CN1977331A - 用于存储介质的缺陷管理 - Google Patents

Abstract

一种用于光学记录器的写入恢复策略，借此一旦首先加载盘片那么搜索一个良好或被证明的盘片盘区。所证明的盘片盘区被保留并被用作为用来重写那些初始写入尝试未成功的数据。保留区域在开始时用于写入恢复，实时的AV数据不会丢失并且改进了记录性能。维护一系列列表，包括被证明为没有缺陷的保留盘区列表和用于空闲和写入盘片区域的列表。所使用的缺陷列表由缺陷管理方案更新使得它始终是最新的。

Description

用于存储介质的缺陷管理

发明领域

本发明涉及存储介质内的缺陷管理并且尤其涉及在使用列表的光盘中的缺陷管理领域。

背景技术

最近光盘标准已经发展到提供高密度数据的存储。为可写光盘提供的标准就是其中之一。在写入高密度数据时所存在的问题是在写入过程中潜在地可能出现错误。实质上潜在的错误源是由于盘片内的缺陷。一个最近标准蓝光盘片(Blu-ray Disc BD)标准描述了一种用于记录并播放视听(AV)流的光盘系统。蓝光标准用于通过实现缺陷管理方案来处理缺陷，所述缺陷管理方案使用了缺陷列表，所述缺陷列表包含坏数据块以及可能坏的数据块的列表。蓝光标准已经定义了用于示出扇区是被替换还是损坏的附加指示符。这些指示符示出了扇区是否是有错误的。在蓝光标准内实现缺陷列表的目的是允许把在写入或读取期间所发现的缺陷放置到缺陷列表中。

典型情况下，在记录AV数据期间，查阅缺陷列表以便确定其中不应当定位AV数据的物理地址。使用此方法所存在的问题在于缺陷列表通常是过时的。缺陷列表是过时的原因可能与由于处理盘片所出现的自然老化的缺陷、盘片受到周围环境的污染、由于盘片划痕所导致的损坏以及在盘片正常生存期间所出现的其它原因相关，诸如扇区由于多次重写而被磨损，最终用户处理盘片可能会引入指纹、划痕等。

对在盘片上另外出现坏块的检测以及更新缺陷列表以便包括这些另外出现的坏块，以取决于实现方式的效率来操作。问题不仅在于发现附加缺陷而且在于证实现有的缺陷。因此，由于指纹所导致的缺陷可能因为指纹被擦除而变得过时。缺陷只可以通过写入和/或读取扇区来可靠地检测。因此，所有证明实现方式的共同问题在于当把盘片插入记录器/播放器中之后需要立即开始记录时，会花费太多时间来证明所述盘片。

缺陷列表在完全盘片证明之后完全是最新的。然而完全盘片证明非常费时，这在正常使用所述盘片期间使完全盘片证明非常不切实际。实时记录问题使在记录期间进行完全盘片证明实际上是不可能的。

作为缺陷列表并不是最新的结果，写入过程失败就很常见了。另外，企图通过在盘片上的另一位置重写相同的数据来恢复失败的写入过程也可能会失败，这是因为系统错误地认为所选择用来重新写入其它位置的尝试是无缺陷的，从而如果所述其它位置也是损坏的那么会失败。这导致了可能会出现多次试图重新写入并且可能易于丢失数据的情况。在实时记录期间，数据丢失是明显可能的。

典型情况下通过写入盘片的不同区域中来实现写入恢复。最糟的情况可能出现在盘片上存在许多坏数据块时，并且企图在盘片的不同区域中重写数据可能潜在地要进行几次重试(重新写入也可能由于坏块而失败)。另外，重新写入尝试失败的可能性随着空闲盘片空间的降低而增加。在实时数据情况期间重写的附加尝试还大大地增加了存储器(缓冲器)的使用，在具有高于或等于20Mbit/sec的高比特率(诸如HDTV)的情况下尤为如此，临时缓冲器保留了要写入的数据使得在缓冲器预算上产生瓶颈。

