CN115809027B - 一种生物数据采集及管理系统、装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物数据采集及管理系统、装置及方法，其中的生物数据采集及管理系统包括采集器、服务器和存储器，其中的服务器用于接收采集器发送的生物数据，将单个生物数据划分成N个大小相同的数据片段P，记为P₁、P₂、……、P_n、……P_N，其中N＞2；用于为每个数据片段分配存储地址，并在每个数据片段P中附加索引信息，数据片段P_n的索引信息包括数据片段P_n‑1的索引信息、及数据片段P_n+1的索引信息；用于创建校验片段；用于将数据片段P发送给存储器。以上所述的生物数据采集及管理系统可以对生物数据进行有序管理，提高生物数据的使用效率，同时提高数据的安全性。

Description

一种生物数据采集及管理系统、装置及方法

技术领域

本发明涉及数据处理领域，尤其涉及一种生物数据采集及管理系统、装置及方法。

背景技术

现代医学在一定程度上是统计科学，也即基于大量生物数据的统计分析，评估身体健康状况，并最终得出结论。在这个过程中需要统计和分析大量的生物数据，而当前生物数据的存储普遍存在无序随机的问题，容易降低存储空间的利用率，也降低了数据分析操作的效率，对生物数据的存储和利用造成不便。同时，生物数据往往涉及隐私，在数据存储和应用的过程中还需要充分考虑数据安全和隐私保护的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生物数据采集及管理系统、装置及方法，对生物数据进行有序管理，提高生物数据的使用效率，同时提高数据的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种生物数据采集及管理系统，至少包括：

采集器，用于采集生物数据，并发送给服务器；

服务器，用于接收采集器发送的生物数据，将单个生物数据划分成N个大小相同的数据片段P，记为P₁、P₂、……、P_n、…、P_N，其中N＞2；用于为每个数据片段分配存储地址，并在每个数据片段P中附加索引信息，数据片段P_n的索引信息包括数据片段P_n-1的索引信息、及数据片段P_n+1的索引信息；

用于创建校验片段；

用于将数据片段P发送给存储器；

用于建立和维护数据索引文件，其中的索引文件记录每一个生物数据所对应的第一个数据片段P₁的存储地址和片段尺寸、及校验片段的存储地址和片段尺寸；

存储器，包括生物数据存储模块，生物数据存储模块的数量不小于N+1；用于接收并存储服务器发送的数据片段P，每一生物数据的任意两个数据片段P存储在不同的生物数据存储模块内。

作为优选，还包括系统存储模块，服务器在系统存储模块中保存和维护数据索引文件。

作为优选，服务器还用于将各个生物数据存储模块的逻辑块空间划分为若干连续的存储区间；各个存储区间的空间大小相同，且存储区间的空间大小为数据片段P大小的整数倍；

服务器还用于创建和维护可用存储区间列表，可用存储区间列表记录各个生物数据存储模块中存储区间的信息，包括所述生物数据存储模块编号、存储区间地址、存储区间剩余空间大小和存储区间剩余空间地址段。

作为优选，服务器还用于当任一存储区间内存储有数据，且剩余空间不为0时，在可用存储区间列表中对应存储区间的记录增加“已使用”标识；

服务器在对数据片段P分配存储地址时，优先从可用存储区间列表中选择带有“已使用”标记的存储区间作为存放第一个数据片段P₁的存储区间；若无带有“已使用”标记的存储区间，再选择不带有“已使用”标记的存储区间作为存放第一个数据片段P₁的存储区间，并在可用存储区间列表中为对应存储区间的记录增加“已使用”标记；

服务器还用于当任一存储区间在增加数据片段P后剩余空间为0时，将对应存储区间从可用存储区间列表中删除。

作为优选，服务器还用于当其中一个数据片段缺失时，根据现有数据片段和校验片段修复缺失的数据片段。

作为优选，服务器还用于在收到数据更新需求时，接收替换数据，并将替换数据划分成与原始数据大小相同的数据片段P^′，记为P₁ ^′、P₂ ^′、……、P_s ^′、…、P_S ^′，其中S＞2；服务器用于将P₁的存储地址附加给P₁ ^′，P₂的存储地址附加给P₂ ^′，以此类推；

