JP5034754B2 - 記録媒体複製装置及び記録媒体複製方法 - Google Patents

Description

本発明は、複製元記録媒体から複製先記録媒体にデータを複製する際に、複製元、及び複製先の記録媒体の特性に合わせて効率よくデータの複製が行える記録媒体複製装置及び記録媒体複製方法に関する。

近年、携帯機器などでフラッシュＲＯＭなどで構成されるメモリーカードなどの記録媒体を使用することが一般的となり、多くの記録媒体が普及している。これに伴い産業機器などでも機器に必要な情報の保持や、ＯＳ起動などのために記録媒体が使用され始めている。その場合、量産される機器に対して１枚１枚記録媒体にデータを書いていくのは非効率的であるので、特定のデータを書き込んだ複製元となる記録媒体を準備しておき、このデータを複数の同種の記録媒体に書き込んで大量に複製を作成する手法が一般的に行われている。書換え可能なフラッシュＲＯＭなどで構成される記録媒体間でデータを複製する場合、複製元記録媒体の全てのデータ領域を複製先記録媒体に書き込む方式が一般的である。この方式はファイルシステムなどの論理的構造を意識する必要がなく、複製元記録媒体の完全な複製を作成できる利点がある一方、実際にはファイル等が存在しないデータ領域まで複製してしまい、時間がかかると言う問題があった。

以下、フラッシュＲＯＭを使用した記録媒体を例にとって従来の解決方式を記述する。図３は記録媒体中の論理アドレス空間と物理アドレス空間の関係を示す図である。記録媒体中のフラッシュＲＯＭの物理アドレス空間と、ＰＣ等機器から記録媒体を操作する場合に見える論理アドレス空間の関係を示す。論理アドレス空間１は実際に記録媒体を操作する複製装置が認識できる空間であり、この空間は一般的にセクター２の様な一定の単位で読み書きされる。また、論理アドレス空間１に対してファイルシステムなどの論理構造が適用される場合は、セクター２が１つ以上集まって構成されるクラスター３の様な単位で読み書きが行われる。一方フラッシュＲＯＭ自体は物理アドレス空間４として管理が行われており、この空間はブロック５の様な単位で読み書きが実施されている。論理アドレス空間１中のあるセクター２、もしくはそれが複数集まったものは、物理アドレス空間４中の任意のブロックにマッピングされる可能性があり、常に同じブロック中にマッピングされているとは限らない。セクター２がどのブロック５にマッピングされるかは、記録媒体中のコントローラが決定、管理する。フラッシュＲＯＭ中の物理的なブロック５には書き込み回数の上限が存在し、図３の物理アドレス空間４中のどこかのブロックに集中して書き込みを行った結果、当該ブロックに何らかのエラーが発生した場合には、そのブロックだけ、もしくはそのブロックを含むフラッシュＲＯＭ全体が使用出来なくなることがある。従って物理アドレス空間に実際にデータを書き込む場合には、どの様な場合でも全てのアドレスに位置するブロックに対して満遍なくデータを書き込むことが要求される。

図４は記録媒体中の論理アドレス空間と物理アドレス空間の使用態様を示す図である。論理アドレス空間と物理アドレス空間の対応を示す。ファイルシステムなどの論理的構造は一般的に論理アドレス空間１中のクラスタ管理テーブル６を構成しており、例えば使用中クラスタ８があった場合には、その使用状態を示す情報をクラスタ管理テーブル６の中に保持している。使用中クラスタ８は記録媒体中でフラッシュＲＯＭの物理アドレス空間４中の使用中ブロック９にマッピングされていて、実際のデータはこのブロック中に記述されている。なお、図３及び図４では簡単の為に論理アドレス空間上のクラスタのサイズと物理アドレス空間のブロックのサイズは等しい様に記述してあるが、実際にはこれらのサイズは等しいとは限らない。図４において論理アドレス空間１の使用中クラスタ８が削除される場合を考えると、一般的にはクラスタ管理テーブル６中のクラスタ８の使用中情報７が削除されるに留まり、論理アドレス空間１の使用中クラスタ８に書かれたデータや物理アドレス空間２の使用中ブロック９が消去状態にされないことがある。つまり、ファイルシステムと言う論理構造上は使用可能な空間になっているが、論理アドレス空間１中のクラスタや物理的アドレス空間上のブロックでは依然データが残ったままの使用中状態となっている。

