CN113316761A - 自格式化数据存储设备 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种数据存储设备，该数据存储设备包括：被配置为存储用户内容数据的非暂态存储介质、被配置为通过数据信道在存储介质和主计算机系统之间传输用户内容数据的数据端口、和控制器。该控制器被配置为选择多种文件系统格式中的一种文件系统格式，通过在存储介质上根据所选的文件系统格式创建文件系统来对存储介质进行格式化，以及向主计算机系统注册为块数据存储设备。

Description

自格式化数据存储设备
技术领域
本公开涉及自格式化数据存储设备。
背景技术
数据存储设备用于以文件的形式存储用户内容数据。数据存储设备包含存储介质，该文件被写入该存储介质并从该存储介质读取。数据存储设备可通信地连接到主计算机系统，以为主计算机系统提供用于将文件写入存储介质以及从存储介质读取文件的方式。
在主计算机系统可将文件存储在数据存储设备内的存储介质上之前，存储介质通常用文件系统进行格式化。文件系统提供了用于存储文件的组织结构和存储介质上的文件位置的记录，以使得能够准确地检索存储在存储介质上的文件。用文件系统对存储介质进行格式化需要将组织结构写入存储介质，以准备随后将文件写入存储介质。
在一些情况下，由制造商提供的新数据存储设备尚未用文件系统进行格式化；因此，必须在首次使用数据存储设备之前对数据存储设备进行格式化。另外，可能需要将先前已格式化的数据存储设备重新格式化，以使得能够重新使用数据存储设备上的存储介质。
有许多不同的文件系统格式可供应用于存储介质，包括新技术文件系统(NTFS)、文件分配表(FAT)、扩展FAT(exFAT)、RAID0(独立磁盘冗余阵列0)和RAID1、弹性文件系统(ReFS)和Apple文件系统(APFS)。文件系统格式在用于定义文件在存储介质内的位置的组织结构中不同。文件系统格式可以在速度、灵活性、安全性、大小等方面提供不同的特性。一些文件系统格式已被设计用于特定应用。
选择一种特定的文件系统格式而非另一种文件系统格式是可基于数据存储设备的预期主计算机系统的操作系统、要存储在数据存储设备上的文件的性质、大小或格式或其他因素而作出的决定。
发明内容
本公开涉及具有集成控制器的数据存储设备，该集成控制器选择文件系统格式，然后用该选择的格式对存储介质进行格式化。因此，用户可容易地在主计算机系统上使用格式化的数据存储设备，而无需主计算机系统的操作系统对存储介质进行格式化的过程。
本文公开了一种数据存储设备，该数据存储设备包括：被配置为存储用户内容数据的非暂态存储介质、被配置为通过数据信道在存储介质和主计算机系统之间传输用户内容数据的数据端口、和控制器。该控制器被配置为选择多种文件系统格式中的一种，通过在存储介质上根据所选的文件系统格式创建文件系统来对存储介质进行格式化，并且向主计算机系统注册为块数据存储设备。
在一些实施方案中，该控制器被进一步配置为通过与数据信道不同的控制信道连接到授权设备，通过控制信道从授权设备接收对存储介质进行格式化的请求，以及响应于接收到对存储介质进行格式化的请求而对存储介质进行格式化。在一些实施方案中，控制信道是无线的。在一些实施方案中，数据信道是有线的。
在一些实施方案中，该格式化请求包括对文件系统格式的指示，并且控制器被进一步配置为基于该指示选择多种文件系统格式中的一种。在一些实施方案中，控制器被进一步配置为向授权设备发送供该授权设备选择的文件系统格式的列表。在一些实施方案中，控制器被进一步配置为通过数据信道接收与主计算机系统相关联的元数据，基于元数据确定主计算机系统的类别，基于所述主计算机系统的所述类别选择所述多种文件系统格式中的一种，并且将对所选文件系统格式的指示作为推荐发送到所述授权设备。
在一些实施方案中，控制器被进一步配置为接收对数据存储设备的名称、颜色和图像中的一者或多者的指示，存储对数据存储设备的名称、颜色和图像中的一者或多者的指示，以及在注册为块数据存储设备期间，将对数据存储设备的名称、颜色和图像中的一者或多者的指示发送到主计算机系统。
在一些实施方案中，格式化请求与以加密方式擦除存储介质的请求相关联。
在一些实施方案中，控制器被进一步配置为生成用于对要存储在存储介质上的用户内容数据进行加密和解密的一个或多个密钥。
在一些实施方案中，数据存储设备包括多个存储介质，并且格式化包括创建元数据以定义包括多个存储介质的独立磁盘冗余阵列(RAID)。
