KR100944240B1 - 파일 액세스 속도 향상 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파일 액세스 속도 향상 기술에 관한 것으로, 특히 파일 시스템에 의해 관리되는 FAT 영역에 기록된 클러스터 정보를 효율적으로 압축하여 메모리에 저장함으로써 대용량 저장매체 상의 파일을 빠르게 판독할 수 있는 파일 액세스 속도 향상 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 하드 디스크나 SD 카드 등의 대용량 저장매체에 저장된 파일에 빠르게 접근하여 읽고 재생할 수 있는 효과가 있으며, 저속의 저장매체를 갖는 시스템에 적용하면 매우 큰 성능 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다. 또한, 임베디드 시스템과 같이 한정된 자원 환경의 시스템에 적용할 경우 동영상과 같이 매우 큰 용량의 파일 액세스 속도를 향상시킬 수 있으며, 파일 접근에 사용되는 클러스터 정보를 압축하여 캐시 메모리 등에 저장함으로써 메모리의 크기가 작은 시스템에도 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.
FAT, 클러스터, 파일, 파일 시스템, 압축

Description

파일 액세스 속도 향상 방법{Method for enhancing file access speed}
본 발명은 파일 액세스 속도 향상 기술에 관한 것으로, 특히 파일 시스템에 의해 관리되는 FAT 영역에 기록된 클러스터 정보를 효율적으로 압축하여 메모리에 저장함으로써 대용량 저장매체 상의 파일을 빠르게 판독할 수 있는 파일 액세스 속도 향상 기술에 관한 것이다.
종래의 FAT 파일 시스템에서 하드 디스크나 SD 카드 등의 대용량 저장매체 상의 파일에 접근하기 위해서는 대용량 저장매체 상에서 FAT 영역을 탐색하여 파일에 대한 클러스터를 순차적으로 읽은 후에 해당 클러스터에 접근할 수 있었다.
이때, 파일에 해당되는 데이터는 클러스터 순으로 순차적으로 저장된 것이 아니라 데이터를 읽고 지우는 과정에서 대용량 저장매체 상의 여러 클러스터에 산재하여 저장되어 있으며, FAT 영역을 통해 클러스터 간의 연결 상태를 알고 있어야 파일 전체 데이터를 읽어내는 것이 가능하다.
도 1은 종래 기술에서 대용량 저장매체 상에서 FAT 영역을 검색하여 파일의 위치를 파악한 후 해당 파일에 접근하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도시된 바와 같이, CPU에서 FAT 파일 시스템에 의해 관리되는 대용량 저장매체 상의 파일을 읽기 위해서는 먼저 대용량 저장매체의 특정 영역에 저장되어 있는 FAT 정보를 찾아야 한다. 그리고, FAT 정보로부터 읽으려는 파일을 구성하는 클러스터들을 파악하고 각 클러스터 간의 연결정보를 파악한 후에서야 대용량 저장매체 상에 산재되어 있으며 파일 내용을 담고 있는 각 클러스터에 접근할 수 있다.
FAT 영역을 검색하기 위해서는 먼저 대용량 저장매체 상의 마스터 부트 레코드(MBR : mater boot record)에 접근하여 파티션 정보를 읽어오며, 그 다음에는 파티션 부트 레코드(PBR : partition boot record)에 접근하여 예약 레코드의 섹터 개수를 통해 FAT 영역의 위치를 산출한다.
이처럼 FAT 파일 시스템의 FAT 영역을 찾기 위해서는 일련의 전처리 과정이 필요하며, FAT 영역을 찾은 후에도 파일의 크기가 크고 클러스터가 여러 곳에 산재되어 있다면 클러스터 정보를 수집하는 데에 다소 시간이 소요된다.