服务器用于重新创建与替换数据匹配的校验分片；

服务器还用于重新对数据分片P^′和校验分片附加索引信息，并更新数据索引文件。

一种生物数据的管理装置，至少包括：

数据接收单元，用于接收采集器采集的生物数据；

数据预处理单元，用于将生物数据划分成N个大小相同的数据片段P，记为P₁、P₂、……、P_n、…、P_N，其中N＞2；用于对每个数据片段P分配存储地址，并附加索引信息，第n个数据片段P_n的索引信息包括数据片段P_n-1的索引信息、及数据片段P_n+1的索引信息；用于创建校验片段；

片段索引单元，用于创建和维护数据索引文件，记录每一个生物数据所对应的第一个数据片段P₁的存储地址和片段尺寸、及校验片段的存储地址和片段尺寸；

数据操作单元，用于对经过预处理的生物数据进行存储和提取操作。

作为优选，还包括数据异常修复单元，用于当其中一个数据片段缺失时，根据现有数据片段和校验片段修复缺失的数据片段。

作为优选，还包括数据存储单元，用于接收并保存生物数据；

还包括存储空间维护单元，用于将各个生物数据存储单元的逻辑块空间划分为若干连续的存储区间；各个存储区间的空间大小相同，且存储区间的空间大小为数据片段P大小的整数倍；

用于创建和维护可用存储区间列表，可用存储区间列表记录各个生物数据存储模块中存储区间的信息，包括所述生物数据存储模块编号、存储区间地址、存储区间剩余空间大小和存储区间剩余空间地址段。

一种生物数据的管理方法，包括：

服务器接收生物数据，将生物数据划分成N个大小相同的数据片段P，记为P₁、P₂、……、P_n、…、P_N，其中N＞2；对每个数据片段P分配存储地址，并附加索引信息；数据片段P_n的索引信息包括数据片段P_n-1的索引信息、及数据片段P_n+1的索引信息；

创建校验片段；

服务器建立数据索引文件，将每一个生物数据所对应的第一个数据片段P₁的存储地址和片段尺寸、及校验片段的存储地址和片段尺寸记录在数据索引文件中；；

服务器将各个数据片段P发送给存储器，并存储在对应的地址。

采用本发明的生物数据采集及管理系统、装置及方法，至少具有以下有益效果：

1.生物数据以数据片段P的形式进行存储，通过控制数据片段P的大小，可以做到生物数据的有序存储，提高存储空间的利用率。

2.生物数据以数据片段P的形式进行存储，在提取时需要将单个生物数据对应的所有数据片段P均获取后才能得到完整数据信息，对生物数据起到了保护作用，数据安全性更好。

3.对每个数据片段P附加索引信息，构成一个包含双向指针的查询回路，可以根据当前数据片段的索引信息，迅速获知上一个数据片段和下一个数据片段的存储地址，提高数据提取的效率。

4.数据索引文件的建立可以准确获知数据第一个片段及校验片段的存储地址，便于快速的完成数据查询操作。

5.通过设置校验片段，可以对检索到的数据片段P进行校验，提高准确率。同时当其中一个数据片段P_n丢失时，根据现有数据片段和校验片段修复缺失的数据片段P_n，提高数据的整体恢复能力。

6.通过将存储模块划分成多个存储区间，并建立可用存储区间列表，对各个存储区间的使用情况进行记录，可以进一步提高数据存储的有序性，并提高存储器的空间利用率。

附图说明

图1为本实施例生物数据采集及管理系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例

一种生物数据的管理方法，包括：

数据采集：采集器采集生物数据，并发送给服务器，生物数据包括图片数据，采集器通过iscsi协议将图片数据发送给服务器。

数据预处理：服务器接收生物数据，将生物数据划分成N个大小相同的数据片段P，记为P₁、P₂、……、P_n、…、P_N，其中N＞2。对每个数据片段P分配存储地址，并附加索引信息。数据片段P_n的索引信息包括数据片段P_n-1的索引信息、及数据片段P_n+1的索引信息。