実際に記録媒体を複製する際に、論理アドレス空間の全てのセクターもしくはクラスターを複製する従来の方式では、論理的には使用可能な状態になっているが、物理アドレス空間の全ての領域にはデータが書かれている状態を作り出してしまう。また、この様な状態になっている複製先記録媒体に対して、ファイルシステムなどの論理構造を解析してデータ領域の一部を複製したとしても、全領域にデータが残っている状態は依然として解消されていない。

図５はデータ書き換え時の各アドレス空間の使用態様を示す図である。一旦記録媒体にデータを記録した後に、そのデータを書き換える際の方式の一例を示す。図４と同様に、論理アドレス空間１中の使用中クラスタ８が物理アドレス空間４の使用中ブロック９にマッピングされており、使用中クラスタ８中のデータが書き換えられるものとする。その場合、物理アドレス空間４の使用中ブロック９をそのまま書き換えてしまうと、使用中クラスタ８が書き換えられた場合に常に使用中ブロック９が書き換えられてしまうので、使用中ブロック９の書き換え回数が周りのブロックに比べて著しく多くなってしまう。従って書き換えの際には物理アドレス空間４中で、何もデータが書かれていない消去状態ブロック１０に対して使用中クラスタ８の情報を書き込んだ後、元の使用中ブロック９は消去状態にするのが一般的である。この様にすることで、物理アドレス空間４中で特定のブロックに書き込みが集中することを避けることができる。しかし、前述の様に複製時に全データ領域の複製を行ってしまった場合には、物理アドレス空間に消去状態のブロックがなくなってしまうので、特定ブロックへの書き込み集中を起こすきっかけとなってしまう。

この問題を解決するために、データ領域を複製する前に複製元のファイルシステムの論理構造を一旦解析し、ファイルなどが存在するデータ領域のみを複製する方式が考えられる。その例として特許文献１がある。特許文献１に記載されているファイルシステムの構造を解析する方式でも、必要の無いデータ部分をスキップしてある程度高速な処理は可能である。
特開２００６−３２３４６２号公報

しかしながら特許文献１に記載の構成では、ファイルシステムの論理的構造に大きく依存してしまい、別のファイルシステムに対してはその論理構造に合った別の解析方法を提供しなければならないという問題点を有していた。また、従来の全データ領域を複製する方式及び特許文献１に記載の方式のどちらにおいても、記録媒体の内部のフラッシュＲＯＭの物理的空間にはデータが残っているが、論理的には使われていない空き領域と見えているだけ空間が存在する場合があり、この様にフラッシュＲＯＭの物理的空間が埋まってしまっている状態は、使用方式によってはフラッシュＲＯＭの書き換え寿命を縮めてしまう可能性があるという問題点を有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、ファイルシステムの論理的構造に依存せずに高速にデータの複製を行うことができ、フラッシュＲＯＭの書き換え寿命を縮める可能性を少なくする記録媒体複製装置及び記録媒体複製方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明の記録媒体複製装置は、複製元記録媒体から複製先記録媒体へデータを複製する記録媒体複製装置であって、前記複製先記録媒体を消去状態にする複製先記録媒体消去手段と、前記複製元記録媒体からデータを読み出す複製元記録媒体データ読出し手段と、前記複製元記録媒体データ読出し手段の出力について消去状態のデータの値と等しいか否かを判断する消去状態データ判断手段と、前記消去状態データ判断手段の出力が消去状態のデータの値と等しくない旨を示す場合にのみ前記複製元記録媒体のデータを複製先記録媒体の対応するアドレスに前記複製元記録媒体のデータを前記複製先記録媒体消去手段の実行後に書き込み、消去状態のデータの値と等しい旨を示す場合には書き込まず前記アドレスをスキップする複製先記録媒体データ書込み手段と、を有する構成を有している。