또한, 임베디드 시스템 등에 쓰이는 하드웨어 및 자원의 한계로 인해 FAT 파일 시스템의 대용량 저장매체 접근 속도가 느리다면 저장매체 상의 FAT에 접근하는 속도도 느려지며, 특히 FAT 검색의 특성상 순방향 검색은 쉽게 이루어질 수 있으나 역방향 검색의 경우 처음부터 검색이 이루어져야 하므로 역방향 탐색시 파일이 커질수록 파일 접근 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 파일 시스템에 의해 관리되는 대용량 저장매체 상의 파일에 빠르게 접근하여 파일을 읽고 재생할 수 있는 파일 액세스 속도 향상 기술을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 파일 액세스 속도 향상 방법은, (a) 대용량 저장매체 상에 저장된 파일의 물리적 위치 정보가 수록된 파일 클러스터 체인정보를 대용량 저장매체의 특정 영역으로부터 판독하는 단계; (b) 파일 클러스터 체인정보를 압축하여 클러스터 압축정보를 생성하는 단계; (c) 생성된 클러스터 압축정보를 메모리에 저장하는 단계; (d) 대용량 저장매체 상의 파일 데이터 판독시, 메모리에 저장된 클러스터 압축정보를 판독하는 단계; (e) 클러스터 압축정보로부터 판독하려는 파일의 물리적 위치를 구성하는 하나 이상의 클러스터를 인식하는 단계; 및 (f) 대용량 저장매체로부터 파악된 클러스터에 접근하여 파일에 대한 데이터를 판독하는 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면 하드 디스크나 SD 카드 등의 대용량 저장매체에 저장된 파일에 빠르게 접근하여 읽고 재생할 수 있는 효과가 있으며, 저속의 저장매체를 갖 는 시스템에 적용하면 매우 큰 성능 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 임베디드 시스템과 같이 한정된 자원 환경의 시스템에 적용할 경우 동영상과 같이 매우 큰 용량의 파일 액세스 속도를 향상시킬 수 있으며, 파일 접근에 사용되는 클러스터 정보를 압축하여 캐시 메모리 등에 저장함으로써 메모리의 크기가 작은 시스템에도 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 캐시 메모리 상의 클러스터 압축정보를 통해 대용량 저장매체 상의 파일의 위치를 파악한 후 해당 파일에 접근하는 방법을 나타낸 개념도이다.
대용량 저장매체(10)는 하드 디스크, SD 카드, 낸드플래시, MMC 등의 저장매체로서, 파일 시스템에 의해 관리되어 데이터가 클러스터 단위로 저장되며 파일과 폴더 형식으로 계층화되어 저장된다. 일반 휘발성 메모리와 달리 데이터가 영구적으로 저장되며, 파일 시스템에 의해 관리되므로 데이터의 안정적인 관리가 가능하지만 일반 메모리 저장방식에 비해 접근 속도가 느리다는 단점이 있다.
대용량 저장매체(10)의 특정 영역에는 저장된 각 파일을 구성하는 클러스터에 대한 정보가 수록된 FAT 영역이 있으며, FAT 영역에는 파일을 구성하는 클러스터에 대한 정보와 각 클러스터 간의 연결관계에 대한 정보가 수록되어 있다.
메모리(20)는 데이터를 일시적으로 저장할 수 있는 휘발성 메모리로서, 바람 직한 실시예로서는 속도가 빠른 캐시 메모리를 이용한다.
메모리(20)에는 대용량 저장매체(10)의 FAT 영역에 수록된 파일 클러스터 체인정보를 압축하여 생성된 클러스터 압축정보가 저장된다. 이때, 파일 클러스터 체인정보를 압축하여 데이터의 양을 축소하는 방법에 대해서는 이후 도 4, 도 5, 도 6을 통해 보다 자세히 설명하기로 한다.
CPU(30)는 파일의 입출력 및 실행을 제어하는 주기억장치에 해당된다.
CPU(30)는 외부로부터 동영상 재생 등 파일을 실행하기 위해 파일 접근 명령을 받으면 대용량 저장매체(10) 상의 FAT 영역을 탐색하는 대신 메모리(20)에 저장된 클러스터 압축정보를 읽어온다. 그리고, 클러스터 압축정보로부터 원하는 파일에 대응되는 클러스터를 인식하여 대용량 저장매체(10) 상에 있는 해당 클러스터에 접근하여 데이터를 읽어온다.
도 3은 본 발명에 따른 파일 액세스 속도 향상 방법의 전체 동작과정을 나타낸 순서도이다.
먼저, 하드 디스크나 SD 카드 등의 대용량 저장매체에 위치한 FAT 등의 특정 영역으로부터 파일 클러스터 체인정보를 판독한다(ST10). 이때, 파일 클러스터 체인정보에는 대용량 저장매체 상에 저장된 파일의 물리적 위치 정보가 수록되어 있다.
그리고, 파일 클러스터 체인정보를 압축하여 클러스터 압축정보를 생성하고(ST20), 생성된 클러스터 압축정보를 메모리에 저장한다(ST30). 이때, 보다 빠른 성능 향상을 위해서는 캐시 메모리에 클러스터 압축정보를 저장하는 것이 바람직하다.
이때, 파일 클러스터 체인정보를 압축하기 위한 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 동영상 등 파일의 크기가 커질수록 연속된 클러스터들이 많아진다는 점에 착안하여 다음과 같은 압축 방법들이 적용될 수 있다.
