TWI486768B - 檔案系統預提取的方法與電子裝置以及啟動方法 - Google Patents

Description

檔案系統預提取的方法與電子裝置以及啟動方法

本發明是有關於一種檔案系統預提取方法與電子裝置以及啟動方法，且特別是有關於一種在啟動多個作業系統(operating system；OS)期間的檔案系統預提取方法、執行所述方法的電子裝置以及對應啟動方法。

現今的移動裝置例如智慧型手機、平板電腦(tablet computer)、個人數位助理(personal digital assistant；PDA)、遊樂器(game console)等可能包含多個處理器。多個處理器可執行多個作業系統。舉例來說，主處理器可執行提供應用程序以及圖形用戶界面以服務用戶的主作業系統，而輔助處理器可執行嵌入式作業系統以控制週邊裝置，例如移動裝置的無線通信模組。

在典型多處理器移動裝置中，處理器可根據不同時脈頻率來操作，且作業系統可具有不同複雜程度。因此，每個處理器用來啟動(boot up)對應作業系統的時間不同。當多處理器移動裝置的電源接通時，每個處理器開始啟動其作業系統。處理器必須執 行啟動狀態同步以建立處理器之間的通信機制，且使作業系統的啟動狀態同步，來確保多處理器多系統移動裝置的正確啟動。

在啟動狀態同步之後，在主處理器上運行的主作業系統將啟動主作業系統所需的資料從較慢的非揮發性(non-volatile)儲存裝置(例如，快閃記憶體)複製到較快的揮發性(volatile)儲存裝置(例如，動態隨機存取記憶體(dynamic random-access memory；DRAM))。主作業系統在其啟動程序期間存取儲存在揮發性儲存裝置中的上述資料。

啟動主作業系統的瓶頸通常在從非揮發性儲存裝置到揮發性儲存裝置的上述資料複製時發生。舉例來說，資料複製可佔據移動裝置的總啟動時間的40%。

因此，本發明涉及檔案系統預提取的方法與電子裝置以及啟動方法。本發明可透過交錯等待啟動狀態同步與從非揮發性儲存裝置到揮發性儲存裝置的資料複製的時間來縮短具有多個處理器以及多個作業系統的電子裝置的啟動時間。

本發明的檔案系統預提取方法適用於包含揮發性儲存裝置、非揮發性儲存裝置以及多個處理器與多個作業系統的電子裝置。所述方法包含以下步驟：當非揮發性儲存裝置中的第一靜態備份表並非空的時，將第一靜態備份表中的所有資料複製到揮發性儲存裝置中的第二靜態備份表；檢查第一靜態備份表是否包含 非揮發性儲存裝置的靜態分區中用於啟動作業系統其中一者的所有所需資料；當第一靜態備份表不包含靜態分區中的所有所需資料時，將靜態分區中剩餘的所需資料的一部分複製到第一靜態備份表以及第二靜態備份表；當多個作業系統的啟動狀態同步尚未完成時，返回到檢查第一靜態備份表是否包含靜態分區中所有的所需資料的步驟。

本發明可實施檔案系統預提取的電子裝置包含揮發性儲存裝置、非揮發性儲存裝置以及多個處理器。所述多個處理器可執行多個作業系統。上述多個處理器中的一者為主處理器且其它處理器為輔助處理器。主處理器耦接到揮發性儲存裝置、非揮發性儲存裝置以及輔助處理器。主處理器執行檔案系統預提取方法。

本發明另提供一種用於包含至少兩個處理器之電子裝置的啟動方法。所述至少兩個處理器執行至少兩個作業系統(OS)。所述啟動方法包含以下步驟：對所述電子裝置通電；平行地執行對應於至少兩個處理器的系統啟動程序；判斷至少兩個處理器中的第一處理器是否完成系統啟動程序；當至少兩個處理器中的第二處理器仍在啟動時，將資料檔案的至少第一部分從第一儲存單元載入到第二儲存單元；判斷第二處理器是否完成系統啟動程序；當第二處理器完成系統啟動程序時，由第一處理器執行對應於資料檔案的作業系統啟動程序。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

