CN1858746A - 在文件系统中存储和管理附加数据的设备和方法 - Google Patents

Abstract

公开一种在文件系统中存储和管理附加数据的设备和方法。该设备包括：搜索单元，在目录表项中搜索未使用区域；存储单元，在未使用区域中存储附加数据；和附加数据管理单元，使用附加数据的签名和校验码定位附加数据的位置。该方法包括：(a)在目录表项中搜索未使用区域，(b)在未使用区域中存储附加数据，(c)使用附加数据的签名和校验码来定位附加数据的位置。根据本发明，可以应用目录表项的未使用区域来存储、使用和管理附加数据，而不降低文件系统的兼容性，并提高FAT文件系统的性能。

Description

在文件系统中存储和管理附加数据的设备和方法

本申请要求于2005年5月4日提交到韩国知识产权局的第10-2005-0037676号韩国专利申请的优先权，该申请全部公开于此以资参考。

                        技术领域

与本发明一致的设备和方法涉及在文件系统中对附加数据的存储和管理。更具体地讲，本发明涉及一种能够使用文件分配表(FAT)文件系统的未使用区域来存储附加数据而不对与其他文件系统的兼容性造成不利影响的设备和方法。

                        背景技术

在当前文件系统中，文件分配表(FAT)文件系统被最广泛的使用在移动装置和Windows环境中，并且与其他文件系统的兼容性最好。FAT组织硬盘的存储空间。该表包括关于硬盘中的文件的信息，并具有用于标识定位单个文件的每段的位置的一系列号码。与书中的内容表类似，设计FAT系统，从而操作系统可以知道其中硬盘文件或目录的簇被记录的位置。

如图1所示，FAT文件系统包括：数据块130，在其中存储数据；和FAT120，指出使用或未使用数据块130以及块之间的关系。基于簇132来管理数据块130，并且每簇对应于FAT120的每个单元122。由称为目录表项110的数据结构来表示每一文件。目录表项包括文件名称、文件属性、文件产生日期、写文件和访问文件许可、指示文件大小的大小变量和指示文件开始簇的开始簇变量。文件的下一簇是一部分文件被写入的簇。如上所述，FAT表示基于簇散步的和在数据块中以映射列表格式存储的文件的数据的位置，并指示是否使用相应的簇。

FAT120存储指示在相应数据块中映射到文件的数据是否存在的值，以及如果存在，该数据是否为文件的最后部分。在图1中，符号“X”指示相应的簇为空，符号“EOF”(文件结束)指示相应的数据为文件的数据的最后部分。另外，数字指示下一簇的号码。

在FAT文件系统中，通过以下操作来创建文件和写数据。分配与新文件相应的目录表项。为了写文件数据，操作系统搜索数据块的空簇，并将它分配给新文件。操作系统在与分配的簇对应的FAT的单元中写入“EOF”，以指示该簇分配给所述文件，随后在相应簇中记录数据。通过在目录表项的开始簇变量中写入簇号，可以知道所述文件的第一簇。

当文件大小大于数据块的单个簇时，分配另一空簇，在与第一簇相应的FAT的元素中写入分配的簇的号，并且在与新分配的簇相应的FAT的单元中写入“EOF”。在所述文件的最后簇中，可写入大小比所述簇小的数据，并且在目录表项的大小变量中写入文件大小。

在FAT文件系统中，通过以下操作来读取文件。使用目标文件的名字来搜索将被读取的文件(“目标文件”)的目录表项。从在开始簇变量中记录的簇到写有“EOF”的簇读取在目录表项中与大小值同样多的数据。

图2示出根据传统技术的在文件系统的目录表项中文件信息的存储。设计这种在FAT文件系统中的存储方式来写文件信息。目录表项110被分成文件数据部分和使用(或未使用)部分以指定在文件数据部分中存储的数据当前是否可用。