예컨대, 해당 파일을 구성하는 클러스터 중에 연속된 클러스터가 존재하는 경우에는, 시작 클러스터, 마지막 클러스터, 연속성을 나타내는 특정 코드의 3가지 정보로 연속된 클러스터를 나타낼 수 있다. 즉, 시작과 끝만 저장하고 그 사이가 연속이라는 표시만 해줌으로써 연속된 모든 클러스터를 나타낼 필요가 없으며, 파일의 크기가 클수록 압축 효율은 높아진다.
비슷한 예로서, 연속된 클러스터의 마지막 클러스터를 표시하는 대신 연속된 클러스터의 개수를 표시함으로써 연속된 클러스터를 압축할 수도 있다.
그런 후에, 파일 실행 또는 파일 재생 등의 원인으로 인해 대용량 저장매체 상의 파일 데이터를 판독해야 하는 경우가 발생하면(ST40), 메모리에 저장된 클러스터 압축정보를 읽어서(ST50), 클러스터 압축정보를 통해 판독대상 파일의 물리적 위치를 구성하는 하나 이상의 클러스터를 인식한다(ST60). 즉, 판독대상 파일을 구성하는 각 클러스터와 해당 클러스터들 간의 연결관계를 파악함으로써 대용량 저장매체 상에 위치한 판독대상 클러스터들의 위치를 파악한다.
이때, 앞서 설명한 압축 단계(ST20)의 예시와 같이 시작 클러스터, 마지막 클러스터, 특정 코드로 연속된 클러스터를 나타내도록 정보가 압축되어 있는 경우 에는, 클러스터 압축정보 중에 특정 코드가 존재하는지 여부를 체크하여 특정 코드와 인접하여 기록된 각 클러스터를 인식하고 클러스터 사이에 위치한 모든 클러스터를 판독 대상 클러스터 중에 순차적으로 포함시킴으로써 연속된 클러스터에 포함된 모든 클러스터를 복원할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 압축 단계(ST20)의 다른 예시와 같이 시작 클러스터, 특정 코드, 연속된 클러스터의 개수로 연속된 클러스터 정보를 압축한 경우에는, 클러스터 압축정보 중에 특정 코드가 존재하는지를 체크하여 특정 코드와 인접하여 기록된 시작 클러스터 및 연속된 클러스터의 개수를 인식하고, 시작 클러스터부터 개수만큼의 연속된 모든 클러스터를 판독 대상 클러스터 중에 순차적으로 포함시킴으로써 연속된 클러스터에 포함된 모든 클러스터를 복원해낼 수 있다.
마지막으로, 대용량 저장매체로부터 앞서 과정을 통해 파악된 클러스터에 접근하여 파일에 대한 데이터를 판독함(ST70)으로써, 원하는 파일에 대한 접근이 이루어진다.
추가로, 대용량 저장매체 상에 신규 파일을 저장하는 경우에는, 신규 파일이 저장되는 물리적 위치 정보를 수록한 클러스터 압축정보를 앞서 설명한 바와 같은 과정을 거쳐 생성하여 메모리에 저장한다.
또한, 대용량 저장매체로부터 파일을 삭제하는 경우에는, 메모리에 저장된 클러스터 압축정보로부터 삭제되는 파일에 대응되는 클러스터 정보를 삭제함으로써 클러스터 압축정보가 현재의 파일 정보를 유지하도록 한다.
도 4는 도 3의 클러스터 압축정보 생성단계(ST20)에서 클러스터 압축정보를 생성하는 제 1 실시예를 나타낸 예시도이다.
대용량 저장매체 상의 클러스터 5, 6, 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19에 파일 내용이 수록되어 있으며, 클러스터 5~9, 13~19 구간은 연속된 구간임을 알 수 있다.
이때, 해당 클러스터 번호를 모두 표시할 필요 없이 연속임을 알리는 특정 코드(0xFFFC)를 사용함으로써 시작 클러스터와 마지막 클러스터를 이용하여 연속된 구간의 클러스터를 모두 표시할 수 있다.
파일 시스템이 FAT 12, FAT 16의 경우에는 특정 코드로서 2바이트 코드인 0xFFFC가 쓰일 수 있지만, FAT 32의 경우에는 4바이트 코드로서 0xFFFFFFFC가 쓰일 수 있다.
도 5는 도 3의 클러스터 압축정보 생성단계(ST20)에서 클러스터 압축정보를 생성하는 제 2 실시예를 나타낸 예시도이다.
연속된 클러스터를 표시하기 위해 마지막 클러스터 대신 연속된 클러스터의 개수를 표시하는 방법으로서, 예컨대 클러스터 5~9 구간의 경우 5, 0xFFFC, 5라고 표시함으로써 시작 클러스터를 포함하여 총 5개의 클러스터 5, 6, 7, 8, 9를 모두 표시하는 효과를 가져올 수 있다.