また、前記複製先記録媒体消去手段の実行前に、複製先記録媒体を消去処理するか否かを選択する消去処理選択手段を更に有する構成を有している。

さらに、前記複製先記録媒体からデータを読み出す複製先記録媒体データ読出し手段と、前記複製元記録媒体データ読出し手段の出力である全てのデータと前記複製先記録媒体データ読出し手段の出力である全てのデータを比較するデータ比較手段とを更に有し、複製時に前記複製先記録媒体に書き込まないでスキップしたアドレスのデータを含めて前記複製先記録媒体中のデータと前記複製元記録媒体中のデータが等しいか否かを確認できることを特徴とする構成を有している。

以上のように本発明は、ファイルシステムの論理的構造に依存せずに高速にデータの複製を行うことができ、複製後の複製先記録媒体の使用時にフラッシュＲＯＭの書き換え寿命を縮める可能性を少なくする記録媒体複製装置及び記録媒体複製方法を提供することができるという優れた効果が得られる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における記録媒体複製装置を用いたデータ複製処理を示す図である。複製装置１１は先ず複製先記録媒体中のフラッシュＲＯＭの全領域を消去状態にする。ただし、書き込み前に既に複製先記録媒体が消去状態にあることが分かっている場合には、その消去処理は行わなくても構わない。複製先記録媒体の全部について消去処理を行うか否かについては選択する手段を設けることができる。これにより、複製先記録媒体の特定の領域にデータが複製されなかった場合は、その領域はフラッシュＲＯＭの消去状態時のデータと同じになることが保証される。次に複製元記録媒体の論理アドレス空間１２中のデータを読み書き単位１５毎に読み込み、これが複製すべきデータ配列か否かを判断する。もし、複製すべきデータ配列と判断した場合には、これを複製先記録媒体の論理アドレス空間に対して複製を実施する（矢印１６）。一方で、図１中の複製元記録媒体の論理アドレス空間１２で斜線となっている読み書き単位の様に、複製する必要がないと判断した場合にはこれを複製しない（破線矢印１７）。

複製先記録媒体の論理アドレス空間１３にデータの書き込みが実施された場合、複製先記録媒体内で物理アドレス空間１４に対するマッピング１８が行われ、物理アドレス空間の所定の位置にデータが書き込まれる。図１では例として物理アドレス空間の先頭から論理アドレス空間とのマッピングが行われ、結果として物理アドレス空間の末尾に消去ブロック群１９が残されるものとしている。

図２は本発明の実施の形態１における記録媒体複製装置を用いたデータ比較検証処理を示す図である。複製装置１１は複製元記録媒体の論理アドレス空間１２及び複製先記録媒体の論理アドレス空間１３の全てを、読み込み単位２０毎に読み込んで比較する。もし複製先記録媒体が書き込み前に消去状態にされておらず、また既に何か書き込みが行われている様な状態の場合には、上記複製処理にて書き込みを行わなかった部分に複製元との不一致部分２１が発生する可能性がある。その場合は比較検証処理が失敗し、正常に書き込めなかったことが確認出来る。

このように、まず最初に複製先記録媒体１３を消去状態にしておき、複製元記録媒体１２中の読み書き単位１５を、複製装置１１を使用して複製先記録媒体１３に書き込む際に、当該読み書き単位１５が消去状態のデータ配列と等しいか否かを複製装置１１が判断し、等しければ書き込む必要がないと判断する。これにより、複製先記録媒体には書く必要のないデータは書き込まれず、結果として複製元記録媒体１２の全データを複製先記録媒体１３に書き込むよりも高速に書き込むことができる。また、複製先記録媒体１３では、消去状態のままの領域が残されるので、引き続き複製先記録媒体１３中のデータが変更されたり、新たにデータが追加される場合でも、使用できる物理アドレス空間を確保でき、特定アドレスへの書き込み集中を避けることができる。

ここで、図１での読み書き単位１５は複製装置や記録媒体の特性に合わせて選択可能で、そのサイズは問わない。また図２の読み込み単位も同様でそのサイズは問わず、またこれは図１の読み書き単位と同じサイズであっても良いし、違うサイズであっても構わない。

