KR100644598B1 - 기록 매체의 데이터 공간 관리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기록 매체의 데이터 공간 관리 방법이 개시되어 있다. 본 발명은 데이터 공간을 소정수의 고정된 크기의 데이터 블록으로 나누고, 각각의 파일에 의해 점유된 데이터 블록들을 하나의 파일당 하나씩의 연결 리스트로 구성하고, 기록 매체상에 존재하는 모든 데이터 블록들 중 어떤 파일에도 사용되고 있지 않은 자유 데이터 블록들을 하나의 자유 블록 연결 리스트로 구성함으로서, 파일에 데이터를 기록할 때 새로운 데이터 저장 공간이 필요하면 자유 블록 연결 리스트내의 앵커 블록 식별자가 가리키고 있는 데이터 블록을 할당해서 기록 동작을 실시간으로 동작시킬 수 있고, 파일 삭제시 해당 파일에 의해 점유되었던 데이터 블록들을 자유 블록 연결 리스트의 맨 끝으로 반납하여 특정 물리적인 영역에 대한 반복적인 사용으로 인한 기록 매체의 물리적인 열화를 최소화할 수 있다.

Description

기록 매체의 데이터 공간 관리 방법{Method of managing data area of recording medium}

도 1은 본 발명에서 사용되는 용어인 익스텐트를 설명하기 위한 도면이다.

도 2의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 의한 기록 매체의 데이터 공간 관리 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 기록 매체의 데이터 공간 관리 방법에 관한 것으로, 특히 멀티미디어 스트림에 대응하는 실시간 파일 시스템을 위한 기록 매체의 데이터 공간 관리 방법에 관한 것이다.

오디오 및/또는 비디오(A/V) 신호를 포함하는 멀티미디어 신호는, 문서 또는 악보와 같이 기호(symbol)로 표현되는 신호에 비해 정보량이 현저히 많다. 따라서, 문서 또는 악보 정보에 대한 저장 방식이 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 급속하게 전환되어 온 반면, 멀티미디어 정보의 경우는 디지털화가 상대적으로 더디게 진행되어 왔다. 그리하여 문서 작업은 워드 프로세서 등을 활용하여 디지털 방식으로 처리하는 경우가 많지만 A/V 신호에 대해서는 아날로그 기록 매체인 테이프를 주로 활용하였다. 그러나, 최근 멀티미디어 정보를 효율적으로 압축하여 그 정보량을 획기적으로 줄이는 방법들이 많이 개발되었고, 또한 디지털 기록 매체의 용량에 비해 단가가 급속히 떨어지면서 점차 A/V 신호도 디지털 기록 매체를 이용하여 기록하고 재생하는 방식이 확산되고 있다.

디지털 기록 매체 중에서 특히 랜덤 억세스(random access)를 지원하는 디스크는 기록 데이터를 파일 단위로 관리한다. 파일 시스템은 디스크상에 물리적으로 분산되어 기록된 데이터를 응용(application)상에서 파일이라는 일차원적인 논리적 개체로써 취급될 수 있도록 한다. 파일 시스템이란 상기와 같은 목적을 위해 기록 데이터의 물리적인 위치 정보를 포함하는 일련의 부가 데이터의 자료 구조 및 이들 자료 구조를 효율적으로 관리하기 위한 알고리듬을 포괄적으로 지칭한다.