据此，在本领域内需要一种可以在不要求过度的、多次重写尝试的情况下有效地重新写入数据的系统和方法，所述多次重写尝试可能导致在记录操作期间丢失数据。此需要在实时记录中是特别显著的，其中恢复必须是‘时间确定性的(time deterministic)’。

另外，在本领域内仍然需要一种采取必要预防措施的系统和方法，所述预防措施使得能够进行写入错误恢复。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术内的上述需要并且提供了保障的重写动作，其中一旦检测到写入错误那么只要求一次重写数据尝试。

这些目的由用于存储介质的播放器/记录器来提供，所述播放器/记录器具有被配置为接收用于所述播放器/记录器的数据的内容缓冲器以及用于在所述存储介质内指定用来放置由所述内容缓冲器所接收数据的区域的控制部件。控制部件实现了一系列列表，包括用于在存储介质内指定未使用区域的空闲区域列表、用于详述损坏的存储介质区域的缺陷列表、以及用于指定被证明为没有缺陷的存储介质区域的保留区域列表。

附图说明

图1是用于图示由本发明所设想的数据结构的框图；

图2是用于本发明的优选实施例的算法的流程图。

具体实施方式

背景信息：

关于蓝光盘片来描述本发明的优选实施例，然而本领域技术人员应当理解本发明的特征适用于所有光盘和各种类型的存储介质。据此虽然优选实施例论述了关于蓝光盘片的实现方式，然而应当理解的是，关于蓝光盘片所使用的特定名称通常等效于在其它类型存储介质内具有不同名称的结构。

在蓝光盘片内，在盘片的连续区域(也被称作盘区(Extent))上记录AV实时数据。对于BD来说，AV记录作为文件(File)存在。(AV)文件数据写入盘区，并且可以随机地分配(相同AV文件的)盘区。因此只在盘区中写入AV数据。

盘区具有最小尺寸并且可以在盘片上随机地定位。如这里所用，盘区是连续的区域，即分配有连续逻辑扇区号的一组逻辑扇区。在盘区中分配一块连续的文件数据。因此盘区指的是在逻辑上连续的区域。可以在蓝光标准1.0部分2的开始章节“Allocation rule forBDAV Domain”中找到详细信息。

本发明所设想的首要原理在于当把盘片插入播放器/记录器中时并且在任何记录AV数据的尝试已经进行之前，所述盘片上的至少一个盘区会成功地证明。然后已经被成功证明的盘区被保留以用于写入恢复。在记录期间，如果向不同的盘区写入数据失败，那么在所证明/保留的盘区中重新写入那些无法被写入失败盘区中的AV数据。由于所保留的盘区已经被证明的缘故，所以所证明的盘区几乎不可能存在任何问题。因此，可以只在一次重新写入中就从写入错误中恢复。所发明的重新写入提供了确定性的恢复；因此，其可以有效地用于实时记录应用，而不会丢失信息并且只要有限的存储器预算。

参照图1，其是用于图示由本发明所使用的数据结构的框图，本发明的系统维护几个列表。典型情况下文件系统维护这些列表，但是其它访问机制对那些本领域技术人员来说也是显而易见的。BD系统利用文件系统。所有应用数据(AV数据和AV元数据，包括内容机制表)典型情况下位于文件中。

在盘片5上维护有一列空闲盘片空间列表11，包含所述盘片5上尚未写入的一列所有区域。维护用于包含一列所有已知损坏区域的缺陷列表13。未分配的盘区列表15提供了一列尚未写入的所有盘区。写入盘区列表17提供了一列已经写入的所有盘区。保留盘区列表19包含了已经根据系统在写入期间检测“写入错误”的能力通过写入并读取来证明的一列盘区，如果没有错误的话，那么写入&证明的传统方法作为没有缺陷来使用并且保留为用来执行重新写入数据的区域，所述数据是初始在损坏盘区尝试写入的数据。