服务器创建校验片段。

服务器建立数据索引文件，将每一个生物数据所对应的第一个数据片段P₁的存储地址和片段尺寸、及校验片段的存储地址和片段尺寸记录在数据索引文件中。

数据存储：服务器将各个数据片段P发送给存储器，并存储在对应的地址。

数据提取：当需要使用生物数据，有提取生物数据需求时，向服务器发送数据提取请求，服务器接收数据提取请求后，从数据索引文件中查找该生物数据第一个数据分片P₁的存储地址，提取第一个数据分片P₁，并根据第一个数据分片P₁中的索引信息，查找第二个数据分片P₂，以此类推，直至提取最后一个数据分片P_N，合成完整数据后反馈，完成数据提取操作。

数据修复：当数据提取过程中发现某个数据片段P缺失时，或者存储器部分损坏造成部分数据片段P丢失时，需要进行数据修复操作。服务器根据现有数据片段和校验片段修复缺失的数据片段P_n。

具体的，数据修复时，需要考虑缺失数据片段在整个数据片段中所述的位置，至少需要考虑三种情况，即第一个数据片段缺失、中间的数据片段缺失和最后一个数据片段缺失。

当缺失的数据片段为第一个数据片段P1时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的校验片段的起始地址，并从校验片段的索引信息中找到最后一个数据片段P_N的起始地址，以此类推，以倒序形式寻找出每个数据片段P。最终可以找齐除了第一数据片段P₁之外的其他所有数据片段P，并基于这些数据片段P恢复损坏的第一个数据片段P₁。

当缺失的数据片段为中间的数据片段P_n时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的第一个数据片段P₁和校验片段的起始地址，并从第一个数据片段P₁从前往后依次寻找出P₁—P_n-1这n-1个数据片段，同时从校验片段的索引信息中找到最后一个数据片段P_N的起始地址，以此类推，以倒序形式寻找出数据片段P_n+1—P_N。最终可以找齐除了缺失数据片段之外的其他所有数据片段P，并基于这些数据片段P恢复损坏的缺失数据片段。

当缺失的数据片段为最后一个数据片段P_N时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的第一个数据片段P₁的起始地址，并从第一个数据片段P₁从前往后依次寻找出P₁—P_N-1这N-1个数据片段，并基于这些数据片段P恢复损坏的数据片段P_N。

数据更改：当生物数据更新时，需要将新的生物数据覆盖原始生物数据。首先确定原始生物数据的各个片段大小及存储地址，将替换数据按照原始生物数据的数据片段大小进行分割，并依次将各个新的数据片段P^′分配至对应原始数据片段的存储地址。

具体的，服务器接收替换数据，并将替换数据划分成与原始数据大小相同的数据片段P^′，记为P₁ ^′、P₂ ^′、……、P_s ^′、…、P_S ^′，其中S＞2；服务器用于将P₁的存储地址分配给P₁ ^′，P₂的存储地址分配给P₂ ^′，以此类推。服务器重新创建与替换数据匹配的校验分片。服务器重新对数据分片P^′和校验分片附加索引信息，并更新数据索引文件。

在数据更改时，至少需要考虑三种情况，即替换数据的大小大于原始数据、替换数据的大小与原始数据相同、及替换数据的大小小于原始数据。

当替换数据的大小大于原始数据时，也即替换数据的数据片段P^′数量大于原始数据的数据片段P数量，首先将替换数据生成的数据片段P^′逐一覆盖原始数据的数据片段P。对于多出的部分数据片段P^′，视为新数据的保存，分配未使用的存储地址。

