CN1383563A - 用于对在存储介质上可用的存储空间进行隐分区的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对在存储介质上可用的存储空间进行隐分区的方法,一种用于存储用户数据的存储介质和一种用于将用户数据存储在一存储介质上的记录设备。为了限制在对于ADR的磁带上类似UDF卷的卷的安装/卸装时间和为了限制在读取过程中总的寻找时间,根据本发明提出:a)在存储介质上可用的存储空间被划分为一个目录区和一个数据区,b)元数据被保存在目录区,c)用户数据被保存在被隐再分区为数据子区的数据区中,d)用于保存在数据子区中的用户数据的文件组被保存在分配给该数据子区的相应目录子区,和e)数据子区的边界和尺寸是可变的。

Description

用于对在存储介质上可用的存储空间进行隐分区的方法

本发明涉及一种用于用于对在存储介质上可用的存储空间进行隐分区的方法，一种用于存储用户数据的存储介质和一种用于将用户数据存储在一存储介质上的记录设备。

根据如UDF规格(光学存储技术协会OSTA，1998)中描述的通用盘片格式标准(UDF标准)，文件系统将也被称为元数据的卷和目录信息保持在描述符中。许多这种描述符被保存在一个分离的逻辑扇区中。逻辑扇区的大小被限定为可以由软件层寻址到的最小单元。

本发明所指出的主要问题区域为随机顺序排列的，分散在整个介质中的目录信息。

如果介质很大和/或寻找相对较慢，则这将产生大量的寻找开销。因此，随着UDF卷尺寸的增加和在具有相对较长寻找时间或相对较大物理扇区的设备上的UDF的实现，对目录信息的管理将变得更加困难。

因此，本发明的目的是提供一个对在一个存储介质上可用的存储空间进行分区的方法和一个用于在存储介质上保存用户信息的方法，其中上述问题得到解决，具体地，其中卷的(卸装)安装时间和在读取过程中的总寻找次数被限制。此外，还可以提供相应的存储介质和相应的记录设备。

通过权利要求1所述的用于对在存储介质上可用的存储空间进行隐分区的方法和权利要求7所述的用于将用户数据保存在一个存储介质中的方法可以实现这一目的。此外，在权利要求8所述的存储介质和权利要求11所述的记录设备给出了实现此目的的一个方案。

本发明的一般构思是将必须保存在介质中的数据集中在一些确定区域，而不是将数据分散在整个介质上。所有的元数据，即卷，目录和其他文件系统数据被汇集在一个被称为目录区的区域中，它未被限定于一个UDF分区且不必是介质的一个邻近部分。用户数据被汇集在一个被隐再分为一个或多个子区域的数据区中，该子区域也被称为隐分区。在上下文中的“隐”一词意指这些分区的边界未被明确限定，即这些数据子区的形状、边界和大小未被描述但是可以被动态改变的。这些数据子区还可以重叠且不能覆盖所有可用空间。此外，对于每个数据子区，一个分离的目录子区或者被提供在目录区中，或者被提供在数据区中。这些目录子区包含对于这些文件的所有文件系统数据，而所述文件被包含在相应数据子区中。

数据子区的形状和大小未被描述，这是为实施提供一定的选择自由以符合所想要的要求。用于确定目录子区数目的方法包括：

预先确定(例如，根据介质容量)

在介质初始化期间由用户限定(例如，根据预期的用途，诸如硬盘备份，多媒体文件存储)，

在实际使用期间由用途来限定。

优选地，在目录区中提供有用于保存介质的一般数据，即，其中包括关于卷以及根结构的所有一般信息的根区。该根区包括首先将由文件系统读取的那些扇区。因此，这些区应该被分配到一个可识别，易于访问的位置使得可以快速恢复信息。这个区不需要包括由设备访问的第一扇区。后面的扇区可以位于文件系统覆盖的区域之外的，逻辑地址空间。

