專利名稱：一種新型碎片整理方法和系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種存儲介質，尤其是移動存儲介質中的碎片整理的 方法和系統。
背景技術：
隨著電腦技術的發(fā)展，數據存儲的需求也日益增長，U盤、移動硬 盤等移動存儲設備在其中發(fā)揮著重要作用。經過使用，移動存儲設備 中會逐漸產生碎片，所謂碎片就是那些沒有被寫入數據的小的、零散 不集中的空區(qū)域，當移動存儲設備中存在很多這種小的空區(qū)域時，如 果要寫入文件，但沒有任何碎片(即，小的空區(qū)域)可以容納該文件， 則需要重新整理碎片，以得到足夠大的空區(qū)域來寫入該文件。在這種 情況下，碎片整理通常是在向移動存儲設備寫入文件的過程中進行的。 碎片整理的通常做法是，直接在原來的存儲區(qū)進行搬遷，將數據集中 在一起，空區(qū)域也集中在一起。在現有技術中，已有一些專門的磁盤碎片整理工具，其本質也是 搬遷，將數據集中在一起，將碎片也集中在一起以形成空閑區(qū)。例如， 從存儲介質的前面找碎片，從后面找數據，將數據和碎片交換位置， 將碎片往后移，數據往前移，由于文件系統中還存在很多信息表，所 以要同時更新各信息表(如占用表、索引表等)，直到前面沒有碎片、 后面沒有文件為止。這樣大量地搬遷數據，非常耗費時間和精力，尤其對于Flash存儲介質來說，會大大折損其使用壽命。眾所周知，對于采用Flash存儲介質和通用串行總線(USB)接口 的移動存儲設備來說，在保存文件信息時，是按照"串行"方式進行 的，也就是說，在該設備中每刪除一個文件或增加一個文件，都會導 致Flash存儲介質中的數據信息自動刷新一次。Flash存儲介質的刷新 次數是有限的，每次數據搬遷都減少Flash存儲介質的使用壽命。如果 使用如上所述的常規(guī)磁盤碎片整理工具對采用Flash存儲介質的移動存儲設備進行碎片整理，則頻繁的數據搬遷會大大降低移動存儲設備 的使用壽命。可是，現有技術中的磁盤碎片整理方法的問題在于，對于Flash存 儲介質來說，搬遷次數多，影響Flash存儲介質的使用壽命。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于，提供一種存儲介質的碎片整理的方法和系統， 提高整理碎片的速度，提高存儲介質的使用壽命，減少搬遷次數，快 速地整理出空間，并且使整理后的數據文件集中在一起。對于Flash存 儲介質，本發(fā)明的方法效果尤其顯著。首先，本發(fā)明提供了一種存儲介質的碎片整理方法，其特征在于 包括以下步驟分析存儲介質使用的文件系統，分析該存儲介質上的 每個文件；整理存儲介質中的文件的鏡像，其中，該鏡像整理是包括， 根據所述文件系統的目錄和文件名讀出信息，找到相應的數據區(qū)地址， 和逐個讀取存儲介質上的文件，將文件順序添加到位于另一存儲介質 上的鏡像區(qū)，同時更新該鏡像的用來管理數據的信息表；以及，將整 理出的鏡像寫入存儲介質。此外，在將整理出的鏡像寫入存儲介質的步驟中，優(yōu)選的是，從 存儲介質的起始地址開始，將整個鏡像順序地寫入存儲介質。其中，鏡像的存儲位置并沒有特別的限制，例如，可以在內存中， 也可以在緩存介質中，或者一部分在內存中， 一部分在緩存介質中。另外，本發(fā)明提供了一種存儲介質的碎片整理系統，其包括分 析模塊，其分析存儲介質使用的文件系統，分析該存儲介質上的每個 文件；鏡像整理模塊，其整理存儲介質的鏡像，根據文件系統中的目 錄和文件名讀出信息，找到相應的數據區(qū)地址，并逐個讀取存儲介質 上的文件，將文件順序添加到位于另一存儲介質上的鏡像區(qū)，同時更 新該鏡像的用來管理數據的信息表；和寫入模塊，其將整理出的鏡像 寫入存儲介質。使用本發(fā)明的方法和系統整理碎片時，由于存儲介質里的數據文 件首先被整理成一個數據文件集中的鏡像，該鏡像的文件組織是按順 序來存放的，然后將鏡像寫入存儲介質，因此能夠高效地提高整理碎片的速度，減少搬遷次數，從而提高Flash存儲介質的使用壽命，并且 使整理后的數據文件集中在一起。