如图2所示，所述文件系统通过区别目录表项的文件数据是否可用来确定文件是否存在。在文件系统的这种处理中，即使存在很多未使用的部分，也没有文件系统兼容性问题。在FAT文件系统中，未使用的部分被忽略，仅处理可用的部分。

与一般操作系统(OS)的大多数文件系统类似，所述FAT也是表示小文件和大文件两者的通用系统，并考虑由于修改文件的记录数据而引起的数据插入和大小变化。然而，与这种FAT文件系统类似的固定存储方法的文件系统不具有恢复和存储附加数据的功能。另外，当定位或读取文件或目录并在文件中移动写入位置时，必须从开始进行搜索，从而大大降低大规模存储装置的速度。在FAT32中，FAT盘分区的大小是32kB×4B(32bit)。假设硬盘大小是80GB，则需要10MB(80GB/(32kB×4B))FAT分区。为了找到空簇，需要搜索至少10MB。

FAT文件系统以映射列表的形式表示数据链。然而，为了播放多媒体，应该支持所有前进/后退高速搜索模式、倒放和基于帧的前进/后退搜索。FAT文件系统仅支持单项映射列表。因此，应该从文件的开始簇进行搜索，以从特定文件位置在反方向将文件指针移动与固定偏移同样多的距离。

然而，FAT文件系统在定位簇映射之后仅可读取在文件的后部的相应数据。在这种情况下，定位簇信息会引起性能的严重降低。在FAT文件系统中，为了存储长文件名，额外使用多个文件和目录数据区域。在这种情况下，为了定位文件，应该处理所有处于这些区域中的数据。FAT文件系统也不具有写入文件恢复信息的功能，因此，当电源突然中断时没被存储的数据丢失。

                         发明内容

因此，本发明的目的在于解决与相关技术关联的以上和其他问题。本发明的一方面提供一种在文件系统中存储和管理附加数据的设备和方法，其中，对于目录表项的文件数据使用未使用区域来存储附加数据，从而在FAT文件系统中，提高文件系统性能，而不降低文件系统的兼容性。

本发明的另一方面提供一种快速访问存储的附加数据的设备和方法。

本发明的另一方面提供一种使用文件中的附加位置数据来快速移动文件中读取和写入位置的设备和方法。

本发明的另一方面提供一种使用文件属性数据来分析文件属性的设备和方法。

本发明的另一方面提供一种使用文件名的附加数据来容易地定位具有长文件名的文件的设备和方法。

本发明的另一方面提供一种使用目录的附加数据来容易地获得目录数量或每一目录大小的设备和方法。

本发明的另一方面提供一种使用用于恢复文件的附加数据来容易地恢复文件的设备和方法。

本发明将不限于上述目的。通过以下描述，本领域技术人员将清楚地理解在其中所述的其他目的。

根据本发明的一方面，提供一种在文件系统中存储和管理附加数据的设备，包括：搜索单元，在目录表项中搜索未使用区域；存储单元，在未使用区域中存储附加数据；和附加数据管理单元，使用附加数据的签名和校验码定位附加数据的位置。

根据本发明的另一方面，提供一种方法，包括：(a)在目录表项中搜索未使用区域，(b)在未使用区域中存储附加数据，(c)使用附加数据的签名和校验码来定位附加数据的位置。