멀티미디어 스트림을 기록하는 디스크 매체에 탑재되는 파일 시스템은, 일반적인 디지털 데이터 처리 시스템에 장착되는 범용 파일 시스템과 비교할 때, 기록 대상인 데이터의 특성이 다르기 때문에 파일 관리를 위한 부가 데이터의 구조 및 이를 관리하는 파일 시스템 관리 알고리듬이 달라야 한다. 특히 멀티미디어 데이터는 그 특성상 데이터를 기록할 때와 읽어낼 때, 정해진 시간 내에 정해진 양만큼의 데이터를 처리해야 하는 시간적 제약이 있기 때문에 파일 시스템은 실시간 특성을 가질 필요성이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 시간 제약이 있는 멀티미디어 데이터를 처리하는 파일 시스템에서 실시간 응답 특성을 구현하기 위하여, 데이터 입출력시 실시간으 로 기록 매체의 데이터 공간을 관리하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 디스크 매체의 물리적인 기록 영역을 사용 빈도수가 골고루 사용하는 데이터 공간 관리 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 기록 매체의 데이터 공간 관리 방법은 오디오 및/또는 비디오 데이터를 디지털 데이터의 형태로 표현하는 멀티미디어 스트림을 랜덤 억세스가 가능한 기록 매체에 기록 및/또는 재생하는 장치에 장착되는 파일 시스템에서의 데이터 공간을 관리하는 방법에 있어서: 데이터 공간을 소정수의 고정된 크기의 데이터 블록으로 나누고, 각각의 파일에 의해 점유된 데이터 블록들을 하나의 파일당 하나씩의 연결 리스트로 구성해서 기록 매체상의 소정 영역에 기록하는 단계 및 기록 매체상에 존재하는 모든 데이터 블록들 중 어떤 파일에도 사용되고 있지 않은 자유 데이터 블록들을 하나의 자유 블록 연결 리스트로 구성해서 소정 영역에 기록하는 단계를 포함함을 특징으로 하고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 기록 매체의 데이터 공간 관리 방법의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 데이터 공간 관리 방법을 설명하기 전 본 발명에서 사용되는 용어인 익스텐트(Extent)는 디스크 공간 상에서 물리적으로 연속된 최소한의 데이터 저장 공간을 의미하며, 본 발명에 의한 파일 시스템에서 모든 익스텐트는 동일한 저장 용량을 가진 디스크상의 영역을 나타낸다. 도 1에 도시된 익스텐트(10)는 좌, 우로 하나씩의 화살표를 가지는 데, 이 중 우측의 것(11)은 해당 익스텐트의 [ 다음 익스텐트]를, 좌측의 것(12)은 해당 익스텐트의 [이전 익스텐트]를 각각 가리키는 포인터이다.

도 2의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 의한 기록 매체의 데이터 공간 관리 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 각각 포맷 직후, 하나의 파일 생성, 두 번째 파일 생성, 첫 번째 생성된 파일의 삭제시 데이터 공간을 관리하기 위한 정보를 중심으로 설명한다. 도 2의 (a) 내지 (d)에 도시된 각 블록은 익스텐트를 의미한다.

도 2의 (a)는 파일 시스템을 초기화한 직후, 즉, 일반적으로 포맷팅(formatting)이라고 불리는 동작이 수행된 직후의 익스텐트 연결 리스트 상태를 나타내고 있다. 익스텐트 연결 리스트는 디스크상의 모든 익스텐트들간의 연결(link) 정보를 보관하고 있는 데이터 구조로서, 파일 시스템을 초기화한 직후 <자유 익스텐트 연결 리스트 앵커(free extent linked list anchor)>가 가리키는 익스텐트를 출발점으로 하여 물리적으로 디스크상의 마지막 위치에 존재하는 익스텐트까지를 전부 포함하는 하나의 커다란 일차원 연결 리스트가 형성된다.

여기서, 도 2의 (a) 내지 (d)에 도시된 바와 같이 <자유 익스텐트 연결 리스트 앵커>값은 계속 이동함을 알 수 있다. 참고로, 파일 시스템상에서 데이터가 디스크상에 기록되는 도중에 현재까지 할당되어 데이터가 기록되고 있던 익스텐트가 가득차게 되어 새로운 익스텐트를 할당해야만 하는 시점이 되면 <자유 익스텐트 연결 리스트 앵커>가 가리키고 있는 익스텐트가 해당 파일의 다음 데이터 기록 공간으로 제공됨과 동시에 해당 익스텐트는 더 이상 자유 익스텐트가 아니므로 <자유 익스텐트 연결 리스트 앵커>는 자유 블록들을 위한 연결 리스트 상에서 방금 파일 을 위해 할당된 익스텐트의 다음 익스텐트를 가리키도록 갱신된다.

도 2의 (b)는 최초의 파일 하나가 생성된 후, 최초 파일의 데이터가 2개의 익스텐트에 의해 보관되어 있는 상태를 나타내고 있다.

파일 시스템상에 존재하는 모든 파일들은 각각 하나씩의 연결 리스트를 소유한다. 즉, 각각의 파일들은 자신이 소유하는 익스텐트 연결 리스트의 최초 익스텐트의 식별자 정보(ID)를 기억하고 있다가 응용이 해당 파일의 데이터를 억세스하고자 할 때, 파일 시스템은 그 파일의 데이터가 기록되어 있는 매체상의 위치로 찾아가기 위해 익스텐트 ID에 기입되어 있는 값을 참조한다. 이렇게 파일의 첫 번째 익스텐트가 찾아지면 두 번째 익스텐트부터 그 이후의 익스텐트들의 위치는 해당 파일의 연결 리스트를 참조하여 찾아갈 수 있다.