根据由从属权利要求所述的本发明的有利部分，在目录子区中存在两种分配方式：

顺序地跟随在根区之后，即，在读取根区之后直接读取这些区，或

顺序位于响应的目录子区中，从而产生目录区而不是子目录区自身的碎片。

固定空间是否和如何被分配给目录子区将留给具体实施时考虑。目录信息应尽可能地连续放置。在任何情形中，该元信息应以这样一种方式来保存，使得目录信息可以一次被读取或写入到一个目录子区中。一个具体例子，例如，是在根区中为每个数据子区精确限定一个子目录。

原理上，在目录区中不允许有文件数据，然而，并不明确排除在目录区中放置“横向”数据的选项。这只对不属于UDF文件系统并不被识别为UDF文件数据的元数据许可。“横向”数据文件将为小并由用户来隐藏。

隐分区的物理边界没有预先限定。根据一个有利的进一步的发展，隐分区通过将具有在数据子区内部分配宽度的文件的文件条目(FE′s)分组来获得形状。这些文件条目将被分组为对应于数据子区的目录子区。数据的形状、尺寸和物理映射都不是正式设定的。不存在要对数据子区执行的规则。没有将在数据子区中要执行的预定分配策略。一个实施例具有形成数据子区的完全自由度，从而最佳地实现实施例的目的。此外，对于数据子区的选择形式，原则上，但是动态的，这意味着形式只有在被选择时才是固定的。

该结构的主要优点时可以非常有效地安装卷。此外，这使得易于只读取目录信息的实际所需信息，例如，为了响应用户的请求。此外，隐分区便于只刷新目录信息中实际上改变的部分。在具体例子中，后者明显地降低了卸装时间。使用隐分区，即使在非相关文件同时被保存时，将相关文件簇化的原则也可以为介质的更高利用水平而被维持。对于数据碎片的抵抗性优化了读取操作。这个结果是对于具有海量存储容量和/或相对较差寻找时间的介质可能的最交互的存取，同时保留了对于UDF标准的兼容。

然而，应理解的是本发明不限于与UDF标准兼容的方法和介质。本发明也不限于类似CDs的光学存储介质(例如，CD-R或CD-RW)或DVDs，还可以用于类似用于先进数字记录(ADR)的磁带或固定盘的其他存储介质中，尤其是可以用于随机存取存储器中。

本发明的这些和另外的方面和优点将在下面结合优选实施例，并具体参照附图来更详细地讨论。

图1显示了本发明的第一实施例，

图2显示了本发明的第二实施例，

图3显示了应用于ADR上的UDF的本发明的实施例的图表表示，

图4显示了根据本发明的数据分配的灵活性，

图5显示了根据本发明的为目录高速缓存(a)和按需存取(b)进行优化的分配结构的实例，

图6显示了根据本发明的具有分离的目录子区的分配结构和

图7显示了根据本发明的记录设备的框图。

在图1和2中示出了根据本发明的隐分区。图1示出一个连续的目录区1，其中介质的一个分离扇区被单独设置出来用于目录信息。在图1中由文件组描述符(FSD)101所表示的所有卷级UDF描述符被定位在根区10中。还有，在根区10中的为对于定位在根目录中的每一个文件的每一个目录子区11，12的，包括一个文件标识描述符(FID)103的根文件条目(FE)102。位于都是数据区2的一部分的数据子区21，22中的文件的文件条目位于其相应的目录子区11，12，它包括数据子区21，22的所有文件组数据。目录子区11包括文件条目111，114，它们包括文件标识描述符113，115，这些描述符包括一个到目录子区11的文件条目112的指针。这些文件条目112指向相应的数据子区21，即每个文件条目112指向数据子区21的数据块的一个集合。以相同方式，目录子区12包括包含文件标识描述符123的文件条目121，这些描述符包括一个到其他文件条目122的指针。这些文件条目122指向在数据子区22中的一个数据块集合。