在一些实施方案中，控制器被进一步配置为创建唯一标识符，并且在注册为块数据存储设备期间将该唯一标识符发送到主计算机系统。
在一些实施方案中，控制器被进一步配置为基于所存储的格式化数据来对存储介质进行格式化。该格式化数据可存储在主计算机系统不可访问的存储介质的分区中。在一些实施方案中，所存储的格式化数据包括压缩图像，并且格式化包括将压缩图像解压缩到存储介质上。在一些实施方案中，该压缩图像包括文件分配表，并且对压缩图像进行解压缩包括将文件分配表写入到存储介质上。
在一些实施方案中，控制器被进一步配置为通过数据信道接收与主计算机系统相关联的元数据，该元数据指示主计算机系统的类别，基于该主计算机系统的类别选择该多种文件系统格式中的一种，并且根据所选文件系统格式用文件系统对该存储介质进行格式化。
在一些实施方案中，控制器被进一步配置为在格式化之前向主计算机系统注册为不具有存储介质的海量数据存储设备，并且在格式化之后向主计算机系统注册为具有存储介质的海量数据存储设备。在一些实施方案中，控制器被进一步配置为确定存储介质是否未格式化，响应于确定存储介质未格式化而对存储介质进行格式化，并存储存储介质被格式化的指示。
本文公开了一种用于对数据存储设备进行格式化的方法，其中数据存储设备包括控制器和非暂态存储介质。该方法包括由控制器选择多种文件系统格式中的一种，由控制器通过在存储介质上根据所选文件系统格式创建文件系统来对存储介质进行格式化，以及将数据存储设备向主计算机系统注册为块数据存储设备。
本文公开了一种数据存储设备，该数据存储设备包括：非暂态存储介质、用于选择多种文件系统格式中的一种的装置、用于通过在存储介质上根据所选文件系统格式创建文件系统来对存储介质进行格式化的装置和用于将数据存储设备向主计算机系统注册为块数据存储设备的装置。
附图说明
现在将参考以下附图描述非限制性示例，其中：
图1示出了根据实施方案的包括数据存储设备的计算机网络；
图2为根据实施方案的示出图1的数据存储设备的部件的框图；
图3是示出了根据实施方案的如由数据存储设备执行的方法的流程图；
图4示出了根据实施方案的数据存储设备的存储介质的隐藏分区的内容；
图5a是根据实施方案的在授权设备和数据存储设备之间传送的消息的流程图；
图5b是根据实施方案的在授权设备和数据存储设备之间传送的消息的流程图；
图6是根据实施方案的在主计算机系统和数据存储设备之间传送的消息的流程图；并且
图7是根据实施方案的在主计算机系统、数据存储设备和授权设备之间传送的消息的流程图。
具体实施方式
数据存储设备包括集成在设备外壳内的存储介质和控制电路。对存储介质进行格式化通常是指将存储介质准备用于存储文件形式的用户内容数据的过程。格式化包括在存储介质或其分区上设置空文件系统的过程。具体地，对存储介质进行格式化需要在存储介质上创建文件系统结构(诸如文件分配表)。
主计算机系统的一些操作系统使得数据存储设备的存储介质能够表现为多个逻辑设备；即，划分为多个设备。因此，格式化可包括将存储介质分割成两个或更多个分区的步骤。存储介质的每个分区可表现为主机操作系统的独立存储介质，并且可能在经分区的存储介质的每个分区上创建文件系统。
存在多种文件系统格式，并且每种文件系统格式定义用于组织和记录文件存储的不同结构。这些文件系统格式中的每一种具有不同的结构；然而，一般来讲，每种文件系统格式包括存储文件详细信息的目录和用于存储文件的空间。
在未格式化的数据存储设备例如通过经由通用串行总线(USB)数据端口连接而通信地耦接到主计算机系统的情况下，通常情况是，主计算机系统试图确定数据存储设备的存储介质是否被格式化以用于存储用户内容数据，以及数据存储设备是否使用与主计算机系统的操作系统兼容的文件系统格式来进行格式化。如果数据存储设备未使用文件系统来进行格式化，则主计算机系统向用户提供数据存储设备未格式化的指示，即，经由主计算机系统上的用户界面内的消息。主计算机系统请求用户指示是否需要对数据存储设备进行格式化以及要应用哪种文件系统格式。因此，用户需要通过主计算机系统的操作系统采取行动并向数据存储设备提供指令，以便数据存储设备变得可操作以存储用户内容数据。通常，来自主计算机系统的指示是错误消息的形式，其可使用户产生混淆或使得用户相信存在不可预见的错误。利用现有技术，数据存储设备的制造商难以改善该用户体验，因为用户交互完全由操作系统控制，而这是数据存储设备的制造所无法控制的。
