WO2010088864A1 - 存储数据读取装置和方法以及计算机装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种存储数据读取装置，包括：第一存储模块，用于存储第一数据，其中第一存储模块具有第一读取速度；第二存储模块，用于存储 第二数据，第二数据与至少一部分第一数据相同，其中第二存储模块具有第二读取速度，且第二读取速度大于第一读取速度；请求获取模块，用于获取对第三数据的读取请求，第三数据与至少一部分所述第一数据相同。使用根 据本发明的存储数据读取装置，可以在加速数据访问速度的同时显著地件 生产成本。

Description

存储数据读取装置和方法以及计算机装置 技术领域

本发明涉及数据读取及写入领域， 尤其涉及一种应用能够提升读取速度 的存储数据读取装置和方法以及包括该存储数据读取装置的计算机装置。 背景技术

由于对于旋转式磁盘的访问存在寻道时间， 约为 4 ms至 10 ms , 在对小 文件进行随机读取的情况下， 约有 95%以上的时间用于寻道。 而 f lash介质 的存储设备， 由于没有机械装置， 所以几乎不存在寻道时间， 文件从 f lash 介质的存储设备上读出就比从旋转式磁盘读出要快很多。

对于釆用价格较便宜的存储介质的 U盘， 尽管写寿命仅有一万次， 但对 于其所覆盖的应用来说是足够的， 并且成本很低。

统计数据显示， 操作系统负载（OS load)有 90%的读操作， 10%的写操作， 大型程序负载有 80%的读操作以及 20%的写操作。读操作的緩存在提高存储数 据的读取性能上中占有更大的比重。

综上所述， 需要一种能够提升整体磁盘读取速度的并且成本有所降低的 装置和方法。 发明内容

针对上述问题， 本发明提供了一种存储数据读取装置和方法以及计算机 装置， 能够在提升存储数据读取性能的同时进一步降低成本。

根据本发明的一个方面， 提出了一种存储数据读取装置， 其特征在于， 包括： 第一存储模块， 用于存储第一数据， 其中第一存储模块具有第一读取 速度； 第二存储模块， 用于存储第二数据， 第二数据与至少一部分第一数据 相同， 其中第二存储模块具有第二读取速度， 且第二读取速度大于第一读取 速度； 请求获取模块， 用于获取对第三数据的读取请求， 第三数据与至少一 部分第一数据相同； 读取模块， 用于当第二存储模块中也有第三数据时， 从 第二存储模块中读取第三数据； 当第二存储模块中没有第三数据时， 从第一 模块中读取第三数据。

其中， 该装置还包括： 判断模块， 用于基于文件列表判断第二存储模块 是否存在第三数据， 并将判断结果输出至读取模块， 其中， 文件列表存储了 用于描述第二数据的信息。

其中， 该装置还包括： 过滤模块， 用于处理第一目标地址， 获得第二目 标地址， 第二目标地址指向第二存储模块， 其中第一目标地址是包含在第三 数据的读取请求中， 第一目标地址指向第一存储模块。

优选地， 读取模块基于包括第二目标地址的读取请求， 对第二存储模块 进行读取操作以判断第二存储模块是否也有第三数据。

优选地， 读取模块基于包括第二目标地址的读取请求， 对文件列表进行 读取，以判断第二存储模块是否也有第三数据并将判断结果输出至读取模块。

其中， 第二存储模块按照文件方式来存储第二数据。

其中， 第二数据为对其读取需求大于对其修改需求的数据。

根据本发明的另一方面， 提出了一种存储数据读取方法， 其特征在于， 包括步骤： 获取对第三数据的读取请求， 第三数据与至少一部分第一数据相 同， 第一数据存储于第一存储模块中， 第一存储模块具有第一读取速度； 当 第二存储模块中也有第三数据时， 从第二存储模块中读取第三数据， 其中， 第二存储模块用于存储第二数据， 第二数据与至少一部分第一数据相同， 第 二存储模块具有第二读取速度， 且第二读取速度大于第一读取速度。

其中， 在获取对第三数据的读取请求之后， 还包括步骤： 基于文件列表 判断第二存储模块是否存在第三数据， 并输出判断结果， 其中， 文件列表存 储了用于描述第二数据的信息。