在图2中示出一个为非连续目录区的隐分区。与图1相比较，目录区1被分成一些片段，而所有的目录子区11，12现在位于数据区2中的数据子区21，22内部。

应注意到，文件组保持与UDF完全兼容，因此可以访问现在和将来的UDF读取实例。UDF的写入实例需要认识到在目录空间中的元数据的密度。

一个建议的措施是将目录信息分类。该分类使得可以在控制返回操作系统之后可以快速恢复根目录。如果，例如，目录信息被缓存在一张硬盘或在需要时，剩余的目录信息可以立刻用背景任务来恢复。这使得可以节省许多的安装时间。节省的大小主要取决于根目录的尺寸，因此不需要计算。

需要考虑的另一因素是文件系统的老化。应注意的，只要空闲空间并不缺乏，则文件数据和目录信息的分类就可以防止分片。当空闲空间变得缺乏时，不再需要进行分类而数据的分片就不可避免。这可以通过分配比最坏情形下所需要的更多的空间给这个区来对该目录区进行先占，从而取保空闲空间的缺乏不会发生在这个区中。

在图3中，显示了对于在ADR磁带上动态隐分区实例的分配结构的例子。在最左端是驱动头的磁头停放区L，剩余的是空闲空间。在底部左端，空闲空间被分为数据区2和目录区1。紧接着主图下给出目录区1的详细视图。记录道写入的方式由灰色箭头给出。在目录区1中，数据被线性写入，而一条记录道转向，起始和终结都在磁头停放区L。在该实例中，为了稳健性原因，目录信息被写入两次。在数据区2中，数据以一种蜿蜒的方式来写入，并且起始和终结都在磁头停放区L。在此，所谓“列模式”的写入过程确保在逻辑地址空间中靠近的扇区在物理地址上也彼此靠近。然而，这带来在数据传输速率持续不变的代价。最后，图3中灰色区域示出所占据的空间。

当安装一个磁带时首先被读取的是目录区1的起始区。该部分包括磁带带头3，UDF卷结构4和UDF根结构5。该部分是应表现在一个空的UDF格式化磁带上的所有信息。该实例被优化用于通过将目录区线性写入磁带来将所有目录信息高速缓存到硬盘，这最大化了持续不变的数据传输速率。

在图3中，一些数据已经被写入。图中示出三个隐分区(数据子区)21，22。23，每个隐分区具有各自的目录子区11，12，13。该连接由一个箭头示出。在图6a中示出如果添加数据会发生什么。当将数据写入三个隐分区21，22，23中的每个隐分区时，在这些隐分区之间的空闲空间量保持为均匀分配，这意味着一些时候写入到分区最初起始位置的左端而一些时候写入到右端。此外，这些分区的目录信息维持为分离的。图4b示出了如果空闲空间变得更加缺乏时可能发生什么。两个隐分区21，22共享一大块空闲空间以分配接近于已有文件的空间20，从而限制了分片。

在动态隐分区方案中的一些可选的分配结构如图5和6中所示。如果要求多个起始点或数据传输速率比寻找开销更优先，则不希望以如图3和4所示的蜿蜒方式来写入。图5a示出了一个可以用于，例如，一组具有高速缓存目录数据的视频流的分配。该目录数据可以有效地读取并且在数据空间2中有十个进入点(entry point)以使在开始指令和回放一个视频流的实际开始点之间的时间最小化。图5b示出了一个在目录信息在需要时可由磁带获得的情形中更适合的可比较情况。所有的进入点位于目录区1的内部以使得到目录信息的访问时间最小化。

图6给出一个具有分离的目录子区11，12和13的动态隐分区的例子。虽然图5b和图6看似相近，在两者之间存在明显的不同。在图7b中，目录子区11，12，13位于一个目录分区1的内部，该分区的扇区尺寸可以独立地选择。在图6中，目录子区11，12，13位于数据空间2中。然而，应注意到许多更多的分配是可能的。