圖1示出了有碎片的存儲介質上的文件組織形式的示意圖；圖2示出了現有技術的碎片整理處理的流程圖；圖3示出了根據本發(fā)明的一個實施例的碎片整理處理的流程圖；圖4示出了使用現有技術進行碎片整理后的文件組織形式的示意圖；圖5示出了根據本發(fā)明的一個實施例的碎片整理后的文件組織形 式的示意圖；以及圖6示出了根據本發(fā)明的一個實施例的鏡像整理處理的流程圖。
具體實施方式
一般，Flash存儲介質是集中寫入的介質，其讀寫都是采用頁的； 如果將數據寫在空頁(未被寫過的頁)上，則速度很快；而如果寫在 已經寫過的地方，則必須先把舊塊上的數據全部搬遷到新塊上，并擦 除舊塊，才能在該頁上寫入新的數據，這樣的搬遷速度很慢，且耗時 為將數據寫到空頁上所需時間的100倍甚至更多。而讀取數據時則沒 有這樣的搬遷。圖1示出了有碎片的存儲介質的文件組織的示意圖，如圖1所示， 在多次使用存儲介質后，多次寫入數據文件而形成的碎片遍布整個存 儲介質。這些碎片不是集中在一起的，而是零散分布的。如果要寫入 比碎片大的文件，只能先整理出足夠大的空閑區(qū)域才能寫入文件，否 則就提示無法寫入，這樣對于存儲來說都是不理想的。圖2是現有技術的碎片整理處理的流程圖。如圖2所示，現有的 碎片整理流程是初始化操作之后，分析文件系統，整理出數據頁，空 閑頁等信息(Sl)。基于分析的結果，判斷空閑頁是否集中(S2)。在 判斷為空閑頁不集中的情況下(S2:否)，則在存儲介質中從前往后搜 索，找到一個空閑頁Q(S3),從后往前搜索，找到一個數據頁P(S4)。 接下來，將數據頁P的數據全部搬遷到空閑頁Q中，并修改與該數據頁有關的信息表(S5)，例如，FAT表。然后，清除數據頁P，作為新 的空閑頁，并更新占用表(S6)，占用表是表征該頁為空閑頁的表，如 FAT表。步驟S6之后，處理返回到步驟S2，如此重復S2 S6的處理， 直至前面不再有碎片，后面不再有文件為止，即，當在S2中判斷為空 閑頁集中時(S2:是)，碎片整理處理完成。整理的結果是數據在前， 空區(qū)域在后，如圖4中的示意圖所示。使用該方法進行碎片整理很費時，每個文件的移動往往需要搬遷 整個大的區(qū)域，尤其是對于采用上述的Flash存儲介質的存儲設備，碎 片整理的速度更是非常慢，同時Flash存儲介質的使用壽命也降低得很 快。對于諸如普通硬盤等的磁性介質，碎片整理的速度也是一個很大 的問題。為此，本發(fā)明提出了一種新型的碎片整理方法。 下面以FAT系統為例，描述本發(fā)明的一個實施例。 圖3示出了根據本發(fā)明的一個實施例的碎片整理處理的流程圖。 如圖3所示，在該方法中，首先執(zhí)行初始化操作(Sll)，例如，讀取 文件系統，判斷其屬于哪種文件系統等一系列操作。然后，分析文件 系統(S12)，并根據分析的結果，整理該存儲介質的鏡像(S13)。這 里的鏡像并不是簡單的克隆，而是在分析每個文件的基礎上，將每個 文件按照緊湊的原則，依照文件目錄、文件名、簇鏈表等，依次對每 個目錄和文件的數據進行重新組織并存放在數據區(qū)。