즉, 첫 번째 익스텐트 식별자(FIRST_EXT_IDs)는 파일 시스템상에 존재하는 모든 파일의 최초 익스텐트의 ID를 기억하고 있는 정보로서, 예를 들어 FIRST_EXT_IDs[N]은 파일 ID가 N인 파일에 속한 모든 익스텐트로 구성되는 익스텐트 연결 리스트의 최초 익스텐트 ID가 된다. 따라서, 도 2의 (b)에 도시된 FIRST_EXT_IDs[0]은 파일 ID가 0인 파일의 익스텐트 연결 리스트 중 최초 익스텐트의 ID가 되고, 이 값이 1이므로 파일 ID가 0인 파일은 첫 번째 익스텐트에서 시작되어 두 번째 익스텐트에서 끝남을 알 수 있다. <자유 익스텐트 연결 리스트 앵커>는 어떤 파일에 의해서도 사용되어 지지 않는 자유 익스텐트들로 구성되는 연결 리스트의 맨 처음 진입점(도 2의 (b)에서는 세 번째 익스텐트)을 가리키고 있다.

도 2의 (c)는 두 번째 파일, 즉 파일 ID가 1인 파일이 추가로 생성된 후, 해 당 파일에 의해 디스크 공간 중 하나의 익스텐트가 점유되어 있는 상황을 나타내고 있다. 두 번째 파일의 선두 익스텐트는 도 2의 (b)에 도시된 <자유 익스텐트 연결 리스트 앵커>가 가리키던 익스텐트임을 알 수 있다.

도 2의 (d)는 생성된 두 개의 파일 중에서 첫 번째로 생성된 파일이 삭제된 경우의 연결 리스트의 상태를 나타낸다. 파일에 의해 점유되었다가 파일 시스템으로 반환된 2개의 익스텐트는 자유 익스텐트 연결 리스트의 끝 부분으로 편입된다. 반환되는 익스텐트들은 자유 익스텐트 연결 리스트의 맨 뒷부분으로 보내는 것은 해당 익스텐트들이 가리키는 디스크상의 물리적인 위치가 새로운 파일의 저장 공간으로 사용되는 것을 최대한 지연시킴으로써 특정 디스크 공간의 반복적인 사용에 의한 디스크의 물리적인 손상 가능성을 최대한 줄여주기 위함이다.

상술한 바와 같은 익스텐트 관리 방법을 사용하여 파일 시스템을 기록할 때 실시간으로 동작하도록 하고, 파일에 의해 사용되는 디스크의 물리적인 기록 영역을 사용 빈도수를 골고루 사용할 수 있도록 하여 특정 영역에 대한 반복적인 사용으로 인한 디스크 매체의 물리적인 손상을 최소화한다.

본 발명은 파일 시스템상에서 관리되는 모든 익스텐트들이 연결 리스트로 묶여 있기 때문에, 파일에 데이터를 기록하는 도중에 응용이 새로운 데이터 저장 공간의 할당을 파일 시스템 측에 요청하면 파일 시스템은 별도의 탐색 프로세스를 거치지 않고, 바로 <자유 익스텐트 연결 리스트 앵커>가 가리키고 있던 익스텐트를 해당 파일에 할당해주면 되기 때문에 기록시 파일 시스템의 동작이, 파일 시스템의 상태에 관계없이 항상 일정한 시간 이하로 보장될 수가 있으며, 따라서 실시간 동 작을 수행한다고 볼 수 있다.

반면, 기존의 파일 시스템들은 기록시 익스텐트 할당의 속도를 빠르게 하기 위하여 자유 익스텐트를 바이너리 트리(binary tree)의 형태로 관리하기는 하지만 바이너리 트리 탐색은 탐색 속도를 일정한 스텝수 이하로 보장해 주지 못하고 단지 탐색 속도를 다소 빠르게 해 주는 정도에 그치기 때문에 실시간 동작이라고 볼 수는 없다.

한편, 원래 어떤 파일에 의해 사용되고 있던 익스텐트가 해당 파일 삭제 동작에 의해 자유 익스텐트 리스트로 반납될 때, 본 발명에 의한 파일 시스템은 연결 리스트로 자유 익스텐트 정보를 관리하기 때문에 해당 익스텐트들을 기존의 다른 자유 익스텐트들에 비해 가장 늦게 사용되도록 보장해줄 수 있다. 이러한 속성 때문에 본 발명에 의한 파일 시스템으로 제어되는 디스크는 전체 물리적인 영역에 대한 사용 빈도수가 확률적으로 평활화될 수 있고, 이에 따라 특정 물리적인 영역에 대한 반복적인 사용으로 인한 디스크 매체의 물리적인 열화를 최소화할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 파일 시스템을 기록할 때 실시간으로 동작하고, 특정 물리적인 영역에 대한 반복적인 사용으로 인한 기록 매체의 물리적인 열화를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 오디오 및/또는 비디오 데이터를 디지털 데이터의 형태로 표현하는 멀티미디 어 스트림을 랜덤 억세스가 가능한 기록 매체에 기록 및/또는 재생하는 장치에 장착되는 파일 시스템에서의 데이터 공간을 관리하는 방법에 있어서:

   (a) 상기 데이터 공간을 소정수의 고정된 크기의 데이터 블록으로 나누고, 각각의 파일에 의해 점유된 데이터 블록들을 하나의 파일당 하나씩의 연결 리스트로 구성해서 상기 기록 매체상의 소정 영역에 기록하는 단계; 및

   (b) 상기 기록 매체상에 존재하는 모든 데이터 블록들 중 어떤 파일에도 사용되고 있지 않은 자유 데이터 블록들을 하나의 자유 블록 연결 리스트로 구성해서 상기 소정 영역에 기록하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 소정 영역은 파일 시스템 정보 영역인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 자유 블록 연결 리스트에는 진입점을 가리키는 앵커 블록 식별자(ID)를 포함하며, 상기 (a) 단계는

   (a1) 상기 파일 시스템상에서 파일에 데이터를 기록하는 도중 새로운 데이터 블록을 할당할 필요가 있을 때는 앵커 블록 ID가 가리키고 있는 자유 데이터 블록을 해당 파일로 할당시키고, 상기 앵커 블록 ID를 상기 자유 블록 연결 리스트상에서 방금 파일에 할당된 블록의 다음 데이터 블록의 ID로 갱신하는 단계를 더 포함하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 방법은

   (c) 파일 시스템에서 어느 하나의 파일이 삭제되면 해당 파일에 의해 점유되었던 데이터 블록들은 상기 자유 블록 연결 리스트의 맨 끝으로 반납시키는 단계를 더 포함하여,

   상기 기록 매체의 물리적인 영역의 사용 빈도수를 평활화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 각 파일들은 해당 파일의 최초 데이터 블록의 ID를 가지며, 상기 (a) 단계는,

   (a1) 상기 해당 파일의 최초 데이터 블록의 ID를 참조하여 해당 파일의 첫 번째 데이터 블록을 억세스하는 단계; 및

   (a2) 해당 파일의 두 번째 데이터 블록부터 그 이후의 데이터 블록들의 위치는 해당 파일의 연결 리스트를 참조해서 억세스하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 오디오 및/또는 비디오 데이터를 디지털 데이터의 형태로 표현하는 멀티미디어 스트림을 랜덤 억세스가 가능한 기록 매체에 기록 및/또는 재생하는 장치에 장착되는 파일 시스템에서의 데이터 공간을 관리하는 방법에 있어서:

   (a) 초기화 직후, 상기 데이터 공간을 소정수의 고정된 크기의 데이터 블록으로 나누고, 나누어진 데이터 블록들은 어떤 파일에도 사용되고 있지 않은 자유 데이터 블록이 되고, 이 자유 데이터 블록들을 하나의 자유 블록 연결 리스트로 구성해서 상기 기록 매체상의 소정 영역에 기록하는 단계를 포함하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 소정 영역은 파일 시스템 정보 영역인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 방법은

   (b) 기록에 의해 파일들이 생성되면 생성된 각각의 파일에 의해 점유된 데이터 블록들을 하나의 파일당 하나씩의 연결 리스트로 구성해서 상기 소정 영역에 기록하는 단계를 더 포함하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 자유 블록 연결 리스트에는 진입점을 가리키는 앵커 블록 식별자(ID)를 포함하며, 상기 (b) 단계는

   (b1) 상기 파일 시스템상에서 파일에 데이터를 기록하는 도중 새로운 데이터 블록을 할당할 필요가 있을 때는 앵커 블록 ID가 가리키고 있는 자유 데이터 블록을 해당 파일로 할당시키고, 상기 앵커 블록 ID를 상기 자유 블록 연결 리스트상에서 방금 파일에 할당된 블록의 다음 데이터 블록의 ID로 갱신하는 단계를 더 포함하는 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 방법은

    (c) 파일 시스템에서 어느 하나의 파일이 삭제되면 해당 파일에 의해 점유되었던 데이터 블록들은 상기 자유 블록 연결 리스트의 맨 끝으로 반납시키는 단계를 더 포함하여,

    상기 기록 매체의 물리적인 영역의 사용 빈도수를 평활화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 (b) 단계에서 생성된 각 파일들은 해당 파일의 최초 데이터 블록의 ID를 가지며,

    (c) 상기 해당 파일의 최초 데이터 블록의 ID를 참조하여 해당 파일의 첫 번째 데이터 블록을 억세스하는 단계; 및

    (d) 해당 파일의 두 번째 데이터 블록부터 그 이후의 데이터 블록들의 위치는 해당 파일의 연결 리스트를 참조해서 억세스하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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