根据本发明的实施方案，提供了一种数据存储设备，该数据存储设备能够使用多种不同的文件系统格式中的至少一种来对其存储介质进行格式化。具体地，该数据存储设备被配置为选择多种文件系统格式中的一种，并且根据所选文件系统格式使用文件系统格式对存储介质进行格式化。
有利的是，所提供的数据存储设备不需要用户向主计算机系统的操作系统输入，以便以适合与主计算机系统一起使用的文件系统格式对存储介质进行格式化。
现在将参考图1至图7描述数据存储设备的实施方案。
网络图
图1示出了根据实施方案的包括数据存储设备102、主计算机系统104和授权设备108的计算机网络100。
主计算机系统104包括处理器和易失性存储器(RAM)。主计算机系统执行操作系统，诸如Windows 10或MAC操作系统。数据存储设备102可物理地位于主计算机系统104内或主计算机系统104外部，诸如在服务器房间中的独立机架上、云存储架构中或作为外部驱动器经由USB或Firewire连接。
数据存储设备102经由数据信道106诸如通用串行总线(USB)、光纤通道(FC)、串行ATA(SATA)、串行附接SCSI(SAS)、SCSI并行接口(SPI)或其他通信地连接到主计算机系统104。数据信道可以是有线通信信道或无线通信信道。
数据存储设备的用户可使用授权设备108来控制数据存储设备102的操作。数据存储设备102经由控制信道110通信地连接到授权设备108。在图1所示的示例中，授权设备108是智能电话，并且控制通信信道是蓝牙低功耗(LE)连接。在其他实施方案中，授权设备可以是个人计算机或其他通信设备，并且控制通信信道可以是有线通信信道或无线通信信道(使用任何合适的通信协议，而不仅仅是蓝牙LE)。
数据存储设备架构
图2示出了根据实施方案的示例性数据存储设备102的部件。数据存储设备102包括控制器204，该控制器包括硬件电路，诸如具有x86、精简指令集计算(RISC)、高级RISC机器(ARM)或其他架构的微控制器。控制器通信地耦接到程序存储器218。
数据存储设备102还包括非易失性物理存储介质208和读/写设备206，以使用块寻址将用户内容数据存储为文件系统数据对象。这意味着多个文件系统数据对象可由相应范围的块来寻址。这通常被称为块设备，这意味着数据存储设备102支持在固定大小的块、扇区或群集中读取和写入数据。例如，这些块可各自为512字节或4096字节。示例包括具有旋转介质的块设备，诸如硬盘驱动器，以及使用固态介质的块设备，诸如NAND闪存存储器卡、NAND闪存存储器芯片和固态驱动器(SSD)。
控制器204与数据存储设备102集成，这意味着控制器204位于包含数据存储设备102的所有部分(包括物理存储介质208)的外壳内。控制器204与数据存储设备204的集成意味着控制器204与存储介质和读/写设备206之间的信号在不拆卸数据存储设备102的情况下不易从数据存储设备102的外部访问。
控制器204可访问包括限定控制器的操作的程序代码的程序存储器218。在图2所示的示例中，程序存储器210是非易失性存储器，诸如只读存储器(ROM)，其与存储介质分开。但在另一个示例中，程序可存储在存储介质的不可写入或甚至不可由主计算机系统读取的部分中。在又一个示例中，限定控制器204的操作的程序代码可以被硬编码到控制器的逻辑电路中，而不是由存储在程序存储器中的软件指令限定。
再次考虑图2中的实施方案，控制器204被配置为执行从程序存储器218检索的程序代码以选择文件系统格式，并且在存储介质上创建所选格式的文件系统。
控制器204通信地耦接到USB接口212，该USB接口为数据信道106提供端口，数据存储设备102可经由该端口与主计算机系统104通信。该主计算机系统104被配置为发送读取和写入请求，经由数据信道106向数据存储设备102发送和接收文件数据。
控制器204还通信地耦接到蓝牙低功耗(BLE)接口214，该BLE接口为控制信道110提供端口，数据存储设备经由该端口与授权设备108进行通信。
在图2所示的示例中，控制器204还包括专用加密硬件电路216以执行加密功能，诸如专用集成电路(ASIC)具体实施，或加密和解密算法的门级、半定制或全定制具体实施。这提供了以下优点：能够以数据存储设备102的全速对数据存储设备102的所有读取和写入进行加密和解密，使得加密和解密不会减慢主计算机系统104与数据存储设备102之间的数据传输。可在硬件中实现的示例性加密算法和解密算法包括具有128位、192位或256位密钥长度的Blowfish和高级加密标准(AES)。