当替换数据的大小与原始数据相同时，也即替换数据的数据片段P^′数量等于原始数据的数据片段P数量，只需将替换数据生成的数据片段P^′逐一覆盖原始数据的数据片段P即可。

当替换数据的大小小于原始数据时，也即替换数据的数据片段P^′数量小于原始数据的数据片段P数量，首先将替换数据生成的数据片段P^′逐一覆盖原始数据的数据片段P。此时原始数据占据的存储区间仍有剩余，服务器将剩余的存储区间撤除空间占用，修改可用存储区间列表中记录的对应存储区间的剩余空间尺寸和剩余空间地址段。具体的，将撤除前无剩余空间的存储区间重新放入可用存储区间列表中；若存储区间因为撤除数据片段后成为了空单元，则在可用存储区间列表的记录中删除“已使用”标记。

具体的，以图片数据为例具体说明数据预处理步骤，当服务器收到来自生物数据采集仪器的图片数据，先将图片数据进行分片成数据片段P，各个数据片段P的大小相同。若最后一个数据片段的大小小于第一个数据片段，则用NULL填充。

分片的目的有两个，一是提供隐私保护，例如生理图像包含人脸，分片后，依据单个数据片段P将无法识别病人的身份信息；二是提供数据恢复能力，系统依据图像的多个数据片段P计算校验信息，若其中一个数据片段P丢失或损坏，可以依据其他数据片段P和校验片段实现该丢失数据片段P的信息恢复。

分片时，服务器可以设定各个数据片段P的尺寸。数据片段P的实际尺寸是数据自身的尺寸+前后两个数据索引信息的尺寸。

数据片段P的尺寸设定遵循如下原则：1.图像至少能够分成N个数据片段P，N大于2，具体可以设置，这是为了便于提供校验和恢复机制；2.图像分片后的数量小于等于硬盘数量，这是为了避免一块硬盘损坏无法恢复数据；3.在满足前两条的情况下，选择剩余空间符合要求的存储区间，若存在多个存储区间符合要求，则选择剩余空间最小的存储区间，这样可以避免存储区间的空间浪费。

具体的，存储器包括生物数据存储模块，生物数据存储模块的数量不小于N+1，具体的，每个硬盘对应一个生物数据存储模块，也即硬盘的数量不少于数据片段P的数量。存储器接收并存储服务器发送的数据片段P，在保存时确保每一生物数据的任意两个数据片段P存储在不同的生物数据存储模块内。还包括系统存储模块，服务器在系统存储模块中保存和维护数据索引文件。为了更好的保护数据索引文件。

具体的，在数据存储步骤中，服务器将各个生物数据存储模块的逻辑块空间划分为若干连续的存储区间，各个存储区间的空间大小相同，且存储区间的空间大小为数据片段P大小的整数倍。存储空间的大小及数据片段的具体大小都可以预先设定。每一个存储区间可以保存多个数据片段P，可以充分利用存储器的空间，同时做到数据的有序管理。

为了更好的对存储器的空间进行管理，服务器在系统存储模块中创建和维护可用存储区间列表，可用存储区间列表记录各个生物数据存储模块中存储区间的信息，包括所述生物数据存储模块编号、存储区间地址、存储区间剩余空间大小和存储区间剩余空间地址段。

当任一存储区间内存储有数据，且剩余空间不为0时，服务器在可用存储区间列表中对应存储区间的记录增加“已使用”标识。

服务器在对数据片段P分配存储地址时，优先从可用存储区间列表中选择带有“已使用”标记的存储区间作为存放第一个数据片段P₁的存储区间。若无带有“已使用”标记的存储区间，再选择不带有“已使用”标记的存储区间作为存放第一个数据片段P₁的存储区间，并在可用存储区间列表中为对应存储区间的记录增加“已使用”标记。对后续数据片段采用相同方法分配存储地址。

