在磁盘上按顺序预分配各个文件夹和文件；

写入预分配信息到预分配信息文件，该预分配信息文件记录了文件夹的数目和每个文件夹中的录像文件数目。

5.根据权利要求4所述的视频监控数据修复方法，其特征在于，所述索引文件中包括：

索引头，用于记录整个索引文件的版本号、最后修改时间、最后修改的文件索引序号和整个索引头结构CRC32校验值；

文件索引，用于记录录像文件对应的录像通道ID、录像起止时间、视频数据块数量和文件索引结构CRC32校验值；

视频数据块索引，用于记录每个录像文件中的每个视频数据块的起止时间、视频数据块的起止偏移量、I帧信息起止偏移量、附加信息起止偏移量、每个视频数据块的最后N个字节数据、每个视频数据块的可用状态和视频数据块索引结构CRC32校验值；

所述校验数据是指每个视频数据块的最后N个字节数据，N为大于1的整数。

6.根据权利要求5所述的视频监控数据修复方法，其特征在于，所述根据索引文件中各视频数据块的位置找到对应的视频数据块，并用索引文件中对应的校验数据对找到的视频数据块进行校验，记录校验的结果的步骤中，包括以下子步骤：

读入文件夹中的两个索引文件；

判断每个索引文件索引头结构CRC32校验值是否正确，如果不正确则用CRC32校验值正确的索引文件覆盖校验值不正确的索引文件；如果正确则进一步判断两个索引文件的头部结构是否完全相同，如果不相同，则用最后修改时间更晚的索引文件覆盖另外的索引文件；

读取最后更新的索引文件中的校验数据；

根据最后更新的索引文件中的视频数据块的位置找到对应的视频数据块，读取该视频数据块的最后N个字节数据；

判断索引文件中的校验数据和对应的视频数据块的最后N个字节数据是否相等，如果不相等则在索引文件中把该视频数据块置为异常，并返回数据不完整的标示；如果相等则返回数据完整的标示。

7.一种可修复的视频监控数据存储方法，其特征在于，包括以下步骤：

对磁盘进行格式化和文件预分配以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据；

将视频数据块写入到录像文件中；

将所述视频数据块的位置和校验数据写入到索引文件中；

在所述文件预分配的步骤中，通过直接修改文件系统元数据的方式在根目录中建立一个固定大小的预分配信息文件和多个文件夹，每个文件夹中包含两个索引文件和多个录像文件；

当所述文件系统损坏时，通过预设的规则重建文件系统元数据把预分配的文件恢复出来。

8.根据权利要求7所述的可修复的视频监控数据存储方法，其特征在于，所述文件预分配的步骤中，包括以下子步骤：

获取磁盘格式化完成后的可用空间大小；

判断可用空间大小是否大于等于预定的文件大小，如果可用空间大小小于预定的文件大小则提示磁盘空间不足，预分配失败；

根据预定的文件夹大小和可用空间大小计算文件夹的数目；

最后一个文件夹按照实际剩余的空间大小计算该文件夹内的文件数目；

在磁盘上按顺序预分配各个文件夹和文件；

写入预分配信息到预分配信息文件，该预分配信息文件记录了文件夹的数目和每个文件夹中的录像文件数目；

写入初始化信息到每个文件夹中的两个索引文件，把每个录像文件的使用状态都标记成未使用。

9.一种视频监控数据修复装置，其特征在于，包括：

格式化单元，用于对磁盘进行格式化；

预分配单元，用于根据所述格式化单元格式化完成后的磁盘可用空间大小进行文件预分配，以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据，在所述格式化和文件预分配过程中禁止对索引文件和录像文件的数据实际占用区域进行写入操作；

校验单元，用于根据索引文件中各视频数据块的位置找到对应的视频数据块，并用索引文件中对应的校验数据对找到的视频数据块进行校验，记录校验的结果；

所述预分配单元通过直接修改文件系统元数据的方式在根目录中建立一个固定大小的预分配信息文件和多个文件夹，每个文件夹中包含两个索引文件和多个录像文件；

当所述文件系统损坏时，所述视频监控数据修复装置通过预设的规则重建文件系统元数据把预分配的文件恢复出来。

10.一种可修复的视频监控数据存储装置，其特征在于，包括：

格式化单元，用于对磁盘进行格式化；

预分配单元，用于根据所述格式化单元格式化完成后的磁盘可用空间大小进行文件预分配，以生成在该磁盘上占据固定空间位置的各文件，该各文件中包括索引文件和存储视频数据块的录像文件，索引文件中记录有录像文件中存储的视频数据块的位置和校验数据；

第一写入单元，用于将视频数据块写入到录像文件中；

第二写入单元，用于将所述视频数据块的位置和校验数据写入到索引文件中；

所述预分配单元通过直接修改文件系统元数据的方式在根目录中建立一个固定大小的预分配信息文件和多个文件夹，每个文件夹中包含两个索引文件和多个录像文件；

当所述文件系统损坏时，所述可修复的视频监控数据存储装置通过预设的规则重建文件系统元数据把预分配的文件恢复出来。