控制器204被配置为诸如通过实现可信计算组(TCG)操作命令集来生成用于在存储介质上加密和解密用户内容数据的一个或多个密钥。控制器204执行程序存储器218上的程序代码，并且因此通过采用加密硬件电路216来加密要存储在存储介质208上的用户内容数据。控制器204还被配置为执行程序存储器218的程序代码，从而同样通过采用加密硬件电路216来基于一个或多个加密密钥对存储在存储介质上的用户内容数据进行解密。加密硬件电路216的部分可被去激活以发送和接收加密数据。
格式化文件系统
图3示出了根据实施方案的由数据存储设备的控制器(诸如数据存储设备102的控制器204)执行的方法300。根据方法300，控制器选择302文件系统格式，根据所选文件系统格式使用文件系统对存储介质进行格式化304，以及将数据存储设备向主计算机系统注册306为块数据存储设备。方法300由源代码定义，该源代码存储在程序存储器(诸如程序存储器218)上并由控制器执行。
在一个示例中，相对于图5a和图5b进一步描述，控制器102被配置为响应于通过控制信道110从授权设备接收到格式化请求而对存储介质208进行格式化。在另一个示例中，相对于图6和图7进一步描述，控制器被配置为响应于检测到通过数据信道106连接到主计算机系统而执行方法300。
不考虑方法300的触发，在步骤302中，控制器102从数据存储设备被配置为支持的多种文件系统格式中选择一种文件系统格式。
在步骤304中，控制器204通过将所选文件系统格式的文件系统的结构组件写入存储介质来使用文件系统对存储介质208进行格式化，使得存储介质准备好供主计算机系统随后将文件写入存储介质。
压缩文件系统表示
在一个示例中，数据存储设备控制器204被配置为在步骤304中基于所存储的格式化数据来对存储介质进行格式化。具体地，控制器204被配置为通过对文件系统的压缩表示进行解压缩并将解压缩的文件系统写入存储介质来执行步骤304。
图4示出了用于数据存储设备的示例性实施方案的存储介质400的组成。存储介质400包括隐藏分区402，该隐藏分区是主计算机系统或其他外部设备不可访问的非易失性存储器。存储介质400还包括存储介质的用于存储文件形式的用户数据的部分412。
示例性隐藏分区402包含压缩表示，也称为压缩图像(即，压缩的二进制数据对象)，其用于三个文件系统：NTFS 404、exFAT 406和FAT32408。这些压缩表示各自包括特定文件系统格式的文件系统的结构组件，其中结构组件存储在基本上相邻的位置以减小所需的存储空间。压缩表示还包含说明信息，该说明信息响应于控制器创建文件系统而指示结构组件中的每一个结构组件应存储在存储介质中的何处。该说明信息可为相对位置信息的形式，并且控制器可调整相对位置信息以适应创建时文件系统的预期大小。压缩可通过Lempel-Ziv-Welch(LZW)压缩来实现。
文件系统组件可包括文件分配表，并且对压缩图像进行解压缩包括将文件分配表写入到存储介质上。例如，在一个实施方案中，exFAT文件系统格式的文件系统的压缩表示包括至少以下组件：主文件表(MFT)、MFT镜像、NTFS元文件(系统文件)、引导扇区、卷标签和文件系统版本。
在图4的示例中，控制器102经由程序代码218被配置为通过从所述隐藏分区402读取所选文件系统格式的每个所述结构组件并根据所述文件系统格式要求逐字节地或逐块地将每个所述结构组件写入所述存储介质中的合适位置来对所选压缩文件系统表示进行解压缩，以在所述存储介质内创建空文件系统。在该示例中，写入是文件系统不可知的，因为图像是二进制形式的，并且控制器102仅逐字节地、逐块地或逐扇区地读取、解压缩图像并将图像写入到存储介质400上，而不考虑文件位置、文件大小等。
格式化源代码
在图4的示例中，数据存储设备102还包括格式化源代码410，该格式化源代码限定由控制器204将文件系统结构组件写入存储介质以根据所选文件系统格式创建空文件系统所采取的步骤。具体地，控制器204被配置为通过执行格式化源代码来在存储介质208中创建文件系统的结构组件。格式化源代码410提供指示将待由控制器执行以在存储介质中创建文件系统的结构组件的写入操作的指令。格式化源代码存储在可由控制器204访问的存储器中，诸如程序存储器218或隐藏分区402。
压缩表示和源代码
需注意，数据存储设备可被配置为将一种或多种文件系统格式的文件系统的压缩表示存储在隐藏存储器中。数据存储设备还可被配置为包括格式化程序代码，该格式化程序代码包括创建一种或多种其他文件系统格式的文件系统所需的指令。另选地，数据存储设备可不包括文件系统的压缩表示，而是可仅包括格式化程序代码，该格式化程序代码包括创建一种或多种文件系统格式的文件系统所需的指令。
