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Die
Erfindung betrifft eine Speicherverwaltungseinrichtung zum Verwalten
von Speicherbereichen eines Massenspeichers, wobei es mit Hilfe
des Massenspeichers möglich
ist, in Verwaltungsspeicherbereichen Verknüpfungsdaten zu speichern, die
eine Verknüpfung
von Datenspeicherbereichen definieren, in denen zugehörige Informationsdaten auf
dem Massenspeicher gespeichert werden können, umfassend Speichersteuermittel
zum Bestimmen von Datenspeicherbereichen, die von den Verknüpfungsdaten
als unzugeordnet angegeben werden, und zum Bestimmen von geänderten
Verknüpfungsdaten,
die eine Verknüpfung
angeben, die durch Schreiben von Informationsdaten geändert wurden,
die in unzugeordnete Datenspeicherbereiche zu speichern sind, und
umfassend Pufferspeichermittel zum Pufferspeichern der geänderten
Verknüpfungsdaten,
und umfassend Schreibmittel zum Schreiben der Informationsdaten,
die in unzugeordnete Datenspeicherbereiche zu speichern sind, die von
den Speichersteuermitteln bestimmt wurden, und zum Schreiben aller
geänderten
Verknüpfungsdaten
in einen ersten Verknüpfungsteilbereich
und in einen zweiten Verknüpfungsteilbereich
des Verwaltungsspeicherbereichs.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Speicherverwaltungsverfahren zum Verwalten von Speicherbereichen
eines Massenspeichers, wobei es mit Hilfe des Massenspeichers möglich ist,
Verknüpfungsdaten
in Verwaltungsspeicherbereichen zu speichern, die eine Verknüpfung von
Datenspeicherbereichen definieren, in denen zugehörige Informationsdaten
auf dem Massenspeicher gespeichert werden können, wobei das Verfahren die
Schritte umfasst des:
Bestimmens von Datenspeicherbereichen,
die von den Verknüpfungsdaten
als unzugeordnet angegeben werden;
Bestimmens von geänderten
Verknüpfungsdaten,
die eine Verknüpfung
angeben, die durch Schreiben von Informationsdaten geändert wurden,
die in unzugeordnete Datenspeicherbereiche zu speichern sind;
Pufferspeicherns
der geänderten
Verknüpfungsdaten;
Schreibens
der zu speichernden Informationsdaten in unzugeordnete Datenspeicherbereiche,
die bestimmt wurden;
Schreibens aller geänderten Verknüpfungsdaten
in einen ersten Verknüpfungsteilbereich
und in einen zweiten Verknüpfungsteilbereich
des Verwaltungsspeicherbereichs.
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Eine
solche Speicherverwaltungseinrichtung und ein solches Speicherverwaltungsverfahren
werden vom Dokument
US 6.205.558 offenbart
und sind ausgelegt, um Speicherbereiche einer Festplatte zu verwalten,
die in einem Computer vorgesehen ist. Die Speicherbereiche der bekannten
Festplatte enthalten Datenspeicherbereiche, die in Cluster aufgeteilt
sind, in welchen Informationsdaten gespeichert werden. Verwaltungsspeicherbereiche
der bekannten Festplatte enthalten Verzeichnisdaten und Verknüpfungsdaten
einer sogenannten „Dateizuordnungstabelle". Die Verknüpfungsdaten
werden in einem ersten Verknüpfungsteilbereich
und als Sicherungskopie in einem zweiten Verknüpfungsteilbereich gespeichert.
In einem Bootspeicherbereich werden auch Bootdaten gespeichert,
die direkt nach dem Einschalten des Computers vom Computer ausgelesen
werden, um ein Computerbetriebssystemprogramm zu starten.
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Die
Informationsdaten jeder Datei, die auf der Festplatte gespeichert
ist (z.B. Textdatei, Grafikdatei, Audiodatei, ...) werden in einer
Vielzahl von zugehörigen
Datenspeicherbereichen gespeichert, welche durch eine Startadresse
verbunden sind, die von den Verzeichnisdaten angegeben wird, und
durch eine Verknüpfung,
die durch die Verknüpfungsdaten vorgegeben
ist.
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Die
bekannte Speicherverwaltungseinrichtung enthält Speichersteuermittel, mit
deren Hilfe die Verzeichnisdaten und die Verknüpfungsdaten von den Verwaltungsspeicherbereichen
der Festplatte ausgelesen werden können, um unzugeordnete Datenspeicherbereiche
zu bestimmen, in denen Informationsdaten einer zu speichernden Datei
gespeichert werden können.
Wenn solche unzugeordneten Datenspeicherbereiche gefunden worden
sind, werden die Informationsdaten der zu speichernden Datei von
den Schreibmitteln in die unzugeordneten Datenspeicherbereiche geschrieben
oder darin gespeichert. Die Verzeichnisdaten, die durch Eintragen
der Informationsdaten geändert
wurden, und die geänderten
Verknüpfungsdaten
werden in Pufferspeichermitteln des bekannten Computers gespeichert,
wobei diese Pufferspeichermittel die Form eines Direktzugriffsspeichers
(RAM) annehmen.
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Nach
dem Eintragen der Informationsdaten überschreibt das Schreibmittel
die zuvor gespeicherten Verzeichnisdaten und Verknüpfungsdaten
mit den geänderten
Verzeichnisdaten und geänderten Verknüpfungsdaten.
Im Falle eines unerwarteten Abbruchs während des Schreibens dieser
geänderten Verzeichnisdaten
und Verknüpfungsdaten
(z.B. im Falle eines Stromausfalls, Neustarts, ...) können die Verzeichnisdaten
und Verknüpfungsdaten,
die zuvor gespeichert wurden, teilweise überschrieben worden sein, was
den temporären
Verlust aller Verknüpfungen
der gespeicherten Datenspeicherbereiche und somit den temporären Verlust
aller Informationsdaten zur Folge haben kann, die auf der Festplatte
gespeichert sind. Dieser temporäre
Verlust von Verknüpfungen
kann möglicherweise
durch ein sogenanntes Checkdisk-Programm behoben werden, doch dies
ist sehr zeitaufwendig und bei größeren Festplattenspeicherkapazitäten praktisch
unmöglich.