また、上記説明では図１では複製する方式を複製元記録媒体から複製先記録媒体に直接複製するとしているが、一旦複製装置の内部に複製元記録媒体の全領域を保持してから複製先に書き込んでも構わない。最終的に複製元記録媒体と複製先記録媒体の全体のデータ配列が同じになるのであれば、その方式を問わない。

さらに、上記説明では図１において先ず複製先記録媒体を消去するとしたが、消去の方式や処理単位は読み書きの単位と同様その方式やサイズを問わない。

また、上記説明では図２において比較検証する際に、複製元記録媒体と複製先記録媒体の両方からデータを読み込んで比較するとしたが、例えばチェックサムなどの方式で複製元データと複製先のデータの同一性が確認できるのであれば、比較検証の方式は問わない。

さらに、比較検証処理は必要に応じて実施すればよく、選択的にこの処理を行っても構わない。

また、上記説明では複数回書き換え可能な記録媒体として、フラッシュＲＯＭを内部に持つメモリーカードの様な記録媒体を想定しているが、消去状態で特定のデータ配列になる特性を持ち、且つ物理的なアドレス空間と論理的なアドレス空間を何らかの方式でマッピング制御している様な記録媒体であれば、その種類を問わず本発明の手法を用いた高速な複製処理や書き換え寿命確保の効果が期待できる。

さらに、データとして記録媒体に書き込まれるデータの種類は問わない。

以上のように本実施の形態１によれば、複製を開始する前に複製先記録媒体中のフラッシュＲＯＭを構成する全ブロックについて原則として消去処理を行い、消去状態にする。これにより複製時には複製先記録媒体の物理アドレス空間上に極力多くの消去状態を確保することができる。その後、複製元記録媒体の全領域のデータを読み込みながら、そのデータが複製先記録媒体の消去状態のデータと同じか否かを判断し、同じであれば複製せず、違っていれば複製する。

これにより、複製元記録媒体の論理アドレス空間上で使用されていないか、または使用されていても複製先記録媒体の消去状態と同じであるので複製しなくても良い部分は複製されないため、高速に複製処理が行うことができる。また、上記の様に必要な部分しか書き込まなければ消去状態のままの物理アドレス空間上のブロックが多く残る結果となるので、その後ファイルシステム等を使用して論理的にデータの削除や書換えを実施しても、フラッシュＲＯＭ中の特定のブロックの書き換え回数が著しく多くなるような事態を避けことができる。

本発明の記録媒体複製装置及び記録媒体複製方法は、ファイルシステムの論理的構造に依存せずに高速にデータの複製を行うことができ、複製後の複製先記録媒体の使用時にフラッシュＲＯＭの書き換え寿命を縮める可能性を少なくする記録媒体複製装置及び記録媒体複製方法を提供することができるという優れた効果を有しているため、読み書き可能な記録媒体にコンテンツを予め書き込む場合や、書き換え可能な記録媒体に予めデータを書き込んでおいてこれを機器に組み込み、機器でそのデータを更新したり新たにデータを書き込んだりする際に、記録媒体の書き換え寿命の観点からも非常に有用である。また高速に複製が出来るので、データを複製した記録媒体を大量に作成する様な工業的用途に対しても有用である。

本発明の実施の形態１における記録媒体複製装置を用いたデータ複製処理を示す図 本発明の実施の形態１における記録媒体複製装置を用いたデータ比較検証処理を示す図 記録媒体中の論理アドレス空間と物理アドレス空間の関係を示す図 記録媒体中の論理アドレス空間と物理アドレス空間の使用態様を示す図 データ書き換え時の各アドレス空間の使用態様を示す図

