CN100568373C - 将存储介质上的操作从当前文件系统改变到新的或已更新的文件系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及改变存储介质上的文件系统。执行从当前文件系统到新文件系统的切换。在保持当前文件系统有效的同时，将除了激活或使新文件系统数据项有效所需的短数据项(21、71)以外的新文件系统数据项(51、53、521-561；91-93、97、941-971)写入(13)存储介质。其后，写入短数据项，由此来激活新文件系统。即使在将存储介质插入其中的记录器的电能故障之后，也能够写入短数据项，由此使用记录器中暂时保持的电能来执行写操作。

Description

将存储介质上的操作从当前文件系统改变到新的或已更新的文件系统的方法

技术领域

本发明涉及一种方法，用于将存储介质上的操作从当前文件系统改变到新的或已更新的文件系统，例如光盘。

背景技术

为了备份的目的，有必要将冗余文件存储在非日志文件系统中，例如光盘。然而，在写操作期间的电能故障可能导致盘数据的不一致。这对于基于诸如BD-RE、DVD+RW、DVD-RW、和CD-RW的应用尤其危险。

一个解决方案是采用日志文件系统，例如NTFS(根据www.NTFS.com的新技术文件系统)。但是，由于需要多个重写循环，这种系统不能用于光盘，并且对于上面提到的应用，其系统文件已经固定。例如对于DVD-Video，其系统文件是UDF 1.02和ISO 9660，对于Blu-ray disc(BD)，其系统文件是JAFS(Java应用架构套件)或UDF。多个重写循环的缺点是，DVD-RW盘可用的重写循环的最大数目有限(例如1000)，以及较大的光读头跳跃比较大的硬盘头跳跃更加耗时。

另一个解决方案是，首先删除旧的冗余文件，然后删除旧的原始文件，然后写入新的原始文件，并在其后写入新的冗余文件。但是，如果电能故障发生在这些步骤之一期间，则可能导致非常不完整的目录结构。如果电能故障正好发生在删除原始文件之后，则全部内容都不再能访问。另一个缺点是，针对每个更新请求，若干重写循环对于更新盘将是必要的。

另一个解决方案是，盖写旧的原始文件，然后盖写冗余文件。但是在这个过程期间的电能故障将导致完全不一致的文件和目录结构。

发明内容

在一些记录器的应用中，将冗余或辅助信息文件存储在光盘上，以便即使该盘的主信息文件存在缺陷也能够访问盘内容。如果这种主信息文件需要更新，则必须将文件及其冗余拷贝重写到存储介质上。

本发明所要解决的问题是，在存储介质上更新信息文件及其一个或多个冗余文件，这样即使在相关写操作期间的电能故障或存储介质弹出命令也不会导致存储介质中的文件系统的任何不一致。这个问题由权利要求1中所公开的方法解决。

典型的光盘应用具有非常有限的容量来存储诸如Blu-ray BD-RE和DVD-VR盘的盘文件和目录结构。本发明以安全的方式促进关键数据、甚至是冗余数据的存储。以特定的顺序来存储数据。在第一步骤，将新的但仍然无效的文件系统数据与当前有效文件系统数据并行存储。在第二步骤，只代替文件系统数据内的一个块。这个已代替的块激活并行准备的新的文件系统数据，即，一个写入的块将整个文件系统数据从先前切换到当前状态。

一个只涉及少量数据的短写(short write)过程使得新的或已更新的文件针对盘的文件系统有效。由此，由于电能故障或弹出操作而造成的文件系统内部不一致的概率大大降低。在使用本发明时，甚至盘数据(例如，会话)的普通更新都变得更稳定。

尽可能完全地以并行文件系统的形式执行文件系统更新，即，将所有盘目录都写入盘的当前为空的块(块可以等同于扇区)。将最小量的剩余文件描述符写入盘，以便从旧文件系统切换到新文件系统。由此，在非常短时间内，更新了完整的文件系统。由于所需要时间很短，甚至可以盘弹出请求或电能故障的情况下，将最小量的剩余文件描述符写入盘。可以延迟几毫秒或几微秒来执行盘弹出，并且在电能故障的情况下，存储在记录器的诸如电源电容器中的能量仍然足以执行这个短写操作，将存储介质插入该记录器。有利地，由于关键写处理的数量大大减少，文件系统更加稳定。