Um solch einen Verlust im Falle der Bootdaten zu verhindern, die
im Bootspeicherbereich gespeichert sind, weist die bekannte Speicherverwaltungseinrichtung
Sicherungsmittel auf.
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Die
bekannten Sicherungsmittel sind ausgelegt, um vor dem Überschreiben
von Bootdaten alle Bootdaten, die in einem Bootspeicherbereich gespeichert
sind, in einem anderen Speicherbereich der Festplatte zu speichern
und ein Wiederherstellungsprogramm in den Bootspeicherbereich zu
speichern. Wenn die Bootdaten ohne jeden unerwarteten Abbruch erfolgreich überschrieben
wurden, wird das Wiederherstellungsprogramm im Bootspeicherbereich
schließlich
mit den geänderten
Bootdaten überschrieben.
Andernfalls, wenn während
des Speicherns der Bootdaten ein unerwarteter Abbruch aufgetreten
ist, wird beim nächsten
Einschalten des Computers das Wiederherstellungsprogramm ausgeführt, das
die Daten aus dem ursprünglichen
Bootspeicherbereich, die im anderen Speicherbereich der Festplatte
gespeichert sind, wieder in den Bootspeicherbereich speichert. Dies
stellt sicher, dass der Computer wenigstens mit Hilfe des Betriebssystemprogramms
gestartet werden kann, das vor dem Speichern der geänderten
Bootdaten im Bootspeicherbereich gespeichert war.
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In
der bekannten Speicherverwaltungseinrichtung und im bekannten Speicherverwaltungsverfahren
hat sich die Tatsache, dass das Speichern eines Wiederherstellungsprogramms
immer nur für
einen Prozessortyp (Intel, Macintosh, ...) möglich ist, der das Wiederherstellungsprogramm
auch ausführen
kann, als Nachteil erwiesen. Wenn die Festplatte zum Beispiel ein
Wechselmedium ist und der unerwartete Abbruch während des Schreibens der geänderten
Verknüpfungsdaten
bei der Entnahme der Festplatte aus dem Computer auftritt, ist ein
anderer Computer mit einen anderen Prozessortyp, in welchen die
Festplatte dann gesteckt wird, nicht mehr in der Lage, die Informationsdaten
zu lesen, die auf der Festplatte gespeichert sind.
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Es
hat sich ferner herausgestellt, dass, wenn Probleme beim Auslesen
der auf der Festplatte gespeicherten Informationsdaten auftreten,
allgemein das Checkdisk-Programm
aktiviert wird, das zugehörige
Datenspeicherbereiche unter Bezugnahme auf Verzeichnisdaten und
Verknüpfungsdaten
sucht, die im Verwaltungsspeicherbereich gespeichert sind, wobei
diese Datenspeicherbereiche durch Zeiger verknüpft sind, so dass wenigstens
diese Informationsdaten noch ausgelesen werden können. Als zusätzlicher
Nachteil hat sich hier erwiesen, dass nach einem unerwarteten Abbruch
während
des Speicherns des Wiederherstellungsprogramms in den Bootspeicherbereich
das Checkdisk-Programm
keine Möglichkeit
hat, Verknüpfungen
wiederherzustellen, um Informationsdaten lesbar zu machen.
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Als
weiterer Nachteil dieses Checkdisk-Programms hat sich erwiesen,
dass es etwa 15 Minuten in Anspruch nimmt, um die Verknüpfung einer
2 GByte-Festplatte zu prüfen
und wiederherzustellen, weshalb es zum Beispiel für eine 10
TByte-Festplatte in der Praxis unbrauchbar macht, vor allem, weil
die Zeit, die zur Ausführung
des Checkdisk-Programms benötigt
wird, nicht linear zunimmt, sondern mindestens als die Speicherkapazität der Festplatte
hoch zwei genommen.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Speicherverwaltungseinrichtung
des generischen Typs, der im einleitenden Absatz spezifiziert ist,
und eines Speicherverwaltungseinrichtung des generischen Typs, die
im zweiten Absatz spezifiziert ist, bei denen die oben genannten
Nachteile überwunden
werden.
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Um
die obige Aufgabe zu erfüllen,
sind in solch einer Speicherverwaltungseinrichtung Sicherungsmittel
vorgesehen, um Sicherungsdaten zu bestimmen, die die geänderten
Verknüpfungsdaten
angeben, die zu schreiben sind, und die Schreibmittel sind darüber hinaus
ausgelegt, um vor dem Schreiben der geänderten Verknüpfungsdaten
in den ersten und zweiten Verknüpfungsteilbereich
die Sicherungsdaten in einen Sicherungsteilbereich des Verwaltungsspeicherbereichs
zu schreiben, und die Sicherungsmittel sind außerdem ausgelegt, um nach einem
unerwarteten Abbruch beim Schreiben der geänderten Verknüpfungsdaten
durch Bezugnahme auf die Sicherungsdaten zu bestimmen, ob die Verknüpfungsdaten,
die im ersten Verknüpfungsteilbereich oder
im zweiten Verknüpfungsteilbereich
gespeichert sind, gültige
Verknüpfungsdaten
formen.
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Um
die obige Aufgabe zu erfüllen,
umfasst solch ein Speicherverwaltungsverfahren die weiteren Schritte
des:
Bestimmens der Sicherungsdaten, die die geänderten
Verknüpfungsdaten
angeben, die zu schreiben sind, und
Schreibens der Sicherungsdaten
in einen Sicherungsteilbereich des Verwaltungsspeicherbereichs, bevor
die geänderten
Verknüpfungsdaten
in den ersten und den zweiten Verknüpfungsteilbereich geschrieben
werden, und
Bestimmens durch Bezugnahme auf die Sicherungsdaten,
nach einem unerwarteten Abbruch beim Schreiben der geänderten
Verknüpfungsdaten,
ob die Verknüpfungsdaten,
die im ersten Verknüpfungsteilbereich
oder im zweiten Verknüpfungsteilbereich gespeichert
sind, gültige
Verknüpfungsdaten
formen.