110‧‧‧主處理器

120‧‧‧輔助處理器

240‧‧‧揮發性儲存裝置

250‧‧‧非揮發性儲存裝置

300‧‧‧電子裝置

310‧‧‧主處理器

315‧‧‧主作業系統

320‧‧‧輔助處理器

325‧‧‧作業系統

340‧‧‧非揮發性儲存裝置

342‧‧‧靜態備份表

346‧‧‧靜態分區

348‧‧‧動態分區

350‧‧‧揮發性儲存裝置

352‧‧‧靜態備份表

354‧‧‧動態預提取表

405~455‧‧‧方法步驟

圖1繪示本發明實施例之可實施檔案系統預提取的電子裝置的示意圖。

圖2繪示本發明實施例的檔案系統預提取的記憶體配置的示意圖。

圖3繪示本發明另一實施例之可實施檔案系統預提取的電子裝置的示意圖。

圖4繪示本發明實施例的檔案系統預提取方法的流程圖。

首先請參看圖1，其描繪本發明實施例的檔案系統預提取的圖式。在啟動電子裝置時，主處理器110以及輔助處理器120分別載入作業系統1以及作業系統2。在完成載入作業系統後，處理器接著建立自己的檔案系統。檔案系統儲存在非揮發性儲存裝置中，且將被複製到具有較快存取速度的揮發性儲存裝置中以改善性能。然而，主處理器110以及輔助處理器120的啟動進程可能不同步。如圖1中可觀察到，輔助處理器120花較長時間來載入作業系統2。因此，主處理器110可在輔助處理器120完成作業系統2的載入之前，將電子裝置的檔案系統的映像(其可包含用以配置電子裝置的必要信息)從非揮發性儲存裝置預提取到揮發 性儲存裝置。在本發明的實施例中，主處理器110可一次將一個固定大小的檔案系統(例如，一次N個位元組)預提取到揮發性儲存裝置內的預定義記憶體空間，N的大小可為預定義的或動態地改變的，且預定義記憶體空間經分配以僅用於預提取。當輔助處理器120完成作業系統2的載入，且向主處理器110發送狀態同步信號時，檔案系統的預提取可終止。

在主處理器110與輔助處理器120之間的啟動過程同步之後，主處理器110可繼續進行一般的檔案系統建立。由於檔案系統的某部分已被預提取，因此主處理器110可繼續在揮發性儲存裝置中執行命中/未命中測試，且將檔案系統的尚未預提取(未命中)的其它部分從非揮發性儲存裝置存取到揮發性儲存裝置中。當電子裝置斷電時，檔案系統的映像在正常程序中所提取的部分將從揮發性儲存裝置抹除，因此需要在下一啟動程序中再次從非揮發性儲存裝置存取。應注意，檔案系統的映像的預提取部分將不會從揮發性儲存裝置抹除，且在電子裝置的下一啟動時，主處理器110可繼續將檔案系統的其它部分從非揮發性儲存裝置預提取到揮發性儲存裝置。因此，在每次電子裝置通過啟動過程通電之後，建立檔案系統所需的時間將減少。

圖2繪示本發明實施例的預提取記憶體的示意圖。非揮發性儲存裝置250可儲存OS 1啟動資料、檔案系統的映像、用戶資料以及OS 1啟動資料的一部分的副本。揮發性儲存裝置240配置有用於儲存預提取資料的預定義記憶體空間，預提取資料包括 檔案系統的映像以及OS 1啟動資料的部分。可記錄揮發性儲存裝置240中已填充了預提取資料的位址範圍，且在下一預提取操作時，主處理器110可繼續將預提取資料儲存到預定義記憶體空間的下一位置。

圖3繪示本發明實施例之可實施檔案系統預提取的電子裝置300的示意圖。電子裝置300可為移動裝置，例如智慧型手機、個人數位助理(PDA)、平板電腦、遊樂器或媒體播放器等。或者，電子裝置300可為包含執行多個作業系統的多個處理器的任何電子裝置。

電子裝置300包含揮發性儲存裝置350、非揮發性儲存裝置340、主處理器310以及輔助處理器320。揮發性儲存裝置350的存取速度比非揮發性儲存裝置340的存取速度快。揮發性儲存裝置350可為隨機存取記憶體(random-access memory；RAM)。非揮發性儲存裝置340可為硬碟、記憶卡(memory stick)、儲存卡、快閃記憶體或嵌入式多媒體卡(embedded multimedia card；eMMC)。

主處理器310執行電子裝置300的主作業系統315。主作業系統315提供可供用戶存取的應用程序以及圖形用戶界面。輔助處理器320執行另一作業系統325以用於執行特定功能。作業系統325可控制電子裝置300的一部分硬體。主處理器310耦接至揮發性儲存裝置350、非揮發性儲存裝置340以及輔助處理器320。