其中， 在获得对第三数据的读取请求之后， 还包括步骤： 处理第一目标 地址， 获得第二目标地址， 第二目标地址指向第二存储模块， 其中第一目标 地址是包含在第三数据的读取请求中， 第一目标地址指向第一存储模块。

其中， 还包括步骤： 基于包括第二目标地址的读取请求， 对第二存储模 块进行读取操作以判断第二存储模块是否也有第三数据。

其中， 还包括步骤： 基于包括第二目标地址的读取请求， 对文件列表进 行读取， 以判断第二存储模块是否也有第三数据并输出判断结果。

根据本发明的另一方面， 提出了一种计算机装置， 包括： 存储数据读取 装置， 其特征在于， 包括： 第一存储模块， 用于存储第一数据， 其中所述第 一存储模块具有第一读取速度； 第二存储模块， 用于存储第二数据， 所述第 二数据与至少一部分所述第一数据相同， 其中所述第二存储模块具有第二读 取速度， 且所述第二读取速度大于所述第一读取速度； 请求获取模块， 用于 获取对第三数据的读取请求 ,所述第三数据与至少一部分所述第一数据相同； 读取模块， 用于当所述第二存储模块中也有所述第三数据时， 从所述第二存 储模块中读取所述第三数据； 当所述第二存储模块中没有所述第三数据时， 从所述第一模块中读取所述第三数据。

使用根据本发明的存储数据读取装置， 由于釆用价格相对较低的第二存 储模块来进行只读操作， 可以在提升存储数据读取装置性能、 加速访问速度 的同时显著地降低生产成本。 附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本申请的一部 分， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的 不当限定。 在附图中：

图 1是示出了现有的文件访问系统的示意框图；

图 2是示出了根据本发明的一个实施例的文件访问系统的示意框图； 图 3是示出了图 1中根据本发明的一个实施例的流程图；

图 4是示出了根据本发明的另一实施例的文件访问系统的示意框图； 图 5是示出了图 4中根据本发明的另一实施例的流程图； 以及

图 6是示出了根据本发明的实施例的存储卡与系统进行连接的示意性框 图。 具体实施方式

下面参照附图， 详细说明本发明的具体实施方式。

图 1是示出了现有的文件访问系统的示意框图。 I /O管理器 106将通过 API接口 104来自应用程序模块 102的文件访问请求 IRP ( I /O reques t packet s , 输入 /输出请求包）传输至文件系统驱动模块 108 , 然后通过磁盘 驱动模块 110对磁盘 112进行相应的读取和写入操作。

然而， 由于对于旋转式磁盘的访问存在寻道时间， 约为 4 ms至 10 ms , 在对小文件进行随机读取的情况下， 约有 95%以上的时间用于寻道。 而 f lash 存储介质的存储卡， 由于没有机械装置， 所以几乎不存在寻道时间， 文件从 f lash介质的存储设备上读出就比从旋转式磁盘读出要快很多。 将只读性质 的文件全部放在存储卡上， 读取的时候先从存储卡读， 就起到了加速硬盘读 取性能的目的。 由于价格较低的存储卡劣势在于写寿命较短， 而在本发明中 仅利用其的读取特性， 则可以避开此问题。

例如， 系统中存在许多不会频繁修改的文件， 也就是， 对这些文件的读 取需求要大于对这些文件修改需求。 这些读取需求大于修改需求的文件包括 例如动态链接库 /可执行程序 （dl l/exe )等文件， 它们通常不存在修改写入 的问题。 可以将系统经常访问的文件复制到 f lash存储介质， 比如安全存储 卡（SD )上。 当系统读取文件的时候， 先到 SD卡上去找， 找不到再到旋转式 磁盘， 比如硬盘驱动器 （HDD )上去找。 这样就可以达到加速读操作的目的。 由于现在的笔记本电脑都标配有读卡器， 因此完全可以利用现有的读卡器， 插上 SD卡， 来充当读高速緩冲存储器 （cache )。 本发明是基于文件访问的 cache , 而传统技术^^于扇区访问的 cache。