本发明的有利作用是，将不同块用于并行文件系统，这导致了在存储介质为可重写的盘(例如，CD-RW、DVD-RW或BD-RE)的情况下，针对相同光盘块的重写循环的次数减少，即，成功记录操作的总的最大数量增加。

原则上，本发明方法适于将存储介质上的操作从当前文件系统改变到新的或已更新的文件系统，该方法包括以下步骤：

-在保持所述当前文件系统的数据项有效或积极的同时，将除了激活或者使所述新的或已更新的文件系统数据项有效所需的数据项以外的新的或已更新的文件系统数据项写入所述存储介质；

-将用于激活或使得以前写入的所述新的或已更新的文件系统数据项有效的数据项写入所述存储介质，由此来激活或使所述新的或已更新的文件系统有效。

在各个从属权利要求中公开了本发明的其它实施例。

附图说明

参考附图，对本发明的典型实施例进行描述，附图示出了：

图1本发明的文件系统数据改变过程的流程图；

图2在开始新的会话之前的文件系统数据状态；

图3新的文件系统数据项的预备存储；

图4将入口点分配到新的文件系统；

图5使得新的或已更新的文件系统数据项有效；

图6在开始新的会话之前的针对一次性刻录介质的文件系统数据状态；

图7针对一次性可录介质的新的文件系统数据项的预备存储；

图8将入口点分配给针对一次性可录介质的新的文件系统；

图9使得针对一次性可录介质的新的或已更新的文件系统数据项有效；

图10针对可重写介质来执行本发明，该可重写介质具有针对文件系统和文件数据项的隔离区域，在具有针对文件系统和文件数据项的隔离区域的物理层中对此进行描述；

图11针对一次性可录介质来执行本发明，该一次性可录介质针对文件系统和文件数据项具有隔离区域，在物理层中对此进行描述；

图12针对可重写介质执行本发明，该可重写介质针对文件系统和文件数据项具有非隔离区域，在针对文件系统和文件数据项具有隔离区域的物理层中对此进行描述；

图13针对一次性可录介质执行本发明，该一次性可录介质针对文件系统和文件数据项具有非隔离区域，在物理层中对此进行描述；

图14针对可重写和一次性刻录介质执行本发明，该可重写和一次性刻录介质针对文件系统和文件数据项具有非隔离区域，在物理层中对此进行描述。

具体实施方式

如上面所提到的，通过写并行文件系统，尽可能完全地进行文件系统更新，即，将所有目录写入盘的未使用的块。通常情况下，只有在盘弹出或电能切断请求的情况下，将最小量的剩余文件描述符写入盘，以便从旧文件系统切换到新文件系统。此外，如果用户很长时间没有操作其设备，这对于更新文件系统是有用的，以便避免可能的电能故障。在这样的切换之后，旧文件系统表示此时未使用的块。可以将这些块用于继续这个策略，即再次开始新的并行文件系统。

电能故障可能导致原始文件与其冗余拷贝之间不一致的情况，这种情况也通过将这两个文件与旧原始文件及其冗余文件并行存储来解决。

如图1所示，本发明的处理在步骤11开始，在步骤11中读取盘的目录结构。在步骤12，给出了改变到和/或附加文件数据的命令。在步骤13，将新文件系统数据作为并行文件系统数据来存储，但尚未使其有效。在步骤14，执行是否存储其它文件改变或附加请求的检查。如果为真，则处理继续执行步骤12。如果不为真，则从旧文件系统数据切换到新文件系统数据，即，使新文件系统数据有效。