在一个示例中，数据存储设备包括存储为隐藏分区中的压缩图像的NTFS文件系统和exFAT文件系统，并且数据存储设备还包括被配置为将FAT32文件系统的结构组件写入数据存储设备的格式化源代码。隐藏分区是存储介质的未暴露于主计算机系统的逻辑分区。即，主计算机系统不具有对那些分区的访问权限。
格式化可以是重新格式化
在一些情况下，数据存储设备的存储介质可能已经用文件系统进行格式化。这可以是出厂格式化的文件系统，或者是来自存储介质的先前使用的现有文件系统。控制器可被配置为通过用新的空白文件系统的结构覆写存储介质的现有内容的部分来根据所选文件系统格式对存储介质进行重新格式化。在另一个示例中，出厂默认值可为FAT32文件系统，其与大多数操作系统兼容，但用户可能希望将其重新格式化为用于特定操作系统的更有效的文件系统。另选地，可防止控制器对存储介质进行重新格式化。
在另一个示例中，数据存储设备包括多个存储介质，并且在格式化步骤304中，控制器使用元数据对多个存储介质进行格式化以定义包括所述多个存储介质的独立磁盘冗余阵列(RAID)。在一个示例中，格式化可包括将存储介质的至少一部分从RAID0格式重新格式化为RAID1格式，反之亦然。在存储介质是SSD的一个示例中，格式化可包括控制器调谐存储介质上的可用空间以供内部使用，以增加用户在其授权设备上选择的寿命。
未格式化状态标记-一次写入
可以防止控制器对存储介质进行重新格式化的示例性方法是通过使用在数据存储设备的第一格式化时设置的一次可写标记。一次可写标记可实施为可“烧录”一次的eFuse。如果设置了一次可写标记，则控制器可被配置为不执行文件系统格式化。
在数据存储设备502连接到主计算机系统504之前，数据存储设备502处于未格式化状态。未格式化状态可由位于控制器的存储器中的未格式化状态标记指示。未格式化状态标记可以是“读取多次，写入一次”标记。可在制造数据存储设备时设置标记。一旦存储介质已被格式化，控制器可通过将0写入未格式化状态标记来取消未格式化状态标记。未格式化状态标记可被配置为一次写入标记，该一次写入标记在第一次写入之后不能改变(例如，eFuse)。一次写入标记防止未格式化标记一旦被取消就被重置，这继而防止存储介质在初始格式化之后被再次重新格式化。
注册数据存储设备
在步骤302中，控制器204根据通用串行总线(USB)海量存储设备类别(USB MSC或UMS)，即USB设备类别08h，向主计算机系统注册为块数据存储设备。此外，控制器204可将其子类别公开为提供SCSI透明命令集作为SCSI外围设备类型00h(直接访问块设备)。
通用串行总线(USB)设备以USB设备描述符的形式提供信息。USB设备描述符包含关于设备的相关信息。因此，在数据存储设备经由USB连接而连接到主计算机系统的实施方案中，数据存储设备通过将其USB设备描述符配置为指示数据存储设备是块数据存储设备来向主计算机系统注册为块数据存储设备。在这种意义上，向主计算机系统“注册”意味着控制器204向主计算机系统提供信息，该信息使得主计算机系统能够通过主计算机系统的操作系统将数据存储设备集成到可用的海量数据存储设备的列表中。
USB设备描述符提供关于USB设备的结构化信息，诸如设备类别、支持的协议、设备类型、制造商和其他配置参数。主计算机系统的操作系统可以通过向数据存储设备发送各种标准控制请求(即GET_DESCRIPTOR请求)来获得数据存储设备的USB设备描述符。响应于接收到这些请求，数据存储设备向主计算机系统提供USB_DEVICE_DESCRIPTOR，从而将数据存储设备向主计算机系统注册为块数据存储设备。主计算机系统解释USB_DEVICE_DESCRIPTOR以确定数据存储设备的配置和能力。主计算机系统然后可将关于数据存储设备的信息存储在主计算机系统的操作系统的寄存器中。
唯一标识符
在一个示例中，控制器创建唯一标识符，诸如通用唯一标识符(UUID)或全局唯一标识符(GUID)。控制器在注册为块数据存储设备期间，将唯一标识符发送到主计算机系统。继而，主计算机系统可以使用唯一标识符来将每个单独的数据存储设备与其他数据存储设备区分开。这在使用均采用本文所述方法的多个数据存储设备的情况下是特别有利的，因为在不生成唯一标识符的情况下，主计算机系统可能会混淆不同的数据存储设备。
在又一个示例中，控制器在格式化之前向主计算机系统注册为不具有介质的海量数据存储设备，并且在格式化之后切换为具有介质。