AV内容缓冲器12接收将被写入到盘片5的AV内容。AV内容缓冲器向控制器14递送AV内容，所述控制器14可以访问上述每个列表11、13、15和19。控制器14通过跟踪要写入的下一逻辑区域来确定将把AV内容写入到盘片5上的什么位置，如在未分配的盘区列表15中所表明。控制部件通过读取利用未分配的盘区列表15所使用的指针来知道要写入的下一盘区。

如果写入AV内容由于由未分配的盘区列表15所选择来写入的盘区中的缺陷而失败，那么会把所述AV内容写入到从保留盘区列表19中所选择的盘区中。保留盘区列表使用指针来确定用于重写的盘区。优选地是，经由“顺序的循环记录”方法来进行保留盘区的选择。“顺序的循环记录”指的是分配下一盘区使得它具有高于先前盘区的结束地址的开始地址，因此在逻辑卷空间(例如盘片末尾)存在绕回。“顺序的循环记录”导致在盘片上相等的平均重写次数。本领域技术人员应当理解，“顺序的循环记录”是用于选择保留盘区的优选方法，不过其它方法也是可行的。优选地是，如果必须选择来自保留列表的盘区，那么首先应用“顺序的循环记录”规则并且其次应用用于依照‘较小跳跃距离’来进行选择的规则。

参照图2，图示了用于算法的流程图，总体上被指代为例程20，用于图示本发明的优选实施例。当把诸如蓝光盘片之类的盘片10放置到播放器/记录器10中时，例程20在开始21试图在盘片10上写入任何AV内容之前开始。在空闲盘片空间22中分配盘区会搜索盘片11上的空闲空间列表以便获取预定数目的盘区。根据由系统任务为保留列表所确定必要的总容量(按字节)来保留盘区。此能力确定取决于可以花费在证明上的系统量。在盘片插入之后立即开始记录的情况下证明时间是受限制的，在该情况下；所述证明时间与可用的缓冲器能力成比例地受限制。所述系统必须至少能够吸收要写入的所有数据，同时证明至少一个最小长度的盘区。系统可用的时间越多，可以保留的盘区就越多和/或越大。可以设想经由后台过程来保留附加盘区。

本发明设想，所述系统分配由在盘片11上空闲空间内所包含的盘区列表确定为未使用的一个或多个盘区，每个所分配的盘区具有最小盘区。

本发明适用于各种系统，所述系统具有实时约束并且允许成段的数据块(在BD术语中也被称作盘区)。应当注意，下面所提供的描述只是本发明的一个示例性实施例。

用于BD V1.0的最小盘区长度(MEL)取决于流送速率的值。对于高达24Mbit/sec的传输流来说，所述MEL是12兆字节，其被确定为多个错误校正码(ECC)块，这是代码并且当在一定程度上损坏时可以完全地恢复所保护的数据。对于BD来说，按照簇来定义ECC块，所述簇64K字节大(64个扇区每扇区具有1024个字节)。12Mbyte的最小盘区长度等于192个簇。对于以28.8Mbit/sec出现的数字视频流来说，MEL是24Mbyte，所述24Mbyte刚好是12Mbyte量的二倍(2*192*64*1024字节)。盘区是均具有64k用户数据能力的多个ECC块/扇区/簇(192)。对于以28.8Mbit/sec出现的数字视频流来说，MEL是24Mbyte(2*192*64*1024)。

对于BD-RE V2.0来说，推荐最小盘区长度为无间断的48Mbytes，并且MEL是具有有限间断的60Mbyte。这里，间断指的是属于盘区而不是文件数据的一个或多个扇区。在BD-RE 2.0标准中，推荐最小盘区长度。从而，如果实际盘区长度小于所推荐的最小值，依照BD-RE2.0标准仍然可以进行所发生的记录，但是不保障无缝播放。为了保证无缝记录，盘区必须具有最小长度。由系统所使用的光学摄像管的性能会确定所述最小长度。应当注意，BD_RE V2.0标准仍在开发中并且将来可能改变48M和60M的最小盘区长度，而且发明人清楚地了解所给出的可以用来实现本发明的上述论述只是当前现有技术的一个例子。