                         附图说明

通过参照附图进行的对优选实施例的详细描述，本发明的以上和其他特点和优点将变得更加清楚，其中：

图1示出根据本发明的使用文件分配表(FAT)的文件系统；

图2示出根据传统技术的存储文件数据的状态；

图3是示出根据本发明的示例性实施例的在文件系统中存储和管理附加数据的设备的方框图；

图4示出根据本发明的示例性实施例的存储附加数据之前和之后的状态；

图5是示出根据本发明的示例性实施例的在文件系统中存储和管理附加数据的方法的流程图；

图6是示出根据本发明的示例性实施例的搜索附加的数据的方法的流程图；

图7A示出在传统FAT文件系统中存储文件中位置数据的方法，图7B示出根据本发明的示例性实施例的移动文件中的位置的方法；

图8示出根据本发明的示例性实施例的快速搜索文件或目录的构思；

图9是示出根据图8所示的本发明的另一示例性实施例的快速搜索文件或目录的构思的流程图；

图10A示出在传统FAT文件系统的目录中的文件的存储，图10B示出根据本发明的另一示例性实施例的在目录中存储附加数据的构思；和

图11示出根据本发明的另一示例性实施例的存储用于恢复文件的附加数据的构思。

                       具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。通过参照对示例性实施例和附图的以下详细描述，本发明的优点和特点以及实现本发明的方法将会更容易理解。然而，本发明可以以许多不同的方式来实现，并且不应理解为被于此阐述的示例性实施例所限制。并且，提供这些示例性实施例，所以此公开将是完整的和彻底的，并向本领域的技术人员充分传达本发明的构思，本发明将仅由权利要求所限定。在整个说明书中，相同的标号表示相同的部件。

将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。

图3是示出根据本发明的示例性实施例的用于在文件系统中存储和管理附加数据的设备的框图。这种设备包括：搜索单元310、控制单元320、存储单元330、文件/目录搜索单元340、文件数据搜索单元350和附加数据管理单元360。

搜索单元310根据控制单元320的指示在目录表项110中搜索未使用区域。

控制单元320并行控制存储单元330(稍候将描述)和搜索单元310，从而在未使用区域中存储用于文件或目录的多种附加数据。

存储单元330在FAT文件系统的目录表项中存储文件或目录的元数据。存储单元330还根据控制单元320的指示来操作。

附加数据管理单元360管理由存储单元330存储的附加数据。附加数据管理单元360的主要功能在于使用签名和校验码来搜索附加的数据。

文件/目录搜索单元340在打开文件或目录时搜索文件或目录的位置。例如，当在目录表项的空区域中添加对于文件名的数据时，文件/目录搜索单元340将文件名的校验码与正被搜索的文件(“目标文件”)名的校验码进行比较，并且如果校验码相同则根据附加数据的校验码产生文件名，将产生的文件名与目标文件名进行比较，从而定位目标文件。

文件数据搜索单元350由控制单元320来控制，并且在读取数据时移动在文件中的指针。当添加在文件中的位置数据时，文件数据搜索单元350允许用户根据位置数据快速地移动到在文件中由用户期望的读取和写入位置。

图4示出根据本发明的示例性实施例的存储附加数据之前和之后的状态。参照图4的左边，当需要添加关于文件或目录的信息时，  附加数据可被写入在其右图所描述的文件数据#4区域之前或之后。然而，不是所有的文件需要写入附加数据。按原样使用普通文件或目录数据，仅当需要提高性能时才将数据添加到空区域(以下详细描述)。

当需要文件的附加数据时，搜索在所述文件数据之前或下一个的空区域。在空区域中记录表示这是附加数据的签名、将被添加的数据、包含数据和整个区域的校验码的附加数据等。所述校验码是用于检查数据精确性的错误检测方法。通常，当输入或发送数据时，作为所有数据的和的校验码在发送数据之前被单独发送。接收方每当接收到数据时对数据进行合计，并将其结果与校验码进行比较从而检测在其中的任何错误。

如果没有用于记录附加数据的区域存在，则将用于特定文件或目录的数据移动到另一区域，并且在空区域中记录附加数据。在这种情况下，不影响FAT文件系统的兼容性。对于添加的数据的量不存在局限性，可创建与需求的同样多的未使用区域来使用(在盘空间限制之内)。

图5是根据本发明的示例性实施例的在文件系统中存储和管理附加数据的方法的流程图。搜索单元310搜索未使用区域(S502)。存储单元330在未使用区域中存储多种附加数据(S504)。附加数据管理单元360使用存储的附加数据的签名和校验码来管理附加数据(S506)。附加的数据的管理表示通过各种方法应用存储的附加数据，以及提高文件系统的性能。将参照图6至11描述多个示例。