符号の説明

１ 論理アドレス空間
２ セクター
３ クラスタ
４ 物理アドレス空間
５ ブロック
６ クラスタ管理テーブル
７ クラスタ使用中を示す情報
８ 使用中クラスタ
９ 使用中ブロック
１０ 消去状態ブロック
１１ 複製装置
１２ 複製元記録媒体論理アドレス空間
１３ 複製先記録媒体論理アドレス空間
１４ 複製先記録媒体物理アドレス空間
１５ 複製装置読み書き単位（複製時）
１６ 読み書き単位複製処理
１７ 読み書き単位読み飛ばし処理
１８ 論理アドレス空間と物理アドレス空間のマッピング
１９ 消去状態ブロック群
２０ 複製装置読み込み単位（比較検証時）
２１ 不一致部分

Claims (6)

1. 複製元記録媒体から複製先記録媒体へデータを複製する記録媒体複製装置であって、
   前記複製先記録媒体は、物理的なアドレス空間と論理的なアドレス空間をマッピング制御にて管理される記録媒体であり、
   前記複製先記録媒体を消去状態にする複製先記録媒体消去手段と、
   前記複製元記録媒体から所定の読み書き単位毎にデータを読み出す複製元記録媒体データ読出し手段と、
   前記複製元記録媒体データ読出し手段から出力されるデータが消去状態のデータの値と等しいか否かを判断する消去状態データ判断手段と、
   前記消去状態データ判断手段の判断結果が消去状態のデータの値と等しくない旨を示す場合は、前記複製元記録媒体のデータを前記複製先記録媒体の対応する論理アドレスに書き込み、
   判断結果が消去状態のデータの値と等しい旨を示す場合は、前記複製元記録媒体のデータを前記複製先記録媒体の対応する論理アドレスには書き込まずにスキップする
   複製先記録媒体データ書込み手段と、
   を有する記録媒体複製装置。
2. 前記複製先記録媒体消去手段の実行前に、前記複製先記録媒体を消去状態にするか否かを選択する消去処理選択手段を更に有する請求項１記載の記録媒体複製装置。
3. 前記複製先記録媒体からデータを読み出す複製先記録媒体データ読出し手段と、
   前記複製元記録媒体データ読出し手段の出力である全てのデータと前記複製先記録媒体データ読出し手段の出力である全てのデータを比較するデータ比較手段とを更に有し、
   複製時に前記複製先記録媒体に書き込まないでスキップしたアドレスのデータを含めて前記複製先記録媒体中のデータと前記複製元記録媒体中のデータが等しいか否かを確認することを特徴とする請求項１記載の記録媒体複製装置。
4. 複製元記録媒体から複製先記録媒体へデータを複製する記録媒体複製方法であって、
   前記複製先記録媒体は、物理的なアドレス空間と論理的なアドレス空間をマッピング制御にて管理される記録媒体であり、
   
   前記複製先記録媒体を消去状態にする複製先記録媒体消去ステップと、
   前記複製元記録媒体から所定の読み書き単位毎にデータを読み出す複製元記録媒体データ読出しステップと、
   前記複製元記録媒体データ読出しステップの出力であるデータが消去状態のデータの値と等しいか否かを判断する消去状態データ判断ステップと、
   前記消去状態データ判断手段の判断結果が消去状態のデータの値と等しくない旨を示す場合は、前記複製元記録媒体のデータを前記複製先記録媒体の対応する論理アドレスに書き込み、
   判断結果が消去状態のデータの値と等しい旨を示す場合は、前記複製元記録媒体のデータを前記複製先記録媒体の対応する論理アドレスには書き込まずにスキップする複製先記録媒体データ書込みステップと、
   を有する記録媒体複製方法。
5. 前記複製先記録媒体消去ステップの実行前に、前記複製先記録媒体を消去状態にするか否かを選択する消去処理選択ステップを更に有する請求項４記載の記録媒体複製方法。
6. 前記複製先記録媒体からデータを読み出す複製先記録媒体データ読出しステップと、
   前記複製元記録媒体データ読出しステップの出力である全てのデータと前記複製先記録媒体データ読出しステップの出力である全てのデータを比較するデータ比較ステップとを更に有し、
   複製時に前記複製先記録媒体に書き込まないでスキップしたアドレスのデータを含めて前記複製先記録媒体中のデータと前記複製元記録媒体中のデータが等しいか否かを確認できることを特徴とする請求項４記載の記録媒体複製方法。

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