图2到图5示出了用于执行良好同步过程的一般方式，以便改变诸如光盘或硬盘的存储介质的文件数据。所示处理表示针对符合ISO9660或UDF(版本1.02到2.50)或UDF桥文件系统的光盘(例如，CD-R/RW，DVD-R/RW，DVD+R/RW，DVD-RAM，BD-R/RE)的综合会话。在图2中，描述了开始新的会话之前的文件系统数据状态，即尚未改变任何文件。灰色或阴影部分块表示有效文件系统数据。入口点21促进了对文件系统的访问。在UDF文件系统中，入口点表示存储介质的扇区256(参见ECMA-167标准的8.4.2.1节)。将入口点称为查找卷(anchor volume)描述指针。在ISO 9660文件系统中，入口点表示在存储介质的扇区16处开始的卷描述符序列中的特定描述符(参见ECMA-119标准的6.3节)。将这个特定的描述符称为主卷描述符。入口点数据指向初始描述符数据字段22(例如指向存储介质上的专用扇区或部分)，入口点数据自身包括指向通用初始描述符数据字段23(例如指向存储介质上的其它专用扇区或部分)的指针。例如，初始描述符数据包括关于以下的信息：在盘上布置分区的位置、使用哪个符号集、或者拷贝权数据项。上述指针所涉及的数据项在本发明中不起作用。为实现本发明，只需要正确指针的可用性。初始描述符数据字段23包括一个或多个指向存储介质的根目录24的指针，即，针对文件结构的基本目录。根目录包括指向存储介质上的多个文件位置数据项25的指针，文件位置数据项中的每个都定义了存储介质上的文件的区域。根目录还可以包括指向存储介质上的多个子目录位置数据项26的指针，该子目录位置数据项中的每个都定义了存储介质上的目录或文件的区域。

图3示出了刚结束当前会话之前的情况，即在新的或已更新的文件系统数据的预备存储之后，新的或已更新的文件系统数据已经被改变并写入存储介质。灰色或阴影块表示新的且仍无效的文件系统数据，将该文件系统数据作为并行文件系统写入，但仍未成为有效文件系统数据的一部分。这些数据项是为切换到新文件系统数据而准备的。只有白块描述了有效文件系统数据。块31到36的含义分别与图2中的块21到26的含义相对应。其自身包括指向当前通用初始描述符数据字段23的指针的新的初始描述符数据字段321(例如存储介质上的专用扇区或部分)，包括指向新的根目录341的一个或多个指针。该根目录包括指向存储介质上的新的多个文件位置数据项351的指针，其中文件位置数据项中的每个都定义了存储介质上的文件的区域。新的根目录还可以包括指向存储介质上的多个子目录位置数据项361的指针，其中子目录位置数据项中的每个都定义了存储介质上的目录或文件的区域，并且可以包括指向这种当前文件或目录的指针，当前文件或目录对于新文件系统数据也有效。

图4只示出了关键的处理步骤：当改变入口点41时，即将其从当前文件系统分配到新文件系统(例如，针对ISO 9660的主卷描述符，或针对UDF的查找卷描述符指针)。块42到46以及块421到461的数据项的含义与图2和图3中的各个块相对应。

可能存在多于一个的入口点，例如针对UDF的多于一个的查找卷描述符指针。在这种情况下，因为这个入口只存在一次，可以对另一个“入口点”进行操作或切换，例如，在UDF情况下根目录的文件入口。

图5示出了在已经改变关键点之后有效的新的或已更新的文件系统数据项。灰色或阴影块表示当前有效的文件系统数据，而不再使用白块，即，白块不是当前有效的文件系统数据项的一部分。块52到56以及521到561的数据项的含义与图2和图3中的相对应。