下面， 将参照图 2详细描述根据本发明的一个实施例， 通过存储卡来提 升存储数据读取速度的存储数据读取装置， 通过使用文件过滤驱动， 对操作 系统对磁盘的读写操作进行拦截操作，先检查要访问的文件在 SD上有没有备 份， 如果有相应数据就直接从 SD卡上读出， 没有则将操作继续传递给磁盘。 注意， 这里 SD卡上文件是 HDD上文件的复制， 所以即使在储存卡被拔掉或损 坏的情况下， 也不会对系统造成影响。 图 2是根据本发明的一个实施例的文 件访问系统的示例性框图。 如图 2所示， 相对于图 1中所述的传统的文件访 问系统， 根据本发明的实施例， 增加了读取模块 208 , 其包括文件系统过滤 驱动单元。

根据本发明的文件系统过滤驱动单元可以通过两种方式来实现提升磁盘 性能的效果。 下面将参考附图 2至图 4对其进行详细描述。

图 2示出了才艮据本发明的一个实施例的文件访问系统（方式一） 的的示 例性框图： 请求获取模块（未示出）监视通过 API接口模块 204以及 I/O管 理器 206的来自应用程序模块 202的文件访问请求 IRP, 文件系统过滤驱动 单元修改 IRP中的文件访问的路径到存储卡 218 , 然后发送给下层的文件系 统驱动模块 210。 文件系统驱动模块 210接收到修改后的 IRP后， 通过存储 卡驱动单元 214到存储卡 218进行读取。 如果读取成功， 则说明存储卡 218 上有该文件。 若读取不成功， 返回错误信息。 文件系统过滤驱动单元判断返 回的 IRP信息， 如果是读取成功就返回上层； 如果失败， 则将 IRP的路径修 改回来， 重新送回下层的文件系统驱动模块 210, 并通过磁盘驱动单元 212 到硬盘 216读取文件。

图 3是示出了根据本发明的一个实施例的文件访问系统（方式一） 的流 程图。 如图 3所示， 请求获取模块在收到上层的 IRP之后 （步骤 S302 ), 文 件驱动系统过滤单元对 IRP的访问路径进行修改， 使其指向存储卡（步骤 S304 ), 然后将经修改的 IRP传送至下层的文件系统驱动 （步骤 S306 ), 当下 层的文件系统驱动收到该 IRP, 并通过存储卡驱动器对存储卡进行读取操作， 并将表明存储卡中是否存储了相应的数据的结果返回， 此时， 文件驱动系统 过滤单元对返回结果进行判断 (步骤 S308 ), 当结果表示读取成功时， 将 IRP 返回至上层（步骤 S310 ), 否则， 将 IRP的访问路径修改回来（步骤 S 312 ), 并将 IRP传输至下层的文件系统驱动器（步骤 S314 ) 以使用磁盘驱动器对磁 盘进行读取操作， 并将 IRP返回给上层 （步骤 S316 )。

文件系统过滤驱动单元所釆用的方式二为： 文件系统过滤驱动单元会对 文件列表进行读取， 该文件列表存储了用于描述存储卡中所存储数据的相关 信息（诸如，文件名称、文件标识符等）， 并且该文件列表可以存储在存储卡、 HDD,以及任何可以被读取模块 208所读取的位置。因此，当请求获取模块（未 示出）获得通过图 2中的 API接口模块 204以及 I/O管理器 206的来自应用 程序模块 202的文件访问请求 IRP , 文件系统过滤驱动单元会对 IRP的访问 路径进行修改，使其指向存储卡与此同时取出 IRP中要访问的文件的文件名， 然后在文件列表中查找，如果文件列表中具有对应的数据，则将经修改的 IRP 传送至下层的文件系统驱动， 当下层的文件系统驱动收到该 IRP, 通过存储 卡驱动器对存储卡进行读取操作， 读取相应的文件数据。 否则， 将 IRP的访 问路径修改回来， 并将 IRP传输至下层的文件系统驱动器以使用磁盘驱动器 对磁盘进行读取操作， 并将 IRP返回给上层。