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Diese
erfindungsgemäßen Merkmale
bedeuten, dass vor dem Schreiben der geänderten Verknüpfungsdaten – das heißt, bevor
die Verknüpfungsdaten,
die in den Verknüpfungsteilbereichen gespeichert
sind, mit den geänderten
Verknüpfungsdaten überschrieben
werden – Sicherungsmittel
Sicherungsdaten bestimmen, die die geänderten Verknüpfungsdaten
angeben. Wenn dann während
des Schreibens aller geänderten
Verknüpfungsdaten
ein temporärer,
unerwarteter Abbruch beim Schreiben in den ersten Verknüpfungsteilbereich
und dann in den zweiten Verknüpfungsteilbereich
auftritt, ist es nach einem Neustart des Computers möglich, anhand
der gespeicherten Sicherungsdaten zu bestimmen, ob die Sicherungsdaten
mit den Verknüpfungsdaten übereinstimmen,
die im ersten Verknüpfungsdatenbereich
gespeichert sind.
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Wenn
die Sicherungsdaten mit den Verknüpfungsdaten übereinstimmen,
die im ersten Verknüpfungsdatenbereich
gespeichert sind, wurde das Schreiben nur nach dem gültigen Abschluss
der geänderten
Verknüpfungsdaten
im ersten Verknüpfungsdatenbereich
abgebrochen, und die geänderten Verknüpfungsdaten,
die im ersten Verknüpfungsdatenbereich
gespeichert sind, können
nun auch in den zweiten Verknüpfungsdatenbereich
gespeichert werden. Dies bietet den Vorteil, dass selbst die zuletzt gespeicherten
Informationsdaten in der neuen Datei wieder gültig ausgelesen werden können, so
dass keine Informationsdaten wegen des unerwarteten Abbruchs verloren
wurden.
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Andernfalls,
wenn die Sicherheitsdaten nicht mit den Verknüpfungsdaten übereinstimmen,
die im ersten Verknüpfungsdatenbereich
gespeichert sind, wurde das Schreiben der geänderten Verknüpfungsdaten
bereits im ersten Verknüpfungsdatenbereich einem
unerwarteten Abbruch ausgesetzt, so dass die Verknüpfungsdaten,
die im ersten Verknüpfungsdatenbereich
gespeichert sind, nicht gültig
sind. In diesem Falle können
nun die ursprünglichen
Verknüpfungsdaten,
die im zweiten Verknüpfungsdatenbereich
gespei chert sind, in den ersten Verknüpfungsdatenbereich kopiert
werden. Dies bietet den Vorteil, dass alle Informationsdaten, die
auf der Festplatte gespeichert sind, mit Ausnahme der Informationsdaten
in der zuletzt gespeicherten neuen Datei, wieder gültig ausgelesen
werden können,
so dass praktisch keine Informationsdaten aufgrund des unerwarteten Abbruchs
verloren wurden.
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In
beiden Fällen
liegt der zusätzliche
Vorteil vor, dass es nicht erforderlich ist, die Verknüpfung aller
Datenspeicherbereiche der Festplatte zu prüfen, wodurch das erfindungsgemäße Speicherverwaltungsverfahren
auch für
eine Festplatte mit einer TByte (Terrabyte)-Speicherkapazität verwendet
werden kann.
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In
beiden Fällen
liegt der zusätzliche
Vorteil vor, dass keine Datenspeicherbereiche weiter als belegt
angegeben werden – das
heißt,
als nicht mehr unzugeordnet – wodurch
die Speicherkapazität
des Massenspeichers effektiv ausgenutzt werden kann.
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Die
Maßnahmen,
wie in Anspruch 2 beansprucht, bieten den Vorteil, dass eine kommerziell sehr
verbreitete Struktur für
die Verwaltungsspeicherbereiche verwendet wird, die zum Beispiel als
FAT12, FAT16 oder FAT32 bekannt ist.
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Die
Maßnahmen,
wie in Anspruch 3 beansprucht, bieten den Vorteil, dass die Sicherungsdaten leicht
und zuverlässig
bestimmt werden können.
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Die
Maßnahmen,
wie in Anspruch 4 und Anspruch 9 beansprucht, bieten den Vorteil,
dass der beschränkte
Verwaltungsspeicherbereich effektiv ausgenutzt wird und voll kompatibel
zu Verwaltungsspeicherbereichen ist, die in verschiedenen Betriebssystemen
definiert werden.
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Die
Maßnahmen,
wie in Anspruch 5 und Anspruch 10 beansprucht, bieten den Vorteil,
dass einem „Hardware
White Paper FAT" (Version
1.02, 5. Mai 1999, Microsoft Company) gemäß „Bit ClnShutBitMask" formende Abschlussdaten
definiert werden, die den Wert „1" enthalten, wenn das Schreiben der Verknüpfungsdaten
gültig
abgeschlossen worden ist, und die den Wert „0" enthalten, wenn das Schreiben der Verknüpfungsdaten
nicht gültig
abgeschlossen worden ist. Daher kann das Sicherungsmittel dieses Bit
nach einem unerwarteten Abbruch prüfen und kann die oben beschriebene
Prüfung
an den Sicherungsdaten nur durchführen, wenn es den Wert „0" enthält.
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Die
Maßnahmen,
wie in Anspruch 6 beansprucht, bieten den Vorteil, dass erstmals
auch Verzeichnisdaten gegen Verlust im Falle eines unerwarteten
Abbruchs geschützt
werden. Überdies
werden die zugehörigen
Verzeichnisdaten den als gültigen Verknüpfungsdaten
erkannten Verknüpfungsdaten entsprechend
als gültige
Verzeichnisdaten bestimmt. Dies bietet den Vorteil, dass die gültigen Verknüpfungsdaten,
die von den Sicherungsmitteln bestimmt wurden, und die gültigen Verzeichnisdaten
stets übereinstimmen
und sich auf denselben Informationsdatenspeicherzustand beziehen.