由授权设备触发的格式化
如上所述，数据存储设备可被配置为响应于通过控制信道110从授权设备接收到格式化请求而对存储介质进行格式化。控制信道是数据存储设备可经由其与用户操作的授权设备进行通信的通信信道。授权设备使得用户能够经由通信信道控制数据存储设备的操作，该通信信道相对于数据存储设备和主计算机系统之间的数据信道是带外的。
图5a和图5b示出了通过经由蓝牙LE协议实现的控制信道在授权设备108与数据存储设备102之间的消息流。具体地，图5a是根据实施方案的消息流程图，其示出了授权设备108与数据存储设备102的控制器204之间的消息传输。授权设备108与数据存储设备102根据该协议通过配对502建立蓝牙LE连接。
在已通过蓝牙LE配对建立控制信道之后，授权设备108向数据存储设备102传输格式化请求消息504，该格式化请求消息指示用于文件系统格式化的参数。参数包括至少对所请求的文件系统格式的指示，并且还可包括其他配置参数，诸如分区大小和识别名称。
在一个示例中，参数包括对所述数据存储设备的名称、颜色和图像中的一者或多者的指示。控制器被配置为将对名称、颜色和图像中的一者或多者的指示存储在数据存储设备的存储器部件中，并且在注册为块数据存储设备期间将对数据存储设备的名称、颜色和图像中的一者或多者的指示发送到主计算机系统，如步骤306中所执行的。这样，主计算机系统的操作系统可以将数据存储设备以特定名称、颜色和/或图像显示在可用数据存储设备的列表中，使得用户能够容易地识别所需的数据存储设备。
在图5a所示的示例中，由授权设备108向数据存储设备102传输的格式化请求504包括请求数据存储设备在对存储介质进行格式化之前以加密方式擦除存储介质。以加密方式擦除的过程包括擦除存储在存储介质上的加密密钥，使得存储在存储介质上的加密数据不再能够被解密。例如，数据存储设备102可以通过用零、一或随机数据覆写存储介质上的加密密钥来以加密方式擦除加密密钥。以加密方式擦除的优点在于，通常重新格式化仅重新创建文件系统结构，而使实际文件数据不受影响。因此，仍可通过低级别操作(即，直接READ SECTOR命令)或甚至通过物理访问诸如通过测量残余磁化来检索文件数据。然而，一旦存储介质以加密方式被擦除，从这些操作检索到的数据就被加密而不访问实际文件数据。
在以加密方式擦除存储介质之后，数据存储设备的控制器204执行格式化过程，如上文关于方法300所述。具体地，数据存储设备102的控制器204根据格式化请求消息504的参数选择文件系统格式，根据格式化请求消息504的参数通过创建文件系统来对存储介质进行格式化，以及向主计算机系统注册为块数据存储设备。
在完成格式化过程之后，数据存储设备的控制器将状态响应消息506传输至授权设备108。状态响应消息指示格式化过程成功完成，或者如果不可能成功完成格式化过程，则指示错误信息。
例如，如果授权设备108请求数据存储设备102创建数据存储设备尚未被配置为创建的文件系统格式，则数据存储设备向授权设备返回错误消息。另外，如果数据存储设备在对存储介质进行格式化期间遇到错误，则数据存储设备向授权设备返回错误消息。
图5b示出了根据实施方案的另选示例，其中授权设备108在请求文件系统格式化之前首先查询数据存储设备102的配置。具体地，在蓝牙LE配对过程508之后，授权设备传输配置查询消息510。作为响应，数据存储设备的控制器传输配置响应消息512，该配置响应消息包括控制器可用来对存储介质进行格式化的文件系统格式的列表。配置响应消息512还可指示存储介质的大小、现有分区的数量、可用空间和可影响授权设备对数据存储设备的使用的其他信息。
基于配置响应消息512，授权设备向数据存储设备传输格式化请求514，该格式化请求包括指示所请求的文件系统格式的请求参数，并且还可指示其他配置参数，诸如分区大小和数据存储设备的识别名称。
如果存储介质已被划分为多个分区，则请求消息514还可包括对存储介质内的其中请求控制器创建文件系统的分区的指示。另选地，数据存储设备可选择合适的分区，在该分区中根据授权设备的请求来创建文件系统。
数据存储设备的控制器根据从授权设备接收的格式化请求的参数，通过创建文件系统来执行存储介质的格式化。根据方法300执行格式化过程。
在完成格式化过程之后，数据存储设备的控制器向授权设备传输响应消息516，指示成功完成格式化过程，或者如果不可能成功完成格式化过程，则传输错误信息。
由与主机的第一连接触发的格式化