整理鏡像的過程 是逐個文件地按照順序進行的，每整理完一個文件的同時，更新該鏡 像的用來管理數據的信息表，這樣，鏡像整理完成后就得到了新的信 息表并整理好了所有的文件。該鏡像的位置可以在內存中，也可以被 寫到硬盤等其他介質中。在下文中，將更加詳細地描述鏡像整理處理。 在步驟S13之后，從存儲介質的起始地址開始，將整理的整個鏡像寫 入到存儲介質中(S14)。這對Flash存儲介質來說，順序地寫入數據， 可以減少數據的搬遷，由于這是一個持續(xù)的、大量數據的寫入，與Flash 的架構相符，這就避免了少量數據分別寫入時引起的數據搬遷，以至 于影響使用壽命等問題，解決了特別是以Flash為存儲介質的存儲系統 的磁盤整理問題，對硬盤等其他介質也在速度方面有很大提高，因為 對于所有存儲介質來說，大量數據的連續(xù)寫入都比零散地分別寫入的 速度要快。當寫入鏡像完成后，碎片整理結束(S15)。圖6示出了根據本發(fā)明的一個實施例的鏡像整理處理的流程圖， 在圖3所示的步驟S13中，調用并執(zhí)行圖6所示的處理。鏡像整理處 理是根據文件系統的結構，逐個文件地進行讀取，并將文件整理到鏡 像中，直到存儲介質中的所有目錄和文件被整理完為止。鏡像整理處理包括以下步驟首先，根據信息表中的目錄、文件 名，讀出每個文件的信息(S21)。然后，根據讀取的信息，找到數據 區(qū)地址(S22),并讀取該文件(S23)。將讀取的文件添加到鏡像區(qū)， 該鏡像區(qū)可以在內存中也可以在存儲介質中，同時更新該鏡像的用來 管理數據的信息表(S24)。接下來，判斷是否已經對所有文件完成了 讀取和添加(S25)，如果判斷尚未對所有文件完成以上操作(S25:否)， 則査找下一個文件或目錄(S26)，然后處理返回到步驟S21，重復步驟 S21 S26的處理，直到所有文件都被讀取和添加完畢為止。當判斷為 己完成對所有文件的讀取和添加時(S23:是)，鏡像整理處理完成 (S27),處理返回到步驟S14 (圖3)。根據本發(fā)明的實施例的碎片整理結果如圖5所示。比較圖5和圖4 的文件存放結構，可見，采用本發(fā)明的方法整理出來的文件系統，數 據文件是按順序存放的，當讀取數據時，依次讀取即可，而不必如圖4 的情況中那樣，例如在讀取文件1時，需要先讀取前面的區(qū)域，再讀 取后面的區(qū)域，才能把文件1讀取出來。所以，本發(fā)明的方法使得讀 取數據的速度也得到了極大的提高，因此提高了存儲設備的性能。本法明提供的方法是將存儲介質中的數據文件整理成一個數據文 件集中的鏡像，該鏡像的文件組織是按順序來存放的，然后將鏡像從 頭開始寫入存儲介質。這樣，在保證數據的完整性和穩(wěn)定性的同時， 實現了碎片整理，也減少了搬遷次數，從而提高了存儲介質的使用壽 命和性能。采用本發(fā)明的方法能高效地提高整理碎片的速度，并且整理出的 空閑區(qū)能極大地提高存儲設備的性能，方便后續(xù)的數據文件的寫入， 同時，文件是按順序存放的，極大地提高了數據的讀取速度。應注意的是，本發(fā)明提供的是專門的碎片整理方法，與向存儲介 質寫入數據文件時的整理不同?，F描述本發(fā)明的第二實施例。該實施例是一種存儲介質的碎片整理系統，包括分析模塊，其 分析文件系統，分析該存儲介質上的每個文件；鏡像整理模塊，其整 理存儲介質的鏡像，在分析存儲介質上的每個文件的基礎上，將每個 文件的數據和信息表集中整理到一起；和寫入模塊，其將整理出的鏡 像寫入存儲介質，該寫入模塊從存儲介質的起始地址開始，將整個鏡 像順序地寫入存儲介質。