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Die
Erfindung wird Bezug nehmend auf Ausführungsbeispiele ausführlich beschrieben,
die in den Zeichnungen gezeigt werden, auf welche die Erfindung
aber nicht eingeschränkt
ist.
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1 zeigt
einen Computer mit einer Festplatte als Massenspeicher, die Sicherungsmittel
aufweist, um im Falle eines unerwarteten Abbruchs beim Schreiben
von Verknüpfungsdaten
einen Verlust an Informationsdaten zu verhindern.
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2 zeigt
einen Verwaltungsspeicherbereich auf der Festplatte des Computers
in 1, in welchen die Verknüpfungsdaten gespeichert sind.
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3 zeigt
einen Datenspeicherbereich auf der Festplatte des Computers in 1,
in welchen Informationsdaten gespeichert sind.
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4 zeigt
den Datenspeicherbereich auf der Festplatte des Computers in 1,
in welchem zusätzlich
auch dritte Informationsdaten gespeichert sind.
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1 zeigt
einen Computer 1, an dem ein Bildschirm 2 und
eine Tastatur 3 angeschlossen sind. Der Computer 1 ist
ausgelegt, um handelsübliche Computerprogramme
wie z.B. ein Textverarbeitungsprogramm, ein Tabellenkalkulationsprogramm
oder ein Datenbankprogramm zu speichern und auszuführen. Der
Computer 1 ist auch ausgelegt, um sogenannte Dateien (z.B.
Audiodateien, Textdateien, Datenbankdateien, ...) zur Ausführung solcher
Computerprogramme zu verarbeiten und zu speichern.
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Zu
diesem Zweck weist der Computer 1 Verarbeitungsmittel 4 zum
Ausführen
des Computerprogramms und zum Verarbeiten von Daten auf, und einen
Festplattenabschnitt 5 zum Speichern von Computerprogrammen
und Dateien. Das Verarbeitungsmittel 4 enthält einen
handelsüblichen
Standardprozessor (z.B. Intel Pentium III®) und
einen RAM (Direktzugriffsspeicher), der Pufferspeichermittel 6 formt,
zusammen mit der üblichen
zugehörigen
Verdrahtung für
diese Komponenten, auf welche deshalb hier nicht näher eingegangen
wird.
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Ein
Teil der Pufferspeichermittel 6 ist dem Festplattenabschnitt 5 zuzuordnen,
und der Festplattenabschnitt 5 enthält außerdem Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 mit
Speichersteuermitteln 8, Speicherplatten 9, einem
Motor 10 und einer Motorsteuerung 11. Die Speicherplatten 9 formen
einen Massenspeicher, in welchen Daten über eine Betriebsverbindung
W durch das Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 magnetisch geschrieben
oder gespeichert und auch wieder ausgelesen werden können, wie
dem Fachmann allgemein bekannt ist. Um Daten in einen spezifischen Speicherbereich
der Speicherplatten 9 zu schreiben und sie auszulesen,
bringt die Motorsteuerung 11, die den Motor 10 steuert,
die Speicherplatten 9 relativ zu den Magnetköpfen in
die entsprechende Position, in 1 nicht
gezeigt.
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Der
Festplattenabschnitt 5 formt eine Speicherverwaltungseinrichtung
und führt
ein Speicherverwaltungsverfahren aus. Der Festplattenabschnitt 5 ist
ausgelegt, um die Speicherbereiche der Speicherplatten 9 zu
verwalten, wobei es mit den Speicherplatten 9 möglich ist,
in Verwaltungsspeicherbereichen VSB Verknüpfungsdaten VB zu speichern, die
eine Verknüpfung
von Datenspeicherbereichen DSB definieren, in welchen zugehörige Informationsdaten
ID auf den Speicherplatten 9 gespeichert werden können. Informationsdaten
ID schließen
hier sowohl Daten, die in Dateien gespeichert sind, als auch den
Programmcode für
die Computerprogramme ein, zusammen mit jeder anderen Daten enthaltenden
Information die weiter unten erläutert
werden.
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Speicherbereiche
der Speicherplatten 9 sind einem FAT32-Speichersystem (File
Allocation Table 32) entsprechend in einer sogenannten Formatierungssequenz
in Cluster von jeweils 32 Kilobyte aufgeteilt worden. Das FAT32-Speichersystem
ist als eine Weiterentwicklung des FAT12 und FAT16-Speichersystems
weit verbreitet und wird zum Beispiel in einem „Hardware White Paper FAT" (Version 1.02, 5. Mai
1999, Microsoft Corporation) beschrieben. Das FAT32-Speichersystem
ordnet bestimmte Cluster dem Verwaltungsspeicherbereich VSB und
den Rest der Cluster dem Datenspeicherbereich DSB zu.
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2 zeigt
ein Beispiel von Daten, die im Verwaltungsspeicherbereich VSB gespeichert
werden können,
und 3 und 4 zeigen Beispiele für Informationsdaten,
die im Datenspeicherbereich DSB gespeichert werden können, auf
die weiter unten Bezug nehmen auf eine beispielhafte Anwendung des
Computers 1 näher
eingegangen wird.
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Die
Speichersteuermittel 8 sind ausgelegt, um Datenspeicherbereiche
DSB zu bestimmen, die von den Verknüpfungsdaten VD als unzugeordnet angegeben
werden, und um geänderte
Verknüpfungsdaten
GVD zu bestimmen, die eine Verknüpfung
angeben, die durch das Schreiben von Informationsdaten ID geändert wurden,
die in unzugeordnete Datenspeicherbereiche DSB zu speichern sind.
Dies wird weiter unten Bezug nehmend auf eine beispielhafte Anwendung
näher erläutert.