非揮發性儲存裝置340包含靜態分區(partition)346以及動態分區348。靜態分區346以及動態分區348包含主作業系統315的檔案系統。靜態分區346儲存作業系統315的資料，例如，作業系統315的應用程序、裝置驅動程序以及軟體程式庫(software library)。靜態分區346中的資料不可改變(唯讀)，這意味每次主作業系統315啟動時，靜態分區346中的資料始終相同。另一方面，動態分區348儲存電子裝置300的用戶資料，例如用戶建立的文件或用戶下載的資料。動態分區348中的資料可改變，這意味用戶可修改所述資料。因此，每次主作業系統315啟動時，動態分區348中的資料可不同。

非揮發性儲存裝置340包含靜態備份表342，而揮發性儲存裝置350包含另一靜態備份表352。靜態備份表342以及352皆用以儲存靜態分區346中用於啟動主作業系統315的所有所需資料。揮發性儲存裝置350包含動態預提取表354，動態預提取表354用以儲存在動態分區348中用於啟動主作業系統315的所有所需資料。

在本發明的一些其它實施例中，電子裝置300可包含兩個以上處理器。在這種一般狀況下，處理器的其中一者為主處理器且其它處理器為輔助處理器。主處理器以及輔助處理器的每一者皆可執行作業系統。主處理器耦接到電子裝置300的揮發性儲存裝置、非揮發性儲存裝置以及輔助處理器中的每一者。

主作業系統315需要用於其啟動程序的一些資料，例如 應用程序、裝置驅動程序以及軟體庫。所需資料的一部分儲存在靜態分區346中且另一部分儲存在動態分區348中，這些所需資料必須從非揮發性儲存裝置340複製到揮發性儲存裝置350，以供主作業系統315對其進行存取。由於主處理器310的速度比輔助處理器320的速度快，因此主處理器310有一些時間來將用於啟動主作業系統315的所需資料從分區346以及348預提取到表342、352以及354中，同時等待輔助處理器320完成作業系統315以及325的啟動狀態同步。所需資料的預提取可由圖4所示的檔案系統預提取方法來執行。

圖4繪示本發明實施例的檔案系統預提取方法的流程圖。檔案系統預提取方法可由包含非揮發性儲存裝置、揮發性儲存裝置、多個處理器以及多個作業系統的電子裝置的主處理器(例如，電子裝置300的主處理器310)執行。在電子裝置300的電源接通後，主處理器310完成其自身的初始化，且接著開始啟動主作業系統315。此時主處理器310執行檔案系統預提取方法。

下文敍述檔案系統預提取方法的流程。在步驟405，檢查非揮發性儲存裝置340中的靜態備份表342是否為空的。當靜態備份表342為空的時，流程進行到步驟420。當靜態備份表342並非空的時，流程進行到步驟410。在步驟410處，將靜態備份表342中的所有資料複製到揮發性儲存裝置350中的靜態備份表352，儲存在靜態備份表352中的資料將用於主作業系統315的啟動程序。

接下來，在步驟415處，檢查靜態備份表342是否包含靜態分區346中用於啟動主作業系統315所有的所需資料。當靜態備份表342已包含靜態分區346中所有的所需資料時，流程進行到步驟425。當靜態備份表342不包含靜態分區346中所有的所需資料時，流程進行到步驟420以將靜態分區346中剩餘的所需資料的一部分複製到靜態備份表342及352兩者。同步地執行所需資料從靜態分區346到靜態備份表342以及352中每一者的預提取。當將一段所需資料從靜態分區346複製到靜態備份表342時，同一段所需資料也同時被複製到靜態備份表352。

接下來，在步驟435處，檢查電子裝置300中的所有作業系統的啟動狀態同步是否完成。當電子裝置300的電源接通時，電子裝置300的所有處理器必須執行啟動狀態同步以建立所有處理器之間的通信機制，且使所有作業系統的啟動狀態同步以確保電子裝置300的正確啟動。當啟動狀態同步完成時，流程進行到步驟440。當啟動狀態同步尚未完成時，流程返回到步驟415以重複由步驟415、420以及435形成的靜態預提取循環。

複製到靜態備份表352的所需資料將用於主作業系統315的後續啟動程序。複製到靜態備份表342的所需資料可在下一次執行檔案系統預提取方法時，在步驟410處被複製到靜態備份表352。儲存在靜態分區346中的所需資料可被分段且廣泛地分散。在步驟420處，主處理器310以連續且未分段的方式將靜態分區346中的所需資料儲存到靜態備份表342以及352中。由於 靜態備份表342中的資料未分段，因此將所需資料從靜態備份表342複製到靜態備份表352比將所需資料從靜態分區346複製到靜態備份表352快，這會幫助縮短電子裝置300的啟動時間。此外，由於靜態備份表342儲存在非揮發性儲存裝置340中，因此在電子裝置300的電源切斷後，靜態備份表342中的資料不易失。下一次電子裝置300的電源接通時，已儲存在靜態備份表342中的資料不需要再次被複製。這也會幫助縮短電子裝置300的啟動時間。