另选地或除了数据存储设备被配置为响应于通过控制信道从授权设备接收到格式化请求而对存储介质进行格式化之外，数据存储设备可被配置为响应于检测到经由数据信道与主计算机系统的连接而执行方法300。
图6示出了根据实施方案的具有数据存储设备102结构的数据存储设备602。然而，数据存储设备602的控制器被配置为通过响应于与主计算机系统604的USB连接而创建文件系统来对存储介质进行格式化。
在图6的示例中，在事件606中，数据存储设备602的USB数据端口连接到主计算机系统604的USB数据端口。该USB连接在数据存储设备602与主计算机系统604之间形成数据信道。数据存储设备602也可由主计算机系统604经由该USB连接供电。
在数据存储设备602经由数据信道连接到主计算机系统604时，数据存储设备确定存储介质是处于格式化状态还是未格式化状态。存储介质的格式化/未格式化状态由位于数据存储设备602中的未格式化状态标记指示。未格式化状态标记可以是“读取多次，写入一次”标记。可在制造数据存储设备时设置标记。未格式化状态标记可被设置为1以指示存储介质未格式化。
如果未格式化状态标记被设置，则数据存储设备确定存储介质未格式化，并且数据存储设备602被配置为通过由USB连接形成的数据信道接收与主计算机系统相关联的元数据，并且基于元数据确定主计算机系统的类别。
数据存储设备602继续通过执行方法300来对存储介质进行格式化。具体地，基于主计算机系统的类别，数据存储设备602的控制器被配置为选择多种文件系统格式中的一种，以及通过根据所选文件系统格式创建文件系统来对数据存储设备602的存储介质进行格式化。
一旦存储介质已被格式化，控制器就通过将0写入未格式化状态标记来取消未格式化状态标记。设置为0的未格式化状态标记提供存储介质被格式化的指示。数据存储设备602的控制器向主计算机系统604注册610为块数据存储设备。
图7示出了一个实施方案，其中数据存储设备702的控制器被配置为将对多个文件系统中所选择的一个文件系统的指示发送到授权设备708作为对授权设备用户的文件系统格式化建议。
响应于通过由数据存储设备702到主计算机系统704的USB连接706形成的数据信道接收到与主计算机系统704相关联的元数据710，数据存储设备702的控制器基于元数据确定主计算机系统的类别(诸如Windows或iOS)，以及基于所确定的主计算机系统的类别选择多种文件系统格式中的一种。
数据存储设备702通过控制信道向授权设备708发送格式化建议消息712。格式化建议消息712包括基于所确定的主计算机系统类别对多种文件系统格式中所选择的一种的指示。
任选地，并且根据用户对授权设备的配置，授权设备708可通过控制信道向数据存储设备702发送格式化请求消息714，请求数据存储设备702使用所选文件系统格式对存储介质进行格式化。然后，数据存储设备702可根据方法300继续对存储介质进行格式化，并向授权设备提供响应消息716，如先前相对于图5b所述。
在另一个实施方案中，数据存储设备的控制器被配置为基于未格式化状态标记确定存储介质是否未格式化，并且在确定存储介质未格式化时，对存储介质自动进行格式化并存储存储介质被格式化的指示。
本领域的技术人员应当理解，在不脱离本公开的广泛一般范围的情况下，可对上述实施方案作出许多变型和/或修改。本发明所公开的实施方案将在所有方面被认为是示例性的而非限制性的。

Claims (20)

1.一种数据存储设备，所述数据存储设备包括：
非暂态存储介质，所述非暂态存储介质被配置为存储用户内容数据；
数据端口，所述数据端口被配置为通过数据信道在所述存储介质和主计算机系统之间传输所述用户内容数据；和
控制器，所述控制器被配置为：
选择多种文件系统格式中的一种文件系统格式；
通过在所述存储介质上根据所选文件系统格式创建文件系统来对所述存储介质进行格式化；以及
向所述主计算机系统注册为块数据存储设备。
2.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中所述控制器被进一步配置为：
通过不同于所述数据信道的控制信道连接至授权设备；
通过所述控制信道从所述授权设备接收对所述存储介质进行格式化的请求；以及
响应于接收到对所述存储介质进行格式化的所述请求来对所述存储介质进行格式化。
3.根据权利要求2所述的数据存储设备，其中：
所述格式化请求包括对文件系统格式的指示；并且
所述控制器被进一步配置为基于所述指示选择所述多种文件系统格式中的所述一种文件系统格式。