图6到9示出了用于执行并行文件系统数据项写入的不同方式，该方式可具体应用于一次性刻录介质与一些CD、DVD和Blu-ray一次性刻录盘所采用的UDF文件系统的结合。在图6中，示出了新的会话的开始，即，尚未执行逻辑文件改变或文件写入。灰色或阴影块表示有效的文件系统数据。块61到66的含义分别与图2中的块21到26的含义相对应。然而，相对于图2中所描述的系统，初始描述符62指向子目录位置67(即UDF文件入口)，该子目录位置67具有两个指针，其中的一个指向根目录64。到根目录的这个位置信息是到当前有效的目录(例如，具有策略4096(参见针对策略4096的UDF规范修订2.50，6.6节的算法)的UDF文件入口)的条件指针。“条件指针”是只在不存在新的代替指针情况下有效的指针。实际上，针对一个UDF文件入口，存在两个指针。一个指针表示目录(或文件)的位置，另一个指针表示新指针(如果存在)的位置。如果第二指针指向未记录块68，则不存在新指针，即，第一指针仍然有效。但是，如果第二指针指向已记录的块，则存在新指针，即第一指针变成无效。其后，以相同方式来研究这另一个块。由此，接近无限的更新处理可用于一次性刻录介质。

图7示出了刚好在结束当前会话之前的情况，即，在对已经改变并写入存储介质的新的或已更新的文件系统数据的预备存储之后。灰色或阴影块表示新的且仍无效的文件系统数据，将该文件系统数据作为并行文件系统写入，当其尚未成为有效文件系统数据的一部分。这些数据项是为切换到新文件系统数据而准备的。只有白块描述了有效文件系统数据，除了未记录块78之外。块71到78的含义分别与图6中的块61到68的含义相对应。新的根目录741包括指向存储介质中的新的多个文件位置数据项751的指针，该文件位置数据项中的每个都定义了存储介质上的文件的区域。新的根目录还包括指向存储介质上的多个子目录位置数据项761的指针，该子目录位置数据项中的每个都定义了存储介质上的目录或文件的区域，并可以包括指向对于新文件系统数据也有效的当前文件或目录的指针。

图8只示出了关键处理步骤：当对未记录块78(图7中)进行写操作时，未记录块78包括指向新的根目录841的位置的新指针。这表示先前的子目录位置不再指向有效目录，但是新的已记录的子目录位置指示器871(例如UDF文件入口)此时指向有效的根目录841。因此，可以使用多于一个的入口点。例如，只要子子目录改变，则不需要取代根目录。灰色或阴影块是只在处理的这个关键步骤中写入的文件系统数据项。块81到88和841到861的数据项的含义与图6和7中的各个项相对应。

图9示出了改变关键点之后有效的新的或已更新的文件系统数据项。灰色或阴影块表示当前有效的文件系统数据，而不再使用白块，即，白块不是当前有效的文件系统数据项的一部分。块91到98和941到961的数据项的含义与图8中的相对应。

图2到9示出了在文件系统更新过程中在逻辑层上发生的情况。图10到14示出了物理层发生的情况。存储介质可以具有与文件区域FA分隔开的文件系统区域FSA，或者针对文件系统和相关文件的公共数据区域DA。

在图10到14中，字母“a”表示介质格式化之后的中间状态，字母“b”表示在N次(N≥1)会话之后对存储介质的占有，即，字母“b”涉及图2或图6。浅灰或细阴影线部分示出了文件系统数据项(22、23、24；62、63、64、67)，并且深灰或粗阴影线部分示出了文件数据项(25、26；65、66)。

字母“c”表示恰好完成N+1次会话之前的状态，即，字母“c”涉及图3或图7。浅灰或细阴影线部分示出了新文件系统数据项(321、341；741)，而深灰或粗阴影线部分示出了新文件数据项(351、361；751、761)。

字母“d”表示关键处理步骤，即，其涉及图4或图8。浅灰或细阴影线部分示出了新入口点41或新子目录位置871。

字母“e”表示有效的新文件系统数据，并涉及图5或图9。浅灰或细阴影线部分表示此时有效的文件系统数据项(51、53、521、541；91、92、93、97、971、941)，并且深灰或粗阴影线部分表示此时有效的文件数据项(部分55、部分56、551、561；部分95、部分96、951、961)，由此文件系统数据项提供了对文件数据项的访问。