當靜態備份表342包含靜態分區346中用於啟動主作業系統315所有的所需資料時，流程從步驟415進行到步驟425。在步驟425處，檢查揮發性儲存裝置350中的動態預提取表354是否包含動態分區348中用於啟動主作業系統315所有的所需資料。當動態預提取表354已包含動態分區348中所有的所需資料時，流程進行到步驟435。當動態預提取表354不包含動態分區348中所有的所需資料時，流程進行到步驟430以將動態分區348中剩餘的所需資料的一部分複製到動態預提取表354。

接下來，在步驟435處，檢查處理器是否完成啟動狀態同步。當啟動狀態同步完成時，流程進行到步驟440。當啟動狀態同步尚未完成時，流程返回到步驟425以重複由步驟425、430以及435形成的動態提取循環。複製到動態預提取表354的所需資料將用於主作業系統315的後續啟動程序。由於動態預提取表354儲存在揮發性儲存裝置350中，因此動態預提取表354中的資料 在每次電子裝置300的電源接通時從零開始複製。

當動態預提取表354包含動態分區348中用於啟動主作業系統315所有的所需資料時，流程從步驟425進行到步驟435。在步驟435處，檢查處理器是否完成啟動狀態同步。當啟動狀態同步尚未完成時，重複步驟435直到啟動狀態同步完成為止。

接下來，在步驟440處，檢查用於啟動主作業系統315的所需資料是否可在靜態備份表352或動態預提取表354中獲得。當所需資料可在靜態備份表352或動態預提取表354中獲得時，流程進行到步驟445以從靜態備份表352或動態預提取表354讀取用於啟動主作業系統315的所需資料。否則，流程進行到步驟450以從靜態分區346或動態分區348讀取用於啟動主作業系統315的所需資料。接下來，在步驟455處，檢查主作業系統315的啟動程序是否需要更多資料。當啟動程序需要更多資料時，流程返回到步驟440。當啟動程序不需要更多資料時，檔案系統預提取方法的流程在此處結束。

在具有多個處理器以及多個作業系統的電子裝置的啟動程序中，將所需資料從非揮發性儲存裝置複製到揮發性儲存裝置會產生瓶頸。本發明提供之方法與電子裝置可在等待啟動狀態同步時，預提取所需資料以縮短電子裝置的啟動時間。在本發明的一些實施例中，本發明提供的方法與電子裝置可減少將所需資料從非揮發性儲存裝置複製到揮發性儲存裝置的時間的5%到60%。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本 發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

405~455‧‧‧方法步驟

Claims (15)