服务器还用于当任一存储区间在增加数据片段P后剩余空间为0时，则将对应存储区间从可用存储区间列表中删除。

具体的，在数据预处理步骤中，在对数据片段P_n附加索引信息时，附加信息包括数据片段P_n-1及数据片段P_n+1所在的存储区间地址及相对于存储区间地址的偏移量。其中第一个数据片段P₁所附加的索引信息为第二个数据片段P₂的存储区间地址及相对于存储区间地址的偏移量，最后一个数据片段P_N所附加的索引信息为上一个数据片段P_N-1和校验片段的存储区间地址及相对于存储区间地址的偏移量，校验片段附加的索引信息包含第一个数据片段和最后一个数据片段的的存储区间地址及相对于存储区间地址的偏移量。

具体的，在数据预处理步骤中，校验片段的大小与数据片段P的大小相同，校验片段由数据片段P按照RAID5算法生成。

具体的，在数据预处理步骤中，数据索引文件记录的存储地址包括对应片段所在的存储区间地址和片段相对存储区间地址的偏移量。

具体的，在数据修复步骤中，当第一个数据片段缺失时，服务器首先从数据索引文件中查询校验片段的存储地址，通过校验片段进一步查询到最后一个数据片段的地址，并最终以倒序方式依次查询出除第一个数据片段之外所有数据片段，并根据这些数据片段恢复第一个数据片段。

如图1所示，一种生物数据采集及管理系统，至少包括：

采集器，用于采集生物数据，并发送给服务器。

服务器，用于接收采集器发送的生物数据，将单个生物数据划分成N个大小相同的数据片段P，记为P₁、P₂、……、P_n、…、P_N，其中N＞2；用于为每个数据片段分配存储地址，并在每个数据片段P中附加索引信息，数据片段P_n的索引信息包括数据片段P_n-1的索引信息、及数据片段P_n+1的索引信息。用于创建校验片段。用于将数据片段P发送给存储器。用于建立和维护数据索引文件，其中的索引文件记录每一个生物数据所对应的第一个数据片段P₁的存储地址和片段尺寸、及校验片段的存储地址和片段尺寸。

存储器，包括生物数据存储模块，生物数据存储模块的数量不小于N+1；用于接收并存储服务器发送的数据片段P，每一生物数据的任意两个数据片段P存储在不同的生物数据存储模块内。

作为优选，还包括系统存储模块，服务器在系统存储模块中保存和维护数据索引文件。

作为优选，服务器还用于将各个生物数据存储模块的逻辑块空间划分为若干连续的存储区间；各个存储区间的空间大小相同，且存储区间的空间大小为数据片段P大小的整数倍；

服务器还用于创建和维护可用存储区间列表，可用存储区间列表记录各个生物数据存储模块中存储区间的信息，包括所述生物数据存储模块编号、存储区间地址、存储区间剩余空间大小和存储区间剩余空间地址段。

作为优选，校验片段的大小与数据片段P的大小相同，校验片段由数据片段P按照RAID5算法生成。

作为优选，服务器还用于当其中一个数据片段缺失时，根据现有数据片段和校验片段修复缺失的数据片段。

作为优选，服务器还用于当任一存储区间内存储有数据，且剩余空间不为0时，在可用存储区间列表中对应存储区间的记录增加“已使用”标识。

服务器在对数据片段P分配存储地址时，优先从可用存储区间列表中选择带有“已使用”标记的存储区间作为存放第一个数据片段P₁的存储区间；若无带有“已使用”标记的存储区间，再选择不带有“已使用”标记的存储区间作为存放第一个数据片段P₁的存储区间，并在可用存储区间列表中为对应存储区间的记录增加“已使用”标记。