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Die
Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 formen Schreibmittel zum Schreiben
von Informationsdaten ID, die in unzugeordnete Datenspeicherbereiche DSB
zu speichern sind, die von den Speichersteuermitteln 8 bestimmt
wurden, und zum Schreiben aller geänderten Verknüpfungsdaten
GVD in einen ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 und einen zweiten Verknüpfungsteilbereich
VTB2 des Verwaltungsspeicherbereichs VSB. Auch dies wird weiter
unten Bezug nehmend auf eine beispielhafte Anwendung näher erläutert.
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Zusätzlich zum
Festplattenabschnitt 5 enthält die erfindungsgemäße Speicherverwaltungseinrichtung
auch Sicherungsmittel 12, die von einem Teil der Verarbeitungsmittel 4 geformt
werden. Die Sicherungsmittel 12 dienen der Bestimmung von
Sicherungsdaten SD, die die geänderten
Verknüpfungsdaten
GVD angeben, die zu schreiben sind. Die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 der
erfindungsgemäßen Speicherverwaltungseinrichtung
sind ferner ausgelegt, um vor dem Schreiben der geänderten
Verknüpfungsdaten
GVD in den ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 und/oder den zweiten Verknüpfungsteilbereich
VTB2 die Sicherungsdaten SD in einen Sicherungsteilbereich des Verwaltungsspeicherbereichs
VSB zu schreiben, und die Sicherungsmittel 12 sind außerdem ausgelegt,
um nach einem unerwarteten Abbruch beim Schreiben der geänderten Verknüpfungsdaten
GVD durch Bezugnahme auf die Sicherungsdaten SD die gültigen Verknüpfungsdaten VD
oder GVD aus dem ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 oder dem zweiten Verknüpfungsteilbereich
VTB2 zu bestimmen. Das erfindungsgemäße Speicherverwaltungseinrichtung
gewährleistet
vorteilhafterweise eine besonders hohe Datenintegrität für Informationsdaten
ID, die auf dem Festplattenabschnitt 5 gespeichert sind
oder zu speichern sind, wie Bezug nehmend auf die folgende beispielhafte
Anwendung näher
erläutert.
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In
der beispielhaften Anwendung wird angenommen, dass Audio- und Videodaten
einer Fernsehaufzeichnung dem Computer 1 über eine
Buchse 13 zugeführt
werden, wobei die Daten der MPEG-Norm entsprechend codiert sind
und die Informationsdaten ID formen. Ein Benutzer des Computers 1 wünscht, die
von der Fernsehaufzeichnung empfangenen Informationsdaten ID auf
dem Festplattenabschnitt 5 zu speichern.
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Bootdaten
BD in einem Bootspeicherbereich BB sind in den Clustern des Verwaltungsspeicherbereichs
VSB der Speicherplatten 9 gespeichert. Diese Bootdaten
BD werden vom Verarbeitungsmittel 4 unmittelbar nach dem
Einschalten des Computers 1 ausgelesen, um das Betriebssystemprogramm
(z.B. Windows NT®) zu starten.
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Im
Verwaltungsspeicherbereich VSB der Speicherplatte 9 sind
auch Abschlussdaten AD gespeichert, die durch eine „Bit ClnShutBitMask" geformt werden,
die im „Hardware
White Paper FAT" beschrieben
wird. Die Abschlussdaten AD enthalten den Wert „1", wenn das Schreiben der geänderten Verknüpfungsdaten
GVD gültig
abgeschlossen wurde, und enthalten den Wert „0", wenn des Schreiben der geänderten
Ver knüpfungsdaten
GVD nicht gültig abgeschlossen
wurde. Darüber
hinaus sind Verzeichnisdaten DIR im ersten Verknüpfungsteilbereich VTB1 des
Verwaltungsspeicherbereichs VSB gespeichert. Die Verzeichnisdaten
DIR enthalten, für
alle zugehörigen
Informationsdaten ID in einer Datei oder in einem Computerprogramm,
die auf den Speicherplatten 9 gespeichert sind, den Namen,
Information über
die Größe und eine
Startadresse des ersten Sektors der Datenspeicherbereiche DSB, die
von den Verknüpfungsdaten
als zugehörig
angegeben werden.
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Die
Datenspeicherbereiche DSB, die in 3 dargestellt
sind, speichern erste Informationsdaten ID1 einer Textdatei und
zweite Informationsdaten ID2 einer Audiodatei. Die Größe der Textdatei
ist 80 Kilobyte, weshalb die ersten Informationsdaten ID1 der Textdatei
in drei zugehörige
Datenspeicherbereiche gespeichert werden. Der Name der Textdatei „Budget2001", die Größe von 80
Kilobyte und eine erste Startadresse AP1, die den ersten Sektor
des in 3 gezeigten Datenspeicherbereichs DSB angibt, sind
in den Verzeichnisdaten DIR gespeichert. Der erste Teil der ersten
Informationsdaten ID1-1 ist in diesem ersten Sektor gespeichert,
der zweite Teil der ersten Informationsdaten ID1-2 ist im siebten
Sektor des Datenspeicherbereichs DSB gespeichert, und der dritte
Teil der ersten Informationsdaten ID1-3 ist im fünften Sektor des Datenspeicherbereichs
DSB gespeichert.
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Die
Verknüpfungsdaten
VD, die im ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 und als Sicherungskopie nochmals im zweiten Verknüpfungsteilbereich VTB2
gespeichert sind, enthalten einen ersten Zeiger P1 und einen zweiten
Zeiger P2, die die Verknüpfung der
zugehörigen
Datenspeicherbereiche DSB der ersten Informationsdaten ID1 formen.
Der erste Zeiger P1 verknüpft
den ersten Sektor und den siebten Sektor, und der zweite Zeiger
verknüpft
den siebten Sektor mit dem fünften
Sektor des Datenspeicherbereichs DSB.