最小盘区大小取决于驱动器性能。主要属性是来自盘片的访问时间(用于数据的命令)和速率数据。在BD标准V2.0中，最小盘区长度只是建议，这意味着任何长度都是有效的。但是对于实时约束来说，它们仍然必须(理论上)具有最小长度。此长度小于在标准中所推荐的长度。

证明盘区24对盘区执行写入并且验证对所述盘区的写入以便证明这些盘区。使用选择性算法来确定盘区是否没有错误。如果选择性的算法不能保证整个盘区是无差错的，那么证明盘区24应当证明该扇区。

缺陷26会检测没有正确验证的那些盘区并且检测到向缺陷列表添加缺陷27的分支，以便把那些缺陷放置到缺陷列表13中，在此之后再次执行在空闲盘片空间中分配盘区22。如果缺陷26确定盘区是无缺陷的，那么操作分支到把盘区添加到保留列表28以便把这些无缺陷的盘区放置到保留盘区列表19中。一旦预定数目的盘区被证明并放置到保留盘区列表19中，那么可以开始向盘片5写入AV内容。

写入AV内容以在空闲盘片空间中分配盘区32开始，其从盘片上的空闲空间列表11获取下一(或第一)盘区。然后把盘区添加到未写入列表34会把所述盘区放置到未分配的盘区列表15。任何盘片空间(空闲或分配的)被表示并记录在盘片上的空闲或占据的逻辑地址中。盘区在这些盘片空间中被分配，并且也用逻辑地址表示。盘区具有特定的实时分配规则。盘区实际上是专门的盘片空间。

利用AV内容写入盘区36把数据从AV内容缓冲器12记录到所述盘区中。写入错误40会检测所述AV内容是否已经被成功地记录到盘区中。由于实时约束的原因，优选地是，AV数据在写入之后未被验证，优选写入过程依赖于检测不可恢复的读取错误。

如果正确地写入数据，那么把盘区添加到写入盘区列表17并且写入更多30确定AV内容缓冲器12是否包含要写入到盘片5上的更多数据。如果AV内容没有适当地记录到所选盘区中，那么通过把缺陷添加到缺陷列表42以便包括没能成功记录的该盘区来更新缺陷列表13。然后在保留盘区中重新写入AV内容44根据保留盘区列表19来访问下一盘区，并且把没能先前成功记录的AV内容数据记录到由保留盘区列表19所表明的盘区中。然后把保留盘区移动到写入盘区列表46会把所述盘区作为条目从保留盘区列表19中移除，并且把所述盘区作为条目添加到写入盘区列表17。所写入的盘区来自于保留盘区列表19。确定AV内容缓冲器12是否仍然具有要写入的附加数据，然后操作分支到在空闲盘片空间中分配盘区32。如果AV内容缓冲器32没有任何其余内容数据，那么播放器/记录器进入准备状态50。

上面说明书论述了按本发明所设想的写入盘片5的优选方式。优选地是，在图2中的上述功能块都是被算法20所调用的每个文件。因而，图2中的某些功能块具有诸如在空闲盘片空间中分配盘区22之类的不同附图标记并且具有诸如分配32之类的不同附图标记，但是优选是由本发明的算法20在不同时间所调用的相同文件。依照这种方式，可以优化运行算法20所要求的文件。

可以依照流水线方式来执行算法20以便按照需要分配用于写入的盘区，当进行分配和实际写入/证明操作时更新所述列表。

上述说明书详述了发明人所最优选的实施例。这些实施例的变化对那些本领域技术人员来说是显而易见的，因此本发明的范围应当由所附权利要求来测量。

Claims (19)