作为优选，服务器还用于当任一存储区间在增加数据片段P后剩余空间为0时，则将对应存储区间从可用存储区间列表中删除。

服务器还用于在收到数据更新需求时，接收替换数据，并将替换数据划分成与原始数据大小相同的数据片段P^′，记为P₁ ^′、P₂ ^′、……、P_s ^′、…、P_S ^′，其中S＞2；服务器用于将P₁的存储地址附加给P₁ ^′，P₂的存储地址附加给P₂ ^′，以此类推。服务器用于重新创建与替换数据匹配的校验分片。服务器还用于重新对数据分片P^′和校验分片附加索引信息，并更新数据索引文件。

一种生物数据的管理装置，至少包括：

数据接收单元，用于接收采集器采集的生物数据。

数据预处理单元，用于将生物数据划分成N个大小相同的数据片段P，记为P₁、P₂、……、P_n、…、P_N，其中N＞2；用于对每个数据片段P分配存储地址，并附加索引信息，第n个数据片段P_n的索引信息包括数据片段P_n-1的索引信息、及数据片段P_n+1的索引信息。用于创建校验片段。

片段索引单元，用于创建和维护数据索引文件，记录每一个生物数据所对应的第一个数据片段P₁的存储地址和片段尺寸、及校验片段的存储地址和片段尺寸。

数据操作单元，用于对经过预处理的生物数据进行存储和提取操作。

作为优选，还包括数据异常修复单元，当其中一个数据片段缺失时，根据现有数据片段和校验片段修复缺失的数据片段。

作为优选，还包括数据存储单元，用于接收并保存生物数据；

还包括存储空间维护单元，用于将各个生物数据存储单元的逻辑块空间划分为若干连续的存储区间，各个存储区间的空间大小相同，且存储区间的空间大小为数据片段P大小的整数倍。

用于创建和维护可用存储区间列表，可用存储区间列表记录各个生物数据存储模块中存储区间的信息，包括所述生物数据存储模块编号、存储区间地址、存储区间剩余空间大小和存储区间剩余空间地址段。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，所能轻易想到的各种等效的修改、替换和改进等都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种生物数据采集及管理系统，其特征在于，至少包括：

采集器，用于采集生物数据，并发送给服务器；

服务器，用于接收采集器发送的生物数据，将单个生物数据划分成N个大小相同的数据片段P，记为P₁、P₂、……、P_n、…、P_N，其中N＞2；用于为每个数据片段分配存储地址，并在每个数据片段P中附加索引信息，数据片段P_n的索引信息包括数据片段P_n-1的索引信息、及数据片段P_n+1的索引信息；

用于创建校验片段；

用于将数据片段P发送给存储器；

用于建立和维护数据索引文件，其中的索引文件记录每一个生物数据所对应的第一个数据片段P₁的存储地址和片段尺寸、及校验片段的存储地址和片段尺寸；

服务器还用于数据提取：服务器接收数据提取请求后，从数据索引文件中查找该生物数据第一个数据分片P₁的存储地址，提取第一个数据分片P₁，并根据第一个数据分片P₁中的索引信息，查找第二个数据分片P₂，以此类推，直至提取最后一个数据分片P_N，合成完整数据后反馈，完成数据提取操作；

服务器还用于当其中一个数据片段缺失时，根据现有数据片段和校验片段修复缺失的数据片段：

当缺失的数据片段为第一个数据片段P1时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的校验片段的起始地址，并从校验片段的索引信息中找到最后一个数据片段P_N的起始地址，以此类推，以倒序形式寻找出每个数据片段P，最终可以找齐除了第一数据片段P₁之外的其他所有数据片段P，并基于这些数据片段P恢复损坏的第一个数据片段P₁；

当缺失的数据片段为中间的数据片段P_n时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的第一个数据片段P₁和校验片段的起始地址，并从第一个数据片段P₁从前往后依次寻找出P₁—P_n-1这n-1个数据片段，同时从校验片段的索引信息中找到最后一个数据片段P_N的起始地址，以此类推，以倒序形式寻找出数据片段P_n+1—P_N，最终可以找齐除了缺失数据片段之外的其他所有数据片段P，并基于这些数据片段P恢复损坏的缺失数据片段；