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Wenn
der Benutzer den Text der Textdatei „Budget2001" mit dem Textverarbeitungsprogramm zu
bearbeiten wünscht
und zu diesem Zweck Datei → Öffnen → „Budget2001" wählt, gibt
das Verarbeitungsmittel 4 einen entsprechenden Befehl an
die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 aus. Das Speichersteuermittel 8 aktiviert
daraufhin den Motorsteuerabschnitt 11, um die Verzeichnisdaten
DIR und die Verknüpfungsdaten
VD von den Speicherplatten 9 auszulesen, worauf die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 die
Verzeichnisdaten DIR und die Verknüpfungsdaten VD über die
Betriebsverbindung von den Speicherplatten 9 auslesen.
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Anhand
der Verzeichnisdaten DIR bestimmen die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 die
erste Startadresse AP1, die für
den Namen „Budget2001" gespeichert ist,
und anhand der Verknüpfungsdaten
VD den ersten Zeiger P1 und den zweiten Zeiger P2. Das Speichersteuermittel 8 aktiviert
dann den Motorsteuerabschnitt 11, um den ersten Teil der
ersten Informationsdaten ID1-1 vom ersten Sektor auszulesen, um den
zweiten Teil der ersten Informationsdaten ID1-2 vom siebten Sektor
auszulesen, und um den dritten Teil der ersten Informationsdaten
ID1-3 vom fünften Sektor
auszulesen. Die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 setzen diese drei
Teile der ersten Informationsdaten ID1 zusammen und geben die ersten
Informationsdaten ID1 der Textdatei „Budget2001" an die Verarbeitungsmittel 4 aus.
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Aufgrund
ihrer kleineren Größe im Vergleich zur
Textdatei sind die zweiten Informationsdaten ID2 der Audiodatei
nur in zwei Teile aufgeteilt und im sechsten Sektor und zehnten
Sektor als zugehörige Datenspeicherbereiche
DSB gespeichert. Die zweiten Informationsdaten ID2 können dementsprechend mit
einer zweiten Startadresse AP2, die in den Verzeichnisdaten DIR
gespeichert ist, und einem vierten Zeiger P4, der in den Verknüpfungsdaten
VD gespeichert ist, ausgelesen werden.
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Dieser
beispielhaften Anwendung gemäß wird nun
angenommen, dass der Benutzer die Speicherung der Informationsdaten
ID aktiviert, die an der Buchse 13 unter dem Namen „Film 1" empfangen werden,
wobei diese Daten dann wie oben beschrieben als dritte Informationsdaten
ID3 auf den Speicherplatten 9 gespeichert werden. Fürs erste
führen die
Verarbeitungsmittel 4 jede notwendige Verarbeitung der
empfangenen dritten Informationsdaten ID3 durch und geben die verarbeitete
dritte Information ID3 an die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 zur
Speicherung aus. Die Speichersteuermittel 8 bestimmen dann
durch Prüfung
der Verknüpfungsdaten
VD, welcher Cluster des Datenspeicherbereichs DSB noch unzugeordnet
ist, das heißt,
noch keine Informationsdaten ID speichert. Dabei erkennen die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7,
dass der zweite Sektor unzugeordnet ist, und das Speichersteuermittel 8 speichert
geänderte
Verzeichnisdaten GDIR in den Pufferspeichermitteln 6. Die
geänderten
Verzeichnisdaten GDIR enthalten einen zusätzlichen dritten Eintrag mit
dem Namen „Film
1" und der dritten
Startadresse AP3.
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Die
Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 beginnen dann, die verarbeiteten
dritten Informationsdaten ID3 im zweiten Sektor zu speichern, wie
in 4 gezeigt. Kurz bevor es nicht mehr möglich ist,
weitere dritte Informationsdaten ID3 im zweiten Sektor zu speichern, erkennen
die Speichersteuermittel 8, dass der dritte Sektor noch
unzugeordnet ist, und die Speichersteuermittel 8 speichern
geänderte
Verknüpfungsdaten GVD
in den Pufferspeichermitteln 6. Zusätzlich zu den Verknüpfungsdaten
VD, die im ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 und als Sicherungskopie im zweiten Verknüpfungsteilbereich VTB2 gespeichert sind,
enthalten die geänderten
Verknüpfungsdaten GVD
einen fünften
Zeiger P5.
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4 zeigt
den Datenspeicherbereich DSB der Speicherplatten 9, nachdem
die dritten Informationsdaten ID3 im zweiten, dritten, vierten und
achten Sektor gespeichert worden sind. Der beispielhaften Anwendung
gemäß wird nun
angenommen, dass die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 spätestens
unmittelbar nach der Speicherung von Informationsdaten ID die geänderten
Verzeichnisdaten GDIR und die geänderten
Verknüpfungsdaten
GVD in vier Cluster im Verwaltungsspeicherbereich VSB der Speicherplatten 9 speichert.
Dies ist notwendig, da die Pufferspeichermittel 6 zum Beispiel
im Falle eines Stromausfalls alle Daten verlieren, die in den Pufferspeichermitteln 6 gespeichert
sind. Deshalb kann es nicht mehr möglich sein, auf die Informationsdaten
ID zuzugreifen, die auf den Speicherplatten 9 gespeichert
sind und von den geänderten
Verzeichnisdaten GDIR und den geänderten
Verknüpfungsdaten
GVD angegeben werden.
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Bevor
sie die Verzeichnisdaten DIR im ersten Verknüpfungsdatenbereich VTB1 mit
den geänderten
Verzeichnisdaten GDIR überschreiben,
kopieren die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 nun die Verzeichnisdaten
DIR in einen unzugeordneten Speicherbereich des Verwaltungsspeicherbereichs
VSB. Dies bietet den Vorteil, dass die ursprünglichen Verzeichnisdaten DIR
selbst dann wiederhergestellt werden können, wenn während des Überschreibens
der Verzeichnisdaten DIR im ersten Verknüpfungsdatenbereich VTB1 mit
den geänderten
Verzeichnisdaten GDIR ein unerwarteter Abbruch auftritt. Im Falle solch
eines unerwarteten Abbruchs erlaubt dies vorteilhafterweise, den
Verlust aller Startadressen AP der auf den Speicherplatten 9 gespeicherten
Informationsdaten ID zu verhindern.
