[发明专利]一种用于高清媒体的嵌入式文件系统

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式文件系统技术领域，特别涉及一种用于高清媒体的嵌入式文件系统。

背景技术

目前众多基于嵌入式文件系统开发的影音娱乐设备，由数据存储量骤增所带来的压力通常通过更换更大容量存储设备来缓解。但是，由于其嵌入式系统稳定性、存储空间、存储器带宽、传输带宽等的限制，用于数据存储管理的操作系统的可靠性、一致性、稳定性以及高效读写性能却无法保证，从而出现如文件系统崩溃、文件丢失等不可恢复的问题，始终未能有很好的解决方案。在媒体产业进入高清时代的大环境、加之高清化带来的数据存储技术的应用、以及以嵌入式文件系统为支撑的嵌入式平台的应用背景下，现有的存储技术暴露出诸多问题。

暴露的诸多问题包括：

(1)：由于用户的存储数据以影音视频数据为主，尤其是高清晰视频文件的数据量巨大，虽然这些文件对数据精确性要求不高，允许少量字节的丢失，但是一旦文件丢失或者损坏，需要很长时间去修复，或重新拷贝，而且一旦形成用户不可见的垃圾文件只能格式化才能解决问题，因此代价较高。

(2)：由于磁盘寻址和读写瓶颈所致，含有数据量巨大的文件需要合适的数据存储机制来进行存储才能更好的满足一些特定功能的要求。如断点续拷、快速查找、快速读写。

(3)：由于高清媒体音视频文件的数据量巨大，因此对文件系统的健壮性提出了很高的要求。

综上所述，高清媒体影音视频文件的存储给嵌入式文件系统提出了特殊的要求。加之嵌入式操作系统的自身又存在系统资源有限、易受外界因素影响、容灾能力有限、机制制约性能、算法过于庞大等诸多问题。因此无论是从存储特殊性角度、嵌入式系统性能角度，还是从存储质量角度都对高清媒体的嵌入式文件系统提出了新的要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于高清媒体的嵌入式文件系统，以有效提高嵌入式文件系统的可靠性、稳定性及读写性能。

为实现上述发明目的，本发明提出一种用于高清媒体的嵌入式文件系统，其特征在于，该嵌入式文件系统包括：数据结构模块、数据检索模块、数据读写模块、数据备份模块和数据恢复模块；

所述的数据结构模块，用于将用户数据与元数据、目录数据的彻底分离，隔离元数据与实际的文件数据；

所述的数据检索模块，用于根据外部信息利用所述的数据结构模块中的临时域中存放的元数据存储位置的定位；

所述的数据读写模块，用于利用所述的数据检索模块定位得到的元数据信息进行数据读取和写入操作，并将操作结果提供给外部；

所述的数据备份模块，用于对所述的数据结构模块中的元数据信息进行快照备份，并对所述的数据读写模块的操作进行日志记录；

所述的数据恢复模块，用于利用所述的数据备份模块信息进行数据恢复；

利用上述五个模块之间相互作用关系来实现对高清媒体存储的嵌入式文件系统的组织和管理。

所述的数据结构模块内部划分为独立并联系的功能区域，功能区域包括：卷标域、片单元索引域、目录项索引域、临时交换域和数据单元域

所述的卷标域，用于记录本文件系统自身的属性信息；

所述的片单元索引域，用于确定的本文件系统最小存储单元进行管理，所述的片单元索引域内部为各个文件占用数据块的链表，并与所述的数据单元域建立映射关系；

所述的目录项索引域，用于记录具体文件或目录的属性信息，并通过提供具体文件对应片单元在所述的片单元索引域中的首位置来实现对文件占用片单元链表头的定位；

所述的临时交换域，用于存储为辅助内存查找而生成的一些临时数据，同时保存对系统元数据的快照以及操作日志记录；

所述的数据单元域，用于保存文件对应的实际数据，使用时通过片单元索引域进行索引管理。

所述的数据检索模块采用哈希算法，该算法采用将文件名称ASCII码值的哈希散列函数值作为键值进行哈希查找，采用每次进行磁盘校验与修复对哈希表进行重新生成，本哈希表存放在该系统的数据结构模块的临时交换域中，根据需要进行检索。

所述的哈希表的形成步骤如下：

步骤1)：读取目录项索引域，并按照目录项索引顺序对目录项进行解析。将所需数据存入哈希表存储结构体中；

步骤2)：将本文件对应目录项索引中名称的所有字节计算哈希函数值；

步骤3)：组织哈希表中的数据，填写哈希表结构；

步骤4)：为了降低磁盘读写的频率，需要将所有数据在内存中组织完毕后一次性写入磁盘中，最终在磁盘中一次性形成一张哈希散列表。

所述的数据检索模块通过链式地址法，加入哈希冲突，同时引入字节趋势值以及其他剪枝条件进行冲突判断。