当缺失的数据片段为最后一个数据片段P_N时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的第一个数据片段P₁的起始地址，并从第一个数据片段P₁从前往后依次寻找出P₁—P_N-1这N-1个数据片段，并基于这些数据片段P恢复损坏的数据片段P_N；

存储器，包括生物数据存储模块，生物数据存储模块的数量不小于N+1；用于接收并存储服务器发送的数据片段P，每一生物数据的任意两个数据片段P存储在不同的生物数据存储模块内。

2.根据权利要求1所述的生物数据采集及管理系统，其特征在于：还包括系统存储模块，服务器在系统存储模块中保存和维护数据索引文件。

3.根据权利要求1所述的生物数据采集及管理系统，其特征在于：服务器还用于将各个生物数据存储模块的逻辑块空间划分为若干连续的存储区间；各个存储区间的空间大小相同，且存储区间的空间大小为数据片段P大小的整数倍；

服务器还用于创建和维护可用存储区间列表，可用存储区间列表记录各个生物数据存储模块中存储区间的信息，包括生物数据存储模块编号、存储区间地址、存储区间剩余空间大小和存储区间剩余空间地址段。

4.根据权利要求3所述的生物数据采集及管理系统，其特征在于：服务器还用于当任一存储区间内存储有数据，且剩余空间不为0时，在可用存储区间列表中对应存储区间的记录增加“已使用”标识；

服务器在对数据片段P分配存储地址时，优先从可用存储区间列表中选择带有“已使用”标记的存储区间作为存放第一个数据片段P₁的存储区间；若无带有“已使用”标记的存储区间，再选择不带有“已使用”标记的存储区间作为存放第一个数据片段P₁的存储区间，并在可用存储区间列表中为对应存储区间的记录增加“已使用”标记；

服务器还用于当任一存储区间在增加数据片段P后剩余空间为0时，将对应存储区间从可用存储区间列表中删除。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的生物数据采集及管理系统，其特征在于：服务器还用于在收到数据更新需求时，接收替换数据，并将替换数据划分成与原始数据大小相同的数据片段P^′，记为P₁ ^′、P₂ ^′、……、P_s ^′、…、P_S ^′，其中S＞2；服务器用于将P₁的存储地址附加给P₁ ^′，P₂的存储地址附加给P₂ ^′，以此类推；

服务器用于重新创建与替换数据匹配的校验分片；

服务器还用于重新对数据分片P^′和校验分片附加索引信息，并更新数据索引文件。

6.一种生物数据的管理装置，其特征在于，至少包括：

数据接收单元，用于接收采集器采集的生物数据；

数据预处理单元，用于将生物数据划分成N个数据片段大小相同的P，记为P₁、P₂、……、P_n、…、P_N，其中N＞2；用于对每个数据片段P分配存储地址，并附加索引信息，第n个数据片段P_n的索引信息包括数据片段P_n-1的索引信息、及数据片段P_n+1的索引信息；用于创建校验片段；

片段索引单元，用于创建和维护数据索引文件，记录每一个生物数据所对应的第一个数据片段P₁的存储地址和片段尺寸、及校验片段的存储地址和片段尺寸；

数据操作单元，用于对经过预处理的生物数据进行存储和提取操作；

数据提取单元，用于从数据索引文件中查找该生物数据第一个数据分片P₁的存储地址，提取第一个数据分片P₁，并根据第一个数据分片P₁中的索引信息，查找第二个数据分片P₂，以此类推，直至提取最后一个数据分片P_N，合成完整数据后反馈，完成数据提取操作

数据修复单元，用于当其中一个数据片段缺失时，根据现有数据片段和校验片段修复缺失的数据片段：

当缺失的数据片段为第一个数据片段P1时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的校验片段的起始地址，并从校验片段的索引信息中找到最后一个数据片段P_N的起始地址，以此类推，以倒序形式寻找出每个数据片段P，最终可以找齐除了第一数据片段P₁之外的其他所有数据片段P，并基于这些数据片段P恢复损坏的第一个数据片段P₁；