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Ferner
wird eine Sicherungskopie der Verknüpfungsdaten VD im zweiten Verknüpfungsteilbereich
VTB2 gespeichert, bevor die im ersten Verknüpfungsteilbereich VTB1 gespeicherten
Verknüpfungsdaten
VD mit den in den Pufferspeichermitteln 6 gespeicherten
geänderten
Verknüpfungsdaten
GVD überschrieben
werden. Darüber
hinaus bestimmen die Sicherungsmittel 12 nun eine Prüfsumme für die geänderten
Verknüpfungsdaten
GVD und speichert diese im zweiten Verknüpfungsteilbereich VTB2 als Sicherungsdaten
SD.
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Wenn
eine Sicherungskopie der Verzeichnisdaten DIR im Verwaltungsspeicherbereich
VSB und eine Sicherungskopie der Verknüpfungsdaten VD im zweiten Verknüpfungsteilbereich
VTB2 gespeichert wurde, ist in den Abschlussdaten AD der Wert „0" gespeichert, bevor
das Speichern der geänderten
Verknüpfungsdaten
GVD und der ge änderten
Verzeichnisdaten GDIR beginnt. Die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 überschreiben
dann die Verzeichnisdaten DIR im ersten Verknüpfungsteilbereich VTB1 temporär mit den
geänderten
Verzeichnisdaten GDIR. Darüber
hinaus werden die Verknüpfungsdaten
VD, die im ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 gespeichert sind, dann mit den geänderten Verknüpfungsdaten
GVD überschrieben,
worauf die Sicherungskopie der Verknüpfungsdaten VD, die im zweiten
Verknüpfungsteilbereich
VTB2 ist, mit den geänderten
Verknüpfungsdaten
GVD überschrieben
wird, bevor die Sicherheitskopie der Verzeichnisdaten DIR, die im
Verwaltungsspeicherbereich VSB gespeichert ist, schließlich mit
den geänderten
Verzeichnisdaten GDIR überschrieben
wird. Die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 speichern den Wert „1" in den Abschlussdaten AD
als Abschluss einer erfolgreich beendeten Speicherung der geänderten
Verknüpfungsdaten
GVD und der geänderten
Verzeichnisdaten GDIR.
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Der
beispielhaften Anwendung entsprechend wird nun angenommen, dass
die Stromversorgung für
den Computer 1 ausfällt,
während
die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 die geänderten Verknüpfungsdaten
GVD in den ersten Verknüpfungsteilbereich VTB1
speichern. Nach dem Neustart des Computers 1 lesen die
Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 die Abschlussdaten AD vom Verwaltungsspeicherbereich
VSB aus und bestimmen, dass diese den Wert „0" enthalten, und dass das Schreiben der
geänderten
Verknüpfungsdaten
VD und der geänderten
Verzeichnisdaten GDIR daher nicht erfolgreich abgeschlossen wurde.
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Dies
bietet den Vorteil, dass die Bestimmung der gültigen Verknüpfungsdaten
VD und der gültigen Verzeichnisdaten
DIR wie unten beschrieben nur unternommen wird, wenn dies wirklich
notwendig ist, so dass dem Benutzer des Computers 1 im
Normalbetrieb keine zusätzlichen
Wartezeiten auferlegt werden.
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Um
die gültigen
Verknüpfungsdaten
VD zu bestimmen, prüfen
die Sicherungsmittel 12, ob die Sicherungsdaten SD, die
im Verwaltungsspeicherbereich VSB gespeichert sind, den Sicherungsdaten SD
entsprechen, die von den Sicherungsmitteln 12 für die Verknüpfungsdaten
VD erkannt werden, die im ersten Verknüpfungsteilbereich VTB1 gespeichert sind.
Wenn die gespeicherten Sicherungsdaten SD den erkannten Sicherungsdaten
SD entsprechen, wurde die Speicherung der geänderten Verknüpfungsdaten
GVD nur nach erfolgreichem Abschluss der Speicherung der geänderten
Verknüpfungsdaten GVD
in den ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 unerwartet abgebrochen, so dass die Verknüpfungsdaten VD, die im ersten
Verknüpfungsteilbereich VTB1
gespeichert sind, die geänderte
Verknüpfungsdaten
GVD sind und daher gültige
Verknüpfungsdaten
VD formen.
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Da
die geänderten
Verzeichnisdaten GDIR bereits vor den geänderten Verknüpfungsdaten
GVD im ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 gespeichert wurden, werden die Verzeichnisdaten DIR, die im ersten
Verknüpfungsteilbereich
VTB1 gespeichert sind, von den Sicherungsmitteln 12 als
gültige
Verzeichnisdaten DIR erkannt.
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Dies
bietet den Vorteil, dass trotz des unerwarteten Abbruchs der Speicherung
der geänderten Verknüpfungsdaten
GVD der volle Zugriff auf alle Informationsdaten ID, die auf den
Speicherplatten 9 gespeichert sind, und daher auch auf
die gespeicherten dritten Informationsdaten ID3 der Fernsehaufzeichnung,
die bis zu diesem Punkt in vier Clustern gespeichert sind, erhalten
bleibt. In diesem Fall speichern die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 die
geänderten
Verknüpfungsdaten
GVD, die im ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 gespeichert sind, auch in den zweiten Verknüpfungsteilbereich VTB2, als
Abschluss der Bestimmung der gültigen
Verknüpfungsdaten
VD. Die im ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 gespeicherten Verzeichnisdaten DIR werden dementsprechend als
Sicherungskopie in den Verwaltungsspeicherbereich kopiert, und die
Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 speichern abschließend den
Wert „1" in die Abschlussdaten
AD.