图10到14的箭头表示文件系统数据项区域指向文件数据项区域。标为“X”的区域表示存储介质上的数据块(即，一个或多个扇区或部分)，其状态已经被改变到“未使用块”，即文件系统及其所指的文件均不再利用这个块。

图10和11示出了针对文件系统数据项和针对诸如具有元数据的格式Minix、Jafs或UDF2.50的文件数据项，来使用盘的隔离区域的文件系统。也可以通过这种方式来存储其它文件系统，例如ISO 9660和UDF1.02到UDF2.01。

图10描述了涉及图2到图5的系统，因为图10b中所占用的部分区域被重新使用，该系统只使用可重写介质进行工作，并且关键步骤是对物理块进行盖写。

图11描述了涉及图6到图9的系统，该系统只使用一次性刻录介质工作，但也可以与可重写介质工作。关键步骤是物理块的失效，见图11d。可以通过基于缺陷管理的驱动电平来执行该步骤，即通过将逻辑块号码翻译成新的块地址，或者通过使用文件系统级机制，诸如UDF标准版本1.50中所建议的虚拟分配表。

图12到14示出了可以将其文件数据项F与文件系统数据项FS散置的文件系统，例如所有的UDF版本、ISO 9660、或MS DOS。图12描述了涉及图2到5的系统，该系统只使用可重写介质工作，因为图12b中所占有的区域的部分区域被重新使用，此外关键步骤是对物理块进行盖写。

图13描述了涉及图6到图9的系统，该系统使用一次性刻录介质工作，但也可以使用可重写介质工作。关键步骤是物理块的无效，见图13d。可以通过基于缺陷管理的驱动电平来执行该步骤，即通过将逻辑块号码翻译成新的块地址，或通过使用文件系统级机制，诸如UDF标准从版本1.50以来所建议的虚拟分配表。

图14描述了涉及图6到图9的系统，该系统使用一次性刻录介质工作，但也可以使用可重写介质工作。关键步骤是物理块的无效，见图14d。可以通过UDF策略类型1、2、3或4096来执行该步骤。

Claims (10)

1.一种用于将存储介质上的操作从当前文件系统改变到新的或已更新的文件系统的方法，其特征在于包括以下步骤：

-在保持所述当前文件系统的数据项(21-26；61-67)有效或激活的同时，将除了激活或使所述新的或已更新的文件系统数据项有效所需的数据项(21、71)以外的新的或已更新的文件系统数据项(51、53、521-561；91-93、97、941-971)写入(13)所述存储介质；

-将用于激活或使之前写入的所述新的或已更新的文件系统数据项有效的数据项(21、71)写入(15)所述存储介质，由此激活或使所述新的或已更新的文件系统有效。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述存储介质是可重写的光盘。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述存储介质是一次性刻录的光盘。

4.如权利要求1到3之一所述的方法，其中，所述存储介质是DVD盘或BD盘。

5.如权利要求1到3之一所述的方法，其中，所述存储介质被插入于其中的记录器发生电能故障之后，将用于激活或使得所述新的或已更新的文件系统数据项有效的数据项(21、71)写入，为此通过使用所述记录器中暂时保持的电能来执行写操作。

6.如权利要求4所述的方法，其中，所述存储介质被插入于其中的记录器发生电能故障之后，将用于激活或使得所述新的或已更新的文件系统数据项有效的数据项(21、71)写入，为此通过使用所述记录器中暂时保持的电能来执行写操作。

7.如权利要求1到3之一所述的方法，其中，所述文件系统是UDF、或ISO 9660或UDF桥文件系统。

8.如权利要求7所述的方法，其中，所述用于激活或使所述新的或已更新的文件系统数据项有效的数据项是UDF入口点(21、71)或查找卷描述符指针。

9.如权利要求7所述的方法，其中，所述存储介质是DVD盘或BD盘。

10.如权利要求7所述的方法，其中，所述存储介质被插入于其中的记录器发生电能故障之后，将用于激活或使得所述新的或已更新的文件系统数据项有效的数据项(21、71)写入，为此通过使用所述记录器中暂时保持的电能来执行写操作。

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