采用本發(fā)明的碎片整理系統，能夠將存儲介質中的數據文件整理 成一個數據文件集中的鏡像，該鏡像的文件組織是按順序來存放的， 然后將鏡像從頭開始寫入存儲介質。這樣，在保證數據的完整性和穩(wěn) 定性的同時，實現了碎片整理，也減少了搬遷次數，從而提高了存儲 介質的使用壽命和性能。采用本發(fā)明的碎片整理系統能高效地提高整理碎片的速度，并且 整理出的空閑區(qū)能極大地提高存儲設備的性能，方便后續(xù)的數據文件 的寫入，同時，文件是按順序存放的，極大地提高了存儲介質中的數 據的讀取速度。本領域的技術人員清楚，本發(fā)明還可以實施為多種變形例，上述 實施例僅是為了說明方便而列舉的具體實例，并不對本發(fā)明的保護范 圍構成限制。本發(fā)明的保護范圍僅由所附的權利要求定義。
權利要求
1.一種存儲介質中的碎片整理方法，其特征在于包括以下步驟分析所述存儲介質使用的文件系統，并分析所述存儲介質上的每個文件；整理所述存儲介質中的文件的鏡像到另一存儲介質的鏡像區(qū)上；和將整理出的鏡像寫入所述存儲介質。
2. 如權利要求1所述的存儲介質的碎片整理方法，其中，所述整理所述存儲介質中的文件的鏡像到另一存儲介質的鏡像區(qū)上的步驟包括根據所述文件系統中的目錄和文件名讀出信息，找到相應的數據 區(qū)地址；和逐個讀取所述存儲介質上的文件，將文件順序添加到位于所述另 一存儲介質上的鏡像區(qū)，同時更新該鏡像的用來管理數據的信息表。
3. 如權利要求1所述的存儲介質的碎片整理方法，其中，在將整 理出的鏡像寫入所述存儲介質的步驟中，是從所述存儲介質的起始地 址開始，將整個鏡像順序地寫入所述存儲介質。
4. 如權利要求1所述的存儲介質的碎片整理方法，其中所述鏡像區(qū)位于內存中，或者緩存介質中，或者一部分在內存中， 一部分在緩 存介質中。
5. —種存儲介質的碎片整理系統，其特征在于包括 分析模塊，其分析所述存儲介質使用的文件系統，分析該存儲介質上的每個文件；鏡像整理模塊，其整理所述存儲介質的鏡像，根據所述文件系統 中的目錄和文件名讀出信息，找到相應的數據區(qū)地址，并逐個讀取所 述存儲介質上的文件，將文件順序添加到位于另一存儲介質上的鏡像 區(qū)，同時更新該鏡像的用來管理數據的信息表；和寫入模塊，其將整理出的鏡像寫入所述存儲介質。
6. 如權利要求5所述的存儲介質的碎片整理方法，其中，在所述 寫入模塊將整理出的鏡像寫入所述存儲介質時，是從所述存儲介質的 起始地址開始，將整個鏡像順序地寫入所述存儲介質。
7. 如權利要求5所述的存儲介質的碎片整理系統，其中所述鏡像 的存儲位置是在內存中，或者緩存介質中，或者一部分在內存中，一 部分在緩存介質中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種存儲介質中的碎片整理方法，其特征在于包括以下步驟分析存儲介質中使用的文件系統，分析該存儲介質上的每個文件；整理存儲介質中的文件的鏡像，其中，該鏡像整理包括根據文件系統中的目錄和文件名讀出信息，并找到相應的數據區(qū)地址，和逐個讀取存儲介質上的文件，將文件順序添加到位于另一存儲介質上的鏡像區(qū)，同時更新該鏡像的用來管理數據的信息表；以及，將整理出的鏡像寫入存儲介質。該方法能夠在保證數據的完整性和穩(wěn)定性的同時，實現碎片整理，減少搬遷次數，從而提高存儲介質的使用壽命和性能。
文檔編號G06F17/30GK101576890SQ200810098518
公開日2009年11月11日 申請日期2008年5月8日 優(yōu)先權日2008年5月8日
發(fā)明者萬紅波 申請人:深圳市朗科科技股份有限公司