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Wenn
zum anderen die gespeicherten Sicherungsdaten SD nicht mit den erkannten
Sicherungsdaten übereinstimmen,
ist die Speicherung der geänderten
Verknüpfungsdaten
GVD unerwartet abgebrochen worden, bevor die Speicherung der geänderten Verknüpfungsdaten
GVD in den ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 erfolgreich abgeschlossen wurde, so dass die Verknüpfungsdaten
VD, die im ersten Verknüpfungsteilbereich
VTB1 gespeichert sind, ungültig
sind. In diesem Fall erkennen die Sicherungsmittel 12 die
Verknüpfungsdaten
VD, die im zweiten Verknüpfungsteilbereich
VTB2 gespeichert sind, und die Verzeichnisdaten DIR, die im Verwaltungsspeicherbereich
VSB gespeichert sind, als gültig.
Die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 speichern nun diese gültigen Verknüpfungsdaten
VD und Verzeichnisdaten DIR in den ersten Verknüpfungsteilbereich VTB1, und
die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 speichern als Abschluß den Wert „1" in die Abschlussdaten
AD.
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Dies
bietet den Vorteil, dass, wenn die die geänderten Verknüpfungsdaten
GVD noch nicht als gültige
Verknüpfungsdaten
VD bestimmt wurden, dann wenigstens die Verknüpfungsdaten VD, die vor dem
unerwarteten Abbruch gespeichert wurden, als gültige Verknüpfungsdaten VD erkannt werden.
Die Verzeichnisdaten DIR, die mit diesen gültigen Verknüpfungsdaten
VD übereinstimmen,
sind die noch nicht geänderten
Verzeichnisdaten DIR, weshalb diese ungeänderten Verzeichnisdaten DIR
als gültige Verzeichnisdaten
DIR definiert werden. Dadurch können
die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 wieder auf alle Informati onsdaten
ID zugreifen, die auf den Speicherplatten 9 gespeichert
sind, mit Ausnahme der zuletzt in bis zu vier Clustern gespeicherten
Informationsdaten ID. Die Einträge
in den Verzeichnisdaten DIR entsprechen darüber hinaus den Daten, die tatsächlich komplett
auf den Speicherplatten 9 gespeichert sind.
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Ein
besonders vorteilhaftes Merkmal der erfindungsgemäßen Speicherverwaltungseinrichtung und
des erfindungsgemäßen Speicherverwaltungsverfahrens
ist die Tatsache, dass es zur Wiederherstellung gültiger Verzeichnisdaten
DIR und Verknüpfungsdaten
VD nicht erforderlich ist, ein sogenanntes Scandisk-Programm auszuführen, bei
dem alle Verknüpfungen
von Informationsdaten ID, die auf den Speicherplatten 9 gespeichert
sind, neu bestimmt werden müssen,
was praktisch unmöglich
ist, vor allem bei Massenspeichern mit großer Speicherkapazität.
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Besonders
vorteilhaft ist auch die Tatsache, dass die Eingabe/Ausgabe-Mittel 7 die
Sicherungsdaten SD in einen unzugeordneten Speicherbereich der Verwaltungsspeicherbereiche
VSB speichern, wodurch der beschränkte Verwaltungsspeicherbereich
effektiv ausgenutzt wird und ihm erlaubt wird, voll kompatibel zu
Verwaltungsspeicherbereichen zu bleiben, die in verschiedenen Betriebssystemen
definiert werden.
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In
der obigen beispielhaften Anwendung wurde eine Sicherungskopie der
geänderten
Daten sowohl vor dem Speichern der geänderten Verknüpfungsdaten
GVD und der geänderten
Verzeichnisdaten GDIR als auch als Abschluss der Speicherung gespeichert.
Es hätte
jedoch ausgereicht, die Sicherungskopien nur an einem dieser Augenblicke
zu speichern – entweder
vor oder nach der Speicherung der geänderten Verknüpfungsdaten
GVD und der geänderten
Verzeichnisdaten GDIR in den ersten Verknüpfungsteilbereich VTB1.
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Es
ist zu erwähnen,
dass der Massenspeicher auch durch eine DVD-RW oder einen Nur-Lese-Speicher
geformt werden kann.
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Es
ist zu erwähnen,
dass die erfindungsgemäße Speicherverwaltungseinrichtung
in jedem bekannten Betriebssystem verwendet werden kann.
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Es
ist zu erwähnen,
dass die erfindungsgemäßen Vorteile
vor allem bei Wechselmedien entstehen, wie zum Beispiel einer Festplatte,
welche der Benutzer aus einem Computer entnehmen kann in einen anderen
Computer stecken kann. Dies deshalb, weil Wechselmedien oft selbst
dann aus dem Computer entnommen werden, wenn die Speicherung noch
im Gange ist, was einem unerwarteten Abbruch des Speichervorgangs
gleichkommt. Die Erhaltung der Kompatibilität der Daten im Verwaltungsspeicherbereich gewährleistet,
dass selbst, wenn das Wechselmedium in einen Computer gesteckt wird,
der nicht über
die erfindungsgemäße Speicherverwaltungseinrichtung
verfügt,
der Computer dennoch die Möglichkeit
hat, die Verknüpfungsdaten
VD und die Verzeichnisdaten DIR zum Beispiel mit Hilfe des Checkdisk-Programms
wiederherzustellen, auch wenn dies weniger erfolgreich ist und mehr
Zeit in Anspruch nimmt.
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Es
ist anzumerken, dass es viele mögliche Formen
des unerwarteten Abbruchs der Speicherung von geänderten Verknüpfungsdaten
GVD gibt. Abgesehen von einem Stromausfall oder der Entnahme eines
Wechselmediums kann ein unerwarteter Abbruch im Falle eines plötzlichen
Festplattenfehlers auftreten.
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Es
ist anzumerken, dass die Sicherungsmittel für die Verzeichnisdaten auch
Sicherungsdaten bestimmen können,
um die gültigen
Verzeichnisdaten im Falle eines unerwarteten Abbruchs anhand der
Sicherungsdaten zu bestimmen. Es ist ferner anzumerken, dass dem
Fachmann eine Vielzahl von möglichen
Berechnungsverfahren (z.B. Formung einer horizontalen Prüfsumme oder
Berechnung einer Hash-Tabelle) für
die Bestimmung von Sicherungsdaten für einen Datenbereich bekannt
sind.