图6是示出根据本发明的示例性实施例的访问附加的数据的方法的流程图。附加数据管理单元360根据控制单元320的控制来检查在包含文件数据的目录表项之前或下一个的目录表项是否为空(S602)。即使附加数据被存储在区域中，由于数据的32字节的第一扇区以“0”开始，所以根据FAT规范该区域被识别为空区域。因此，如果检查的目录表项被识别为空区域，则附加数据管理单元360首先检查签名(包括添加数据的签名)是否存在以确定所述区域是否具有添加数据(S604)。如果所述签名存在，则附加数据管理单元360检查是否由于添加的数据在不同文件系统中可能被改变而引起数据的校验码已经改变(S606)。作为将添加的数据的校验码与新创建的校验码进行比较的结果，如果校验码没有改变，则确定添加的数据已经被找到(S608)。然而，如果在S602中，空区域不存在；在S604中，签名不存在；或者在S606中，校验码改变不存在，则附加数据管理单元360确定不存在添加的数据。

图7示出根据本发明的另一示例性实施例的移动文件中的读取和写入位置的方法。当根据控制单元320的指示来添加文件中的位置数据时，文件数据搜索单元350根据添加的位置数据移动文件中的读取和写入位置。特别地，图7A描述在传统FAT文件系统中存储文件中的位置数据的方法。传统FAT文件系统以分布的方式在多个区域中存储文件位置数据。结果，如图7A所示，区域号码可被排序为3→10→89→50→19。在FAT的每一区域中记录下一数据位置，因此，为了读取区域#89应读取区域#10。然而，开始不知道区域#10是否存在，因此，可从作为文件的开始位置的区域#3顺序搜索区域#10。由FAT所指示的区域使用多个扇区，因此将由存储单元330读取的数据的量大大增加。当用户从开始按顺序读取文件时，可以从开始位置顺续搜索和读取区域。然而，如果在用户正在读取区域#50时要返回区域#89，则按顺序3→10→89进行搜索。因此，在大文件情况下，搜索的数量将大大增加，从而引起速度将低。此时，如图7B所述，如果在区域中记录文件的位置数据以存储附加数据，则移动到读取和写入位置将是即时和有效的。另外，在一区域中收集所有的添加的数据，将被读取的数据的量减少。

当添加文件属性数据时，附加数据管理单元360根据属性数据分析文件的多个属性。现在，以多种文件格式来记录数字媒体。有超过10种运动图像或音乐文件格式，必须读取文件内容以分析每一文件。然而，如果存储文件的属性数据，则可以期待提高分析文件的速度。可以存储在传统FAT文件系统中的属性限于：“hidden”、“read only”、“system”、“volume”、“directory”、“archive”和“long name”。参照图7B，可将附加属性存储在标注“添加的文件属性数据”的位置中，可以同时存储文件的多个属性。可以添加的属性数据包括，例如用于压缩文件的属性数据或文件的快捷属性数据。通过存储附加属性，可以很容易获得关于文件的信息而不用完全读取头部分。

将参照图8和9来描述快速搜索使用附加数据的文件的方法，图8和9示出根据本发明的示例性实施例的快速搜索文件或目录的构思。图8示出在目录表项中存储长文件名。当文件名长时，将名字分开并分布在多个目录表项中。在传统的FAT文件系统中，将分布的文件名组合到单个长文件名中，并且当搜索目标文件时与目标文件名进行比较。在这种情况下，需要许多操作以产生长文件名，并且将进行比较的数据的量增加。然而，当在附加数据区域中存储如图8所示的校验码并添加文件名的数据时，文件/目录搜索单元340控制单元320的指示将文件名的校验码与目标文件名的校验码进行比较(S902)。结果，如果校验码相同，则文件/目录搜索单元340产生文件名(S904)，并且将产生的文件名与目标文件名进行比较(S906)。当文件名相同时，定位搜索的文件名(S908)。然而，如果在步骤S902确定校验码不同，或者在步骤S906中，产生的文件名与目标文件名不同，则不定位文件(S910)，因此，过程返回到步骤S902以比较校验码。