图7示出了一个用于将信息写入一个根据本发明的可重写类型记录介质32上的记录设备。在写入操作中，表示信息的标记形成在记录介质32上。用于记录在光盘上的信息的写入和读取和用于格式化，误差校正和信道编码的可用规则是由，例如CD或DVD系统已知的。标记可以通过由激光二极管发出的电磁发射束24在记录层产生的点33来形成。记录设备包括更基本的元件，例如，一个控制单元30，驱动装置31，定位装置40和一个有特色的写入头39。将被保存在介质上的信息，例如音频数据，视频数据或任何其他数据出现在压缩装置35的输入端，该压缩装置可放置于一个分离的外罩中。在压缩装置35输出端的压缩数据被传到缓存器36并且其后被传到数据组合装置37用于添加填充数据和另外的控制数据。总的数据流其后进入到写入装置38用于记录。写入头39被连接到写入装置38，该写入装置38包括例如一个格式化器，一个误差编码器和一个信道编码器。出现在写入装置38输入端的数据根据格式和编码规则被分配在整个逻辑和物理扇区并被转换为用于写入头39的写入信号。单元30被配置用于经由控制线41控制缓存器36，数据组合装置37和写入装置38并用于执行定位过程。数据组合装置37和写入装置38被开发使得数据被记录在根据本发明的介质32上。

通过使用本发明，在具有相当大的存储空间，例如，一个ADR磁带，和/或相当大的扇区尺寸的介质上的UDF文件组的安装/卸装时间被降至可接受的水平。引入一些对存储碎片的抵抗力。而且，所提出的方案可以实现这些目的同时保持与UDF的完全兼容。

Claims (11)

1.用于对存储介质中可用空间进行隐分区的方法，其中：

a)在存储介质上可用的存储空间被划分为一个目录区和一个数据区，

b)元数据被保存在目录区，

c)用户数据被保存在被隐再分区为数据子区的数据区中，

d)用于保存在数据子区中的用户数据的文件组被保存在分配给该数据子区的相应目录子区，和

e)数据子区的边界和尺寸是可变的。

2.权利要求1所述的方法，其中目录子区位于目录区中，优选地在目录区中用于保存一般数据的根区之后。

3.权利要求1所述的方法，其中目录子区位于数据区中，每个目录子区位于相应的数据子区中。

4.前面任意一个权利要求所述的方法，其中目录子区的文件组数据被尽可能连续地保存。

5.前面任意一个权利要求所述的方法，其中数据子区的边界和尺寸通过将对于在所分配的目录子区中的数据子区的用户数据的文件组数据分组来确定。

6.前面任意一个权利要求所述的方法，其中该存储介质根据通用盘格式标准来格式化。

7.将用户数据保存在根据前面任意一个权利要求所述方法来隐分区的存储介质上的方法，其中用户数据被保存在各自的数据子区中而其中该数据子区的边界和分配给该数据子区的空间是根据将要保存的用户数据量，在其他数据子区和/或某个分配策略中可用的空间而变化的。

8.用于保存数据的存储介质，其中该存储介质根据如权利要求1到7中任何一个权利要求所述的方法来格式化。

9.权利要求8所述的存储介质，其中存储介质为一个光盘，具体为一个CD或一个DVD，一个磁带，具体为一个先进数字记录，或一个固定盘片。

10.权利要求8或9中所述的存储介质，其中存储介质根据通用盘格式标准来格式化。

11.用于将数据保存在一个存储介质上的记录设备，它包括用于将存储介质上可用的存储空间进行隐分区的装置，其中：

a)在存储介质上可用的存储空间被划分为一个目录区和一个数据区，

b)元数据被保存在目录区，

c)用户数据被保存在被隐再分区为数据子区的数据区中，

d)用于保存在数据子区中的用户数据的文件组被保存在分配给该数据子区的相应目录子区，和

e)数据子区的边界和尺寸是可变的。

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