图 4示出了根据本发明的另一实施例的文件访问系统的示意性框图。 图

4与图 2中的不同之处仅在于读取模块包括判断单元来代替文件系统过滤单 元。 其详细的工作流程将参考图 5做出解释。 图 5是图 4中所示的根据本发 明的另一实施例的文件访问系统的流程图。 如图 5所示， 请求获取模块（未 示出）在收到上层的 IRP之后 (步骤 S502 ), 图 4中的读取模块 408监视通 过 API接口模块 404以及 I/O管理器 406的来自应用程序模块 402的文件访 问请求 IRP , 取出 IRP中要访问的文件的文件名 （步骤 S504 ), 然后通过判断 单元在文件列表（其存储了用于描述存储卡中所存储的数据的诸如文件名称、 标识符等信息） 中查找， 如果查找到对应的信息， 则判断单元输出表明存储 卡 418上有该文件的判断结果（步骤 S508, 是）， 并修改 IRP中的文件访问 的路径到存储卡 418 (步骤 S510), 然后发送给下层的文件系统驱动模块 410 (步骤 S512)。 文件系统驱动模块 410接收到修改后的 IRP后， 通过存储卡 驱动单元 414到存储卡 418进行读取。 若查找不到 （步骤 S508, 否）， 则不 在修改路径， 直接将 IRP发送给下层的文件系统驱动模块 410 (步骤 S512 )。 并通过磁盘驱动单元 412到硬盘 416读取文件， 并将 IRP返回给上层 （步骤 S514 )。

目前， 旋转式磁盘的数据读写速度大概在 100 MB/s左右。 新的 USB 3.0 标准， 接口速度可以达到 300 MB/s。 新的 SD标准（SDXC), 将 SD卡的接口 速度提高到 300 MB/s。 因此存储卡的数据读写速度已经远大于旋转式磁盘的 数据读写速度。 虽然目前存储卡 SD的接口速度约为 25 MB/s, 但可以通过桥 接芯片 （如图 4所示） 并联多个 SD卡 （例如， 并联六个 SD卡， 则接口速度 达到 120 MB/s )组成 RAID工作模式来提高接口速度， 通过例如 SATA接口与 系统连接， 进行数据传输。

图 6示出了根据本发明的实施例的存储卡与系统进行连接的数据传输链 路示意性框图。 如图 6所示， 存储卡可以是一个， 也可以是多个。 在存在 N (N>2)个卡的情况下， 数据读出的带宽就是一个的 N倍。 桥接芯片 602负 责将多个卡协同起来同时工作。 比如组成 RAID工作模式。

尽管上面以 SD卡作为存储卡，来描述了本发明的实施例，但本发明并不 限于此， 还可以使用诸如 SSD、 SDHC, CF卡、 microSD、 TF、 MMC、 XD、 miniSD、 记忆棒、 SDXC、 xFast等存储介质； 并且本发明中的数据传输链路并不限于 基于 USB接口的传输链路， 还可以包括诸如基于 SATA接口、 PCIe接口、 ExpressCard接口的数据传输链路。

综上所述， 本发明提供了一种存储数据读取装置。 在该装置中， 釆用存 储卡作为读取 cache, 实现了读取速度的提升， 并有效地降低了生产成本。

此外，上述实施例中描述的文件访问系统可以应用到各种终端装置（如， 计算机、 手机、 个人数字助理等） 中以提升这些终端装置的读取性能。

具体地， 例如， 提供了一种计算机装置， 其中代替现有技术中的文件访 问系统， 该计算机装置包括根据本发明的上述实施例所述的文件访问系统以 提高该计算机装置的读取性能。 此外， 由于本发明的改进不涉及该计算机装 置的其它部件的结构与功能的改进， 因此在这里省略了该计算机装置中的公 知部件的结构以及功能的描述。 通过在计算机装置中应用根据本发明的上述 实施例所述的文件访问系统， 可以有效地提升文件的读取速度， 并且由于存 储卡的价格较低， 因此并不影响计算机装置的生产成本。 此外， 由于诸如 SD 卡之类的存储卡中的文件是 HDD上文件的副本， 所以即使在储存卡被拔掉或 损坏的情况下， 也不会对计算机装置的系统造成影响， 而且在不需要提升计 算机的读取速度的情况下（如， 关机状态下）， 该存储卡还可以作为其它装置 (如， 数码相机、 数码摄像机、 数字播放器等等） 的存储器使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本 领域的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和 原则的范围内所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保 护范围之内。

Claims

权利要求书

1.一种存储数据读取装置， 其特征在于， 包括：

第一存储模块， 用于存储第一数据， 其中所述第一存储模块具有第一读 取速度；

第二存储模块， 用于存储第二数据， 所述第二数据与至少一部分所述第 一数据相同， 其中所述第二存储模块具有第二读取速度， 且所述第二读取速 度大于所述第一读取速度；