图10示出根据本发明的另一示例性实施例的附加地存储关于目录的信息的构思。图10A示出在传统FAT文件系统的目录中文件的存储。为了获得在目录中的文件数量或目录数量，必须通过从目录的第一区域移动到最后区域来读取文件和目录。在这种情况下，需要读取在目录中的多个区域，并需要将文件与目录区别的操作。为了获得目录的大小，还需要对各文件大小求和的操作，从而没有效率。如图10B所示，如果添加目录的数据，则当需要时附加数据管理单元360可通过单一读取操作在目录中的第一文件的位置之前的区域中读取所有数据，所述所有数据包括目录数据，即在目录/多个目录中的文件数量和大小。图10的右边示出在目录表项的未使用区域中存储每一文件的元数据，所述未使用区域位于每一文件的位置之前。

图11示出根据本发明的另一示例性实施例的附加地存储用于恢复文件的数据的构思。当附加地存储文件的恢复数据时应用本实施例。传统FAT文件系统不具有存储用于恢复文件或目录的信息的空间，因此，当突然断电时有时候会损坏这种文件系统。然而，根据本发明在附加数据区域中记录恢复数据，并且尽管断电也可使用这种数据进行安全恢复。将不在详细描述这种恢复方法，而在本实施例中提供存储可用于恢复的数据的区域。

作为另一示例，可以在目录表项的空区域中附加地存储用于存储文件数据的簇的映射数据。还可以附加地存储涉及文件安全的数据。

将本发明应用于FAT文件系统，但是由于可以在其他文件系统中记录和应用附加数据，所以本发明并不限于此。

根据本发明的示例性实施例，可以应用目录表项的未使用区域来存储、使用和管理附加数据，而不降低文件系统的兼容性，并提高FAT文件系统的性能。

对于附加存储的数据的快速访问是可能的，当搜索文件时，由于不比较全部文件名，所以提高了搜索性能。另外，不是按顺序搜索文件中的读取和写入位置，而是使用添加到文件的位置数据来对其搜索，因此在文件中可以容易地移动读取和写入的位置。

可以分析文件的属性，可以容易地定位具有长文件名的文件，可以容易地获得目录的数量和大小，以及可以附加地记录文件的日志数据，从而容易地恢复文件。

由于即使在除了FAT文件系统之外的文件系统中也可以记录附加数据，所以如果这些系统具有与本发明相同的记录方法，则其性能得到提高。

本发明的效果将不限于上述效果。以上没有描述的由本领域技术人员根据权利要求所理解的其他效果也落入本发明的范围中。

本领域的普通技术人员将理解：在不脱离由权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种代替、修改和变化。因此，可以理解上述实施例仅是示例的目的，而不被理解为限制本发明。

Claims (26)

1、一种在文件系统中存储和管理附加数据的设备，该设备包括：

搜索单元，在目录表项中搜索未使用区域；

存储单元，在未使用区域中存储附加数据；和

附加数据管理单元，使用附加数据的签名和校验码定位附加数据的位置。

2、如权利要求1所述的设备，其中，在未使用区域中存储的数据包括表示附加数据存在的签名、附加数据和附加数据的校验码中的至少一个。

3、如权利要求1所述的设备，其中，如果没有找到存储文件或目录的附加数据的空区域，则附加数据管理单元将在一区域中存储的预定文件或目录的数据移动到另一区域以使所述一区域为空，从而可以将所述文件或目录的附加数据存储在所述一区域中。