도 6은 도 3의 클러스터 압축정보 생성단계(ST20)에서 클러스터 압축정보를 생성하는 제 3 실시예를 나타낸 예시도이다.
도 5의 연속된 클러스터 개수를 표시하는 방법을 약간 변형한 경우로서, 시작 클러스터를 제외한 연속된 클러스터 개수를 표시함으로써 데이터의 양을 좀 더 축소하는 것이 가능하다. 예컨대 클러스터 5~9 구간의 경우 5, 0xFFFC, 4라고 표시함으로써 시작 클러스터를 제외하고 이후 4개의 클러스터가 연속됨을 나타낼 수 있다.
이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에서 대용량 저장매체 상에서 FAT 영역을 검색하여 파일의 위치를 파악한 후 해당 파일에 접근하는 방법을 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 캐시 메모리 상의 클러스터 압축정보를 통해 대용량 저장매체 상의 파일의 위치를 파악한 후 해당 파일에 접근하는 방법을 나타낸 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 파일 액세스 속도 향상 방법의 전체 동작과정을 나타낸 순서도,
도 4는 도 3의 클러스터 압축정보 생성단계(ST20)에서 클러스터 압축정보를 생성하는 제 1 실시예를 나타낸 예시도,
도 5는 도 3의 클러스터 압축정보 생성단계(ST20)에서 클러스터 압축정보를 생성하는 제 2 실시예를 나타낸 예시도,
도 6은 도 3의 클러스터 압축정보 생성단계(ST20)에서 클러스터 압축정보를 생성하는 제 3 실시예를 나타낸 예시도이다.

Claims (7)

  1. (a) 대용량 저장매체 상에 저장된 파일의 물리적 위치 정보가 수록된 파일 클러스터 체인정보를 상기 대용량 저장매체의 특정 영역으로부터 판독하는 단계;
    (b) 상기 파일 클러스터 체인정보를 압축하여 클러스터 압축정보를 생성하는 단계;
    (c) 상기 생성된 클러스터 압축정보를 메모리에 저장하는 단계;
    (d) 상기 대용량 저장매체 상의 파일 데이터 판독시, 상기 메모리에 저장된 클러스터 압축정보를 판독하는 단계;
    (e) 상기 클러스터 압축정보로부터 판독 대상 파일의 물리적 위치를 구성하는 하나 이상의 클러스터를 인식하는 단계; 및
    (f) 상기 대용량 저장매체로부터 상기 파악된 클러스터에 접근하여 상기 파일에 대한 데이터를 판독하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 파일 액세스 속도 향상 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 연속된 클러스터가 존재하는 경우 시작 클러스터, 마지막 클러스터, 연속성을 나타내는 특정 코드의 3가지 정보로 상기 연속된 클러스터를 압축하여 클러스터 압축정보를 생성하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하 는 파일 액세스 속도 향상 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 (e) 단계는, 상기 클러스터 압축정보 중에 특정 코드가 존재할 경우 상기 특정 코드와 인접하여 기록된 각 클러스터를 인식하고 상기 클러스터 사이에 위치한 모든 클러스터를 판독 대상 클러스터 중에 순차적으로 포함시키는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파일 액세스 속도 향상 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 연속된 클러스터가 존재하는 경우 시작 클러스터, 연속성을 나타내는 특정 코드, 연속된 클러스터의 개수의 3가지 정보로 상기 연속된 클러스터를 압축하여 클러스터 압축정보를 생성하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파일 액세스 속도 향상 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 (e) 단계는, 상기 클러스터 압축정보 중에 특정 코드가 존재할 경우 상기 특정 코드와 인접하여 기록된 시작 클러스터 및 연속된 클러스터의 개수를 인식하고, 상기 시작 클러스터부터 상기 연속된 클러스터의 개수만큼의 연속된 모든 클러스터를 판독 대상 클러스터 중에 순차적으로 포함시키는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 파일 액세스 속도 향상 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 대용량 저장매체 상에 신규 파일 저장시 상기 파일이 저장되는 물리적 위치 정보를 수록한 클러스터 압축정보를 생성하여 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하여 구성되는 파일 액세스 속도 향상 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 대용량 저장매체로부터 파일 삭제시 상기 메모리에 저장된 클러스터 압축정보로부터 상기 삭제되는 파일에 대응되는 클러스터 정보를 삭제하는 단계를 더 포함하여 구성되는 파일 액세스 속도 향상 방법.
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