请求获取模块， 用于获取对第三数据的读取请求， 所述第三数据与至少 一部分所述第一数据相同；

读取模块， 用于当所述第二存储模块中也有所述第三数据时， 从所述第 二存储模块中读取所述第三数据； 当所述第二存储模块中没有所述第三数据 时， 从所述第一模块中读取所述第三数据。

2.根据权利要求 1所述的存储数据读取装置， 其特征在于， 所述装置还 包括， 判断模块， 用于基于文件列表判断所述第二存储模块是否存在所述第 三数据， 并将判断结果输出至所述读取模块， 其中， 所述文件列表存储了用 于描述所述第二数据的信息。

3.根据权利要求 1所述的存储数据读取装置， 其特征在于， 所述装置还 包括， 过滤模块， 用于处理第一目标地址， 获得第二目标地址， 所述第二目 标地址指向所述第二存储模块， 其中所述第一目标地址是包含在所述第三数 据的读取请求中， 所述第一目标地址指向所述第一存储模块。

4.根据权利要求 3所述的存储数据读取装置， 其特征在于， 所述读取模 块基于包括所述第二目标地址的所述读取请求， 对所述第二存储模块进行读 取操作以判断所述第二存储模块是否也有所述第三数据。

5.根据权利要求 3所述的存储数据读取装置， 其特征在于， 所述读取模 块基于包括所述第二目标地址的所述读取请求， 对文件列表进行读取， 以判 断所述第二存储模块是否也有所述第三数据并将判断结果输出至所述读取模 块， 其中， 所述文件列表存储了用于描述所述第二数据的信息。

6.根据权利要求 1所述的存储数据读取装置， 其特征在于， 所述第二存 储模块按照文件方式来存储所述第二数据。

7.根据权利要求 1所述的存储数据读取装置， 其特征在于， 所述第二数 据为对其读取需求大于对其修改需求的数据。

8.—种存储数据读取方法， 其特征在于， 包括步骤：

获取对第三数据的读取请求，所述第三数据与至少一部分第一数据相同， 所述第一数据存储于第一存储模块中，所述第一存储模块具有第一读取速度; 当第二存储模块中也有所述第三数据时， 从所述第二存储模块中读取所 述第三数据；

其中所述第二存储模块用于存储第二数据， 所述第二数据与至少一部分 所述第一数据相同， 所述第二存储模块具有第二读取速度， 且所述第二读取 速度大于所述第一读取速度。

9.根据权利要求 8所述的存储数据读取方法， 其特征在于， 在所述获取 对第三数据的读取请求之后， 还包括步骤： 基于文件列表判断所述第二存储 模块是否存在所述第三数据， 并输出判断结果， 其中， 所述文件列表存储了 用于描述所述第二数据的信息。

10.根据权利要求 8所述的存储数据读取方法，其特征在于，在所述获得 对第三数据的读取请求之后， 还包括步骤： 处理第一目标地址， 获得第二目 标地址， 所述第二目标地址指向所述第二存储模块， 其中所述第一目标地址 是包含在所述第三数据的读取请求中， 所述第一目标地址指向所述第一存储 模块。

11.根据权利要求 10所述的存储数据读取方法， 其特征在于， 还包括步 骤： 基于包括所述第二目标地址的所述读取请求， 对所述第二存储模块进行 读取操作以判断所述第二存储模块是否也有所述第三数据。

12.根据权利要求 10所述的存储数据读取方法， 其特征在于， 还包括步 骤： 基于包括所述第二目标地址的所述读取请求， 对文件列表进行读取， 以 判断所述第二存储模块是否也有所述第三数据并输出判断结果， 其中， 所述 文件列表存储了用于描述所述第二数据的信息。

1 3.—种计算机装置， 包括：

存储数据读取装置， 其特征在于， 包括：

第一存储模块， 用于存储第一数据， 其中所述第一存储模块具有第一读 取速度；

第二存储模块， 用于存储第二数据， 所述第二数据与至少一部分所述第 一数据相同， 其中所述第二存储模块具有第二读取速度， 且所述第二读取速 度大于所述第一读取速度；

请求获取模块， 用于获取对第三数据的读取请求， 所述第三数据与至少 一部分所述第一数据相同；

读取模块， 用于当所述第二存储模块中也有所述第三数据时， 从所述第 二存储模块中读取所述第三数据； 当所述第二存储模块中没有所述第三数据 时， 从所述第一模块中读取所述第三数据。