4.根据权利要求3所述的数据存储设备，其中所述控制器被进一步配置为向所述授权设备发送供所述授权设备选择的文件系统格式的列表。
5.根据权利要求2所述的数据存储设备，其中所述控制器被进一步配置为：
通过所述数据信道接收与所述主计算机系统相关联的元数据；
基于所述元数据确定所述主计算机系统的类别；
基于所述主计算机系统的所述类别选择所述多种文件系统格式中的所述一种文件系统格式；以及
将对所选文件系统格式的指示作为推荐发送到所述授权设备。
6.根据权利要求2所述的数据存储设备，其中所述控制器被进一步配置为：
接收对所述数据存储设备的名称、颜色和图像中的一者或多者的指示；
存储对所述数据存储设备的所述名称、所述颜色和所述图像中的所述一者或多者的所述指示；以及
在注册为所述块数据存储设备期间，将对所述数据存储设备的所述名称、所述颜色和所述图像中的所述一者或多者的所述指示发送到所述主计算机系统。
7.根据权利要求2所述的数据存储设备，其中所述格式化请求与以加密方式擦除所述存储介质的请求相关联。
8.根据权利要求2所述的数据存储设备，其中：
所述控制信道是无线的；并且
所述数据信道是有线的。
9.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中所述控制器被进一步配置为基于存储的格式化数据对所述存储介质进行格式化。
10.根据权利要求9所述的数据存储设备，其中所述格式化数据存储在所述存储介质的所述主计算机系统不可访问的分区中。
11.根据权利要求9所述的数据存储设备，其中：
所存储的格式化数据包括压缩图像；并且
格式化包括将所述压缩图像解压缩到所述存储介质上。
12.根据权利要求11所述的数据存储设备，其中：
所述压缩图像包括文件分配表；并且
对所述压缩图像进行解压缩包括将所述文件分配表写入到所述存储介质上。
13.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中所述控制器被进一步配置为：
通过所述数据信道接收与所述主计算机系统相关联的元数据，所述元数据指示所述主计算机系统的类别；
基于所述主计算机系统的所述类别选择所述多种文件系统格式中的所述一种文件系统格式；以及
根据所选文件系统格式，使用文件系统对所述存储介质进行格式化。
14.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中所述控制器被进一步配置为生成用于对要存储在所述存储介质上的用户内容数据进行加密和解密的一个或多个密钥。
15.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中：
所述数据存储设备包括多个存储介质；并且
格式化包括创建元数据以定义包括所述多个存储介质的独立磁盘冗余阵列(RAID)。
16.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中所述控制器被进一步配置为：
创建唯一标识符；以及
在注册为所述块数据存储设备期间，将所述唯一标识符发送到所述主计算机系统。
17.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中所述控制器被进一步配置为：
在格式化之前向所述主计算机系统注册为不具有存储介质的海量数据存储设备；以及
在格式化之后向所述主计算机系统注册为具有存储介质的海量数据存储设备。
18.根据权利要求1所述的数据存储设备，其中所述控制器被进一步配置为：
确定所述存储介质是否未格式化；
响应于确定所述存储介质未格式化，对所述存储介质进行格式化；以及
存储所述存储介质被格式化的指示。
19.一种用于对数据存储设备进行格式化的方法，其中所述数据存储设备包括控制器和非暂态存储介质，所述方法包括：
由所述控制器选择多种文件系统格式中的一种文件系统格式；
由所述控制器通过在所述存储介质上根据所选文件系统格式创建文件系统来对所述存储介质进行格式化；以及
将所述数据存储设备向主计算机系统注册为块数据存储设备。
20.一种数据存储设备，所述数据存储设备包括：
非暂态存储介质；
用于选择多种文件系统格式中的一种文件系统格式的装置；
用于通过在所述存储介质上根据所选文件系统格式创建文件系统来对所述存储介质进行格式化的装置；和
用于将所述数据存储设备向主计算机系统注册为块数据存储设备的装置。
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