1. 一種檔案系統預提取的方法，適用於包括揮發性儲存裝置、非揮發性儲存裝置以及多個處理器與多個作業系統的電子裝置，所述方法包括：當所述非揮發性儲存裝置中的第一靜態備份表並非空的時，將所述第一靜態備份表中所有的資料複製到所述揮發性儲存裝置中的第二靜態備份表；檢查所述第一靜態備份表是否包括所述非揮發性儲存裝置的靜態分區中用於啟動所述作業系統中一者的所有的所需資料；當所述第一靜態備份表不包括所述靜態分區中所有的所述所需資料時，將所述靜態分區中剩餘的所述所需資料的一部分複製到所述第一靜態備份表以及所述第二靜態備份表；以及當所述多個作業系統的啟動狀態同步尚未完成時，返回到所述檢查所述第一靜態備份表是否包括所述靜態分區中所有的所述所需資料的步驟。
2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述靜態分區的所述所需資料以連續且未分段的方式儲存在所述第一靜態備份表以及所述第二靜態備份表中。
3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括：檢查所述揮發性儲存裝置中的動態預提取表是否包括所述非揮發性儲存裝置的動態分區中用於啟動所述作業系統中的所述一者所有的所需資料； 當所述動態預提取表不包括所述動態分區中所有的所述所需資料時，將所述動態分區中剩餘的所述所需資料的一部分複製到所述動態預提取表；以及當所述啟動狀態同步尚未完成時，返回到所述檢查所述動態預提取表是否包括所述動態分區中所有的所述所需資料的步驟。
4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中所述靜態分區中的所述資料不可改變，且所述動態分區中的所述資料可改變。
5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在所述啟動狀態同步完成之後，所述方法更包括：當用於啟動所述作業系統中的所述一者的所述所需資料可在所述第二靜態備份表或所述動態預提取表中獲得時，從所述第二靜態備份表或所述動態預提取表讀取所述所需資料，否則從所述靜態分區或所述動態分區讀取所述所需資料。
6. 一種檔案系統預提取的電子裝置，包括：揮發性儲存裝置；非揮發性儲存裝置，以及多個處理器，執行多個作業系統，其中所述多個處理器中的一者為主處理器，且所述多個處理器中的其它處理器為輔助處理器，所述主處理器耦接到所述揮發性儲存裝置、所述非揮發性儲存裝置以及所述輔助處理器；當所述非揮發性儲存裝置中的第一靜態備份表並非空的時，所述主處理器將所述第一靜態備份表中所有的資料複製到所述揮發性儲存裝置中的第二靜態備份表；所 述主處理器檢查所述第一靜態備份表是否包括所述非揮發性儲存裝置的靜態分區中用於啟動所述作業系統中的一者所有的所需資料；當所述第一靜態備份表不包括所述靜態分區中所有的所述所需資料時，所述主處理器將所述靜態分區中剩餘的所述所需資料的一部分複製到所述第一靜態備份表以及所述第二靜態備份表；當所述多個作業系統的啟動狀態同步尚未完成時，所述主處理器返回到所述檢查所述第一靜態備份表是否包括所述靜態分區中的所有所述所需資料的步驟。
7. 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置，其中所述主處理器將所述靜態分區中的所述所需資料以連續且未分段的方式儲存在所述第一靜態備份表以及所述第二靜態備份表中。
8. 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置，其中所述主處理器檢查所述揮發性儲存裝置中的動態預提取表是否包括所述非揮發性儲存裝置的動態分區中用於啟動所述作業系統中的所述一者所有的所需資料；當所述動態預提取表不包括所述動態分區中所有的所述所需資料時，所述主處理器將所述動態分區中剩餘的所述所需資料的一部分複製到所述動態預提取表；當所述啟動狀態同步尚未完成時，所述主處理器返回到所述檢查所述動態預提取表是否包括所述動態分區中所有的所述所需資料的步驟。
9. 如申請專利範圍第8項所述的電子裝置，其中所述靜態分區中的所述資料不可改變，且所述動態分區中的所述資料可改變。
10. 如申請專利範圍第6項所述的電子裝置，其中在所述啟 動狀態同步完成之後，當用於啟動所述作業系統中的所述一者的所述所需資料可在所述第二靜態備份表或所述動態預提取表中獲得時，所述主處理器從所述第二靜態備份表或所述動態預提取表讀取所述所需資料，否則所述主處理器從所述靜態分區或所述動態分區讀取所述所需資料。
11. 一種適用於包括至少兩個處理器之電子裝置的啟動方法，所述至少兩個處理器執行至少兩個作業系統，所述啟動方法包括：對所述電子裝置通電；平行地執行對應於所述至少兩個處理器的系統啟動程序；判斷所述至少兩個處理器中的第一處理器是否完成所述系統啟動程序；當所述至少兩個處理器中的第二處理器仍在啟動，將資料檔案的至少第一部分從第一儲存單元載入到第二儲存單元；判斷所述第二處理器是否完成所述系統啟動程序；以及當所述第二處理器完成所述系統啟動程序，由所述第一處理器執行對應於所述資料檔案的作業系統啟動程序。
12. 如申請專利範圍第11項所述的啟動方法，更包括：當所述電子裝置斷電時，在所述第二儲存單元中保留所述資料檔案的所述第一部分；以及當所述電子裝置下一次通電時，將所述資料檔案的至少第二部分從所述第一儲存單元載入到所述第二儲存單元。
13. 如申請專利範圍第11項所述的啟動方法，其中所述檔案資料的所述第一部分的所述載入包括：將靜態資料的一部分載入到所述第二儲存單元的第一位址中；以及將動態資料的一部分載入到所述第二儲存單元的第二位址中；其中所述檔案資料為所述電子裝置的檔案系統，且所述第一儲存單元為非揮發性儲存裝置，且所述第二儲存單元為揮發性儲存裝置。
14. 如申請專利範圍第11項所述的啟動方法，其中所述作業系統啟動程序的所述執行包括：從所述第二儲存單元讀取所述資料檔案的所述第一部分；以及將所述資料檔案的剩餘部分從所述第一儲存單元載入到所述第二儲存單元。
15. 如申請專利範圍第11項所述的啟動方法，更包括：當所述電子裝置斷電時，防止在所述第二儲存單元中的所述資料檔案的所述第一部分被抹除。