1.一种用于存储介质的播放器/记录器，包括：

内容缓冲器，被配置为接收用于所述播放器/记录器的数据；

控制部件，可操作地耦合来在所述存储介质内指定用于其中放置由所述内容缓冲器所接收的数据的区域；和

由所述控制部件所控制的例程，所述例程实现了一系列列表，所述一系列列表包括用于在存储介质内指定未使用区域的空闲区域列表、用于详述损坏的存储介质区域的缺陷列表、以及用于指定被证明为没有缺陷的存储介质区域的保留区域列表。

2.如权利要求1所述的播放器/记录器，其中所述例程还利用所述一系列列表实现了用于指定所述存储介质内已经被写入的区域的写入区域列表。

3.如权利要求2所述的播放器/记录器，其中所述控制部件更新所述一系列列表以便反映由所述播放器/记录器对所述存储介质所执行的每个写入和重写动作。

4.如权利要求1所述的播放器/记录器，其中所述控制部件根据所述空闲区域列表在所述存储介质上分配写入区域以便放置由所述内容缓冲器所接收的数据，指示所述播放器/记录器把由所述内容缓冲器所接收的数据写入到所述写入区域中，执行关于所述写入区域正确地记录了由所述内容缓冲器所接收数据的验证并且如果所述验证确定没有正确地记录由所述内容缓冲器所接收的数据，那么指示所述播放器/记录器利用由所述保留列表所指定的重写区域来重写由所述内容缓冲器所接收的数据。

5.如权利要求1所述的播放器/记录器，其中所述例程创建了用于包含由所述内容缓冲器所接收的视听(AV)数据的独立文件。

6.如权利要求1所述的播放器/记录器，其中在所述存储介质上记录每个列表。

7.如权利要求1所述的播放器/记录器，其中所述控制部件根据所述空闲区域列表来分配用于其中放置由所述内容缓冲器所接收数据的区域。

8.如权利要求5所述的播放器/记录器，其中所述控制部件把由所述内容缓冲器所接收的数据写入到所分配的区域中。

9.如权利要求7所述的播放器/记录器，其中如果在写入期间发现缺陷，那么对于所分配的区域来说，所述控制部件把条目放置到所述缺陷列表中。

10.如权利要求8所述的播放器/记录器，其中所述控制部件把由所述内容缓冲器所接收的数据重新写入到由所述保留区域列表所指定的保留区域中。

11.如权利要求9所述的播放器/记录器，其中所述控制部件确定所述内容缓冲器是否包含更多要写入的数据。

12.如权利要求8所述的播放器/记录器，其中如果所分配的区域已经被正确地写入，那么对于所分配的区域来说，所述控制部件把条目放置到写入列表中。

13.一种用于在存储介质上记录的方法，包括步骤：

在存储介质上创建空闲区域列表；

根据所述空闲区域列表来分配至少一个区域；

证明至少一个区域为无损坏区域；

把用于无缺陷区域的条目放置到保留列表中；

在所述存储介质上把一组数据写入到写入区域；并且

如果写入步骤表明所述数据组在写入步骤期间没有被正确地记录，那么把所述数据组重写到无缺陷区域中，并且把用于所述写入区域的条目放置到缺陷列表中。

14.如权利要求13所述的方法，其中写入步骤还包括根据未分配列表来选择所述写入区域，所述写入区域包含尚未被写入的存储介质的区域。

15.如权利要求13所述的方法，其中证明步骤还包括如果所述数据组已经被正确地写入到所述写入区域中，那么把用于所述写入区域的条目放置到写入列表中。

16.如权利要求13所述的方法，其中所述证明步骤还包括：

识别至少一个区域是否是损坏的；

把至少一个区域的条目放置到所述缺陷列表中；并且

返回到分配步骤。

17.如权利要求13所述的方法，还包括在写入步骤之前执行以下步骤：

在所述存储介质内分配附加区域；并且

把用于所述附加区域的条目放置到未分配的列表中，所述附加区域包含尚未被分配的存储介质区域。

18.如权利要求13所述的方法，其中所述存储介质是蓝光盘片并且每个区域是具有最小长度的盘区。

19.如权利要求13所述的方法，还包括确定附加写入是否是必要的。