当缺失的数据片段为中间的数据片段P_n时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的第一个数据片段P₁和校验片段的起始地址，并从第一个数据片段P₁从前往后依次寻找出P₁—P_n-1这n-1个数据片段，同时从校验片段的索引信息中找到最后一个数据片段P_N的起始地址，以此类推，以倒序形式寻找出数据片段P_n+1—P_N，最终可以找齐除了缺失数据片段之外的其他所有数据片段P，并基于这些数据片段P恢复损坏的缺失数据片段；

当缺失的数据片段为最后一个数据片段P_N时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的第一个数据片段P₁的起始地址，并从第一个数据片段P₁从前往后依次寻找出P₁—P_N-1这N-1个数据片段，并基于这些数据片段P恢复损坏的数据片段P_N。

7.根据权利要求6所述的管理装置，其特征在于：还包括数据存储单元，用于接收并保存生物数据；

还包括存储空间维护单元，用于将各个生物数据存储单元的逻辑块空间划分为若干连续的存储区间；各个存储区间的空间大小相同，且存储区间的空间大小为数据片段P大小的整数倍；

用于创建和维护可用存储区间列表，可用存储区间列表记录各个生物数据存储模块中存储区间的信息，包括所述生物数据存储模块编号、存储区间地址、存储区间剩余空间大小和存储区间剩余空间地址段。

8.一种生物数据的管理方法，其特征在于，包括：

服务器接收生物数据，将生物数据划分成N个大小相同的数据片段P，记为P₁、P₂、……、P_n、…、P_N，其中N＞2；对每个数据片段P分配存储地址，并附加索引信息；数据片段P_n的索引信息包括数据片段P_n-1的索引信息、及数据片段P_n+1的索引信息；

创建校验片段；

服务器建立数据索引文件，将每一个生物数据所对应的第一个数据片段P₁的存储地址和片段尺寸、及校验片段的存储地址和片段尺寸记录在数据索引文件中；

服务器将各个数据片段P发送给存储器，并存储在对应的地址；

当需要使用生物数据，有提取生物数据需求时，向服务器发送数据提取请求，服务器接收数据提取请求后，从数据索引文件中查找该生物数据第一个数据分片P₁的存储地址，提取第一个数据分片P₁，并根据第一个数据分片P₁中的索引信息，查找第二个数据分片P₂，以此类推，直至提取最后一个数据分片P_N，合成完整数据后反馈，完成数据提取操作；

当数据提取过程中发现某个数据片段P缺失时，或者存储器部分损坏造成部分数据片段P丢失时，需要进行数据修复操作，服务器根据现有数据片段和校验片段修复缺失的数据片段P_n；

具体的，当缺失的数据片段为第一个数据片段P1时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的校验片段的起始地址，并从校验片段的索引信息中找到最后一个数据片段P_N的起始地址，以此类推，以倒序形式寻找出每个数据片段P，最终可以找齐除了第一数据片段P₁之外的其他所有数据片段P，并基于这些数据片段P恢复损坏的第一个数据片段P₁；

当缺失的数据片段为中间的数据片段P_n时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的第一个数据片段P₁和校验片段的起始地址，并从第一个数据片段P₁从前往后依次寻找出P₁—P_n-1这n-1个数据片段，同时从校验片段的索引信息中找到最后一个数据片段P_N的起始地址，以此类推，以倒序形式寻找出数据片段P_n+1—P_N，最终可以找齐除了缺失数据片段之外的其他所有数据片段P，并基于这些数据片段P恢复损坏的缺失数据片段；

当缺失的数据片段为最后一个数据片段P_N时，服务器从数据索引文件中查找该生物数据对应的第一个数据片段P₁的起始地址，并从第一个数据片段P₁从前往后依次寻找出P₁—P_N-1这N-1个数据片段，并基于这些数据片段P恢复损坏的数据片段P_N。

Images