4、如权利要求1所述的设备，其中，附加数据管理单元：

检查位于存储文件数据的另一目录表项之前或下一个的目录表项是否为空区域；

如果所述目录表项为空区域，则检查在所述空区域中附加数据的签名是否存在；

如果所述签名存在，则检查在附加数据的校验码中的改变；和

如果在校验码中没有发生改变，则确定附加数据存在。

5、如权利要求1所述的设备，还包括：文件数据搜索单元，根据位置数据移动在文件中读取和写入的位置，其中，所述附加数据包括位置数据。

6、如权利要求1所述的设备，其中，附加数据管理单元根据文件的属性数据分析文件属性，其中，所述附加数据包括属性数据。

7、如权利要求1所述的设备，还包括：文件/目录搜索单元，使用附加数据的校验码搜索文件，其中，附加数据包括所述文件的文件名。

8、如权利要求7所述的设备，其中，文件/目录搜索单元：

通过将所述文件的文件名的校验码与目标文件的文件名的校验码进行比较来搜索目标文件；

如果两个校验码相同，则产生所述文件的文件名；

将产生的文件名与目标文件的文件名进行比较；

如果产生的文件名与目标文件的文件名相同，则定位目标文件。

9、如权利要求1所述的设备，其中，附加数据管理单元在目录中的第一文件的位置之前的区域存储目录的数据，其中，附加数据包括目录的数据。

10、如权利要求9所述的设备，其中，目录的数据包括：目录中的文件的数量、目录中的子目录的数量、目录的大小和每一子目录的大小中的至少一个。

11、如权利要求1所述的设备，其中，附加数据包括将文件恢复到先前状态的数据。

12、如权利要求1所述的设备，其中，附加数据包括映射存储文件数据的数据的簇。

13、如权利要求1所述的设备，其中，附加数据包括用于文件安全的数据。

14、一种在文件系统中存储附加数据的方法，该方法包括：

(a)在目录表项中搜索未使用区域；和

(b)在未使用区域中存储附加数据。

15、如权利要求14的方法，还包括：如果没有找到存储文件或目录的附加数据的空区域，则将在一区域中存储的预定文件或目录的数据移动到另一区域以使所述一区域为空，从而可以将所述文件或目录的附加数据存储在所述一区域中。

16、一种管理在文件系统中存储的附加数据的方法，包括：使用附加数据的签名和校验码来定位附加数据的位置。

17、如权利要求16的方法，还包括：

(i)检查位于存储文件数据的另一目录表项之前或下一个的目录表项是否为空区域；

(ii)如果所述目录表项为空区域，则检查在所述空区域中附加数据的签名是否存在；

(iii)如果所述签名存在，则检查在附加数据的校验码中的改变；和

(iv)如果在校验码中没有发生改变，则确定附加数据存在。

18、如权利要求16的方法，还包括：当所述附加数据指的是文件的位置数据时，则根据文件的位置数据移动在文件中的读取和写入位置。

19、如权利要求16的方法，还包括：当附加数据指的是文件的属性数据时，根据文件的属性数据分析文件的属性。

20、如权利要求16的方法，还包括：当附加数据指的是文件的文件名时，使用附加数据的校验码搜索文件。

21、如权利要求20的方法，还包括：

通过将所述文件的文件名的校验码与目标文件的文件名的校验码进行比较来搜索目标文件；

如果两个校验码相同，则产生所述文件的文件名；

将产生的文件名与目标文件的文件名进行比较；和

如果产生的文件名与目标文件的文件名相同，则定位目标文件。

22、如权利要求14的方法，其中(b)包括在目录中的第一文件的位置之前的区域中存储目录的数据，其中，附加数据包括目录的数据。

23、如权利要求22的方法，其中，目录的数据包括：目录中的文件的数量、目录中的子目录的数量、目录的大小和每一子目录的大小中的至少一个。

24、如权利要求14的方法，其中，附加数据包括将文件恢复到先前状态的数据。

25、如权利要求14的方法，其中，附加数据包括映射存储文件数据的数据的簇。

26、如权利要求14的方法，其中，附加数据包括用于文件安全的数据。

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