CN101286157A - 一种文件检索方法及装置和时间流文件处理器 - Google Patents

一种文件检索方法及装置和时间流文件处理器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种文件分配表***的文件检索方法，包含如下步骤：A、获取文件每一簇的簇号；B、对上述簇号进行排序，建立簇号索引表；C、检索所述簇号索引表，得到待检索文件簇的簇号，由该簇号的对应物理存储地址获取待检索文件簇的内容。所述文件检索装置，包括中央处理单元及地址索引存储单元，所述地址索引存储单元存储有排序的文件每一簇的簇号的簇号索引表，所述中央处理单元用于在进行文件检索时根据所述簇号索引表得到待检索文件簇的簇号并由该簇号的对应物理存储地址获取待检索文件簇的内容。本发明还公开了一种时间流文件处理器。本发明可以提高文件的检索速度。

Description

一种文件检索方法及装置和时间流文件处理器
技术领域
本发明涉及一种文件分配表***的文件检索方法及装置，以及一种时间流文件处理器。
背景技术
目前FAT(File Allocation Table，文件分配表)文件格式已经得到了广泛的应用，几乎所有的可存储设备都用到了FAT文件格式。
FAT按其二进制位数分类主要包括FAT16(16位文件分配表)或FAT32(32位文件分配表)。FAT16是Microsoft(微软公司)较早推出的文件***，具有高度的兼容性，广泛应用于个人电脑尤其是移动存储设备中，FAT16以FAT表来记录磁盘数据区的簇链结构。在FAT文件***中，将磁盘空间按一定数目的扇区为单位进行划分，这样的单位称为簇。通常情况下，每扇区原则上为512字节，而簇的大小则是2n(n为整数)个扇区的大小，如512B、1K、2K，4K，8K，16K，32K等，实际中一般不超过32K。之所以以簇为单位而非以扇区为单位进行磁盘的分配，是因为当分区容量较大时，采用大小512B的扇区进行管理会增加FAT表的项数，对大文件存取而言会增加消耗，文件***效率不高。
FAT表是Microsoft在FAT文件***中用于磁盘数据(文件)索引和定位引进的一种链式结构。假如把磁盘比作一本书，FAT表可以认为相当于书中的目录，而文件的各簇就是各个章节的内容。但FAT表的表示方法却与目录有很大的不同，在FAT文件***中，文件的存储依照FAT表制定的簇链式数据结构来进行。
在FAT文件***中进行文件检索时，首先由目录结构检索文件，FAT文件***的目录结构可以看成一个有向的从根到叶的树，这里提到的有向是指对于FAT分区内的任一文件(包括文件夹)，均需从根目录寻址来找到。可以这样认为：目录存储结构的入口就是根目录。
由于FAT文件***分配磁盘空间按簇来分配，因此，文件数据占用磁盘空间时，基本单位不是字节而是簇，即使某个文件只有一个字节，***也会给它分配一个簇。在经过目录结构找到一个具体的文件后，就需要具体检索该文件的各簇数据，然而，同一文件的数据并不一定是完整地存放在一个连续的区域，而往往是分成若干段，像链子一样存放，这种存储方式称为文件的链式存储。为了可以将磁盘空间有序的分配给相应的文件，而读取文件的时候可以从相应的地址读出文件，数据区空间由FAT表进行记录；为了实现文件的链式存储，文件***必须准确地记录哪些簇已经被文件占用，同时为每个已占用的簇指明存储后续内容的下一簇的簇号，对于最后一簇，则指明本簇无后继簇，这些都存储在FAT表中。
表1
  簇号   1   2   3 ...... 11 12   13 ...... 65 66   67 ...... 86 87 ...... 99
  对应数据   目录   3   4 ...... FF 13   14 ...... FF 67   68   FF   00 ...... 00
如表1，根据目录项中指定的某文件的首簇为2，然后找到文件分配表的第2簇记录，上面登记的是3，则确定下一簇是3，找到文件分配表的第3簇记录，上面登记的是4……直到指到第11簇，发现下一个指向是FF，就是结束。就是说如果要找到该文件最后一簇的数据对应的磁盘物理数据，就必须从文件头开始顺序查找每一个簇号才能找到该文件的最后一个簇的数据对应的磁盘物理地址。
表1展示了一个顺序的簇号排列，实际上，其完全是一随机存储过程，其序号可能是杂乱无章的，如图1所示，假设一个文件的内容是内容为A、B、C、D、E、F。在每一簇号对应的物理存储地址中都包含有数据域和指针域，其中，数据域中存储有文件的数据内容，而指针域中则存储有链式存储的下一结点，即文件的下一簇数据的所在物理存储地址的簇号。图中展示了随机存储下，该文件内容顺序排列的对应簇号为1、6、11、8、3、17。
以上为对FAT16***的文件的简要说明，对于FAT32而言，其文件分配表的数据结构依然和FAT16相同，所不同的是，FAT32将记录簇链的二进制位数扩展到32位。
由以上说明可以看到，无论是FAT16还是FAT32，在进行文件检索时，都是直接搜索文件的FAT表，由于其链式存储方式，在搜索最后一个簇的内容时，需要从头遍历每一个簇直到最后，文件内容越大，搜索最后一个簇所需的时间就会越长。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种文件检索方法，可以提高文件各分段数据的检索速度。
本发明还同时提供了一种文件检索装置及一种时间流文件处理器。
为实现上述目的，本发明的文件检索方法，采用如下技术方案：
一种文件分配表***的文件检索方法，包含如下步骤：
A、获取文件每一簇的簇号；
B、对上述簇号进行排序，建立簇号索引表；
C、检索所述簇号索引表，得到待检索文件簇的簇号，由该簇号的对应物理存储地址获取待检索文件簇的内容。
所述步骤C检索所述簇号索引表是采用二分法实现的。
所述簇号索引表是在文件被打开或创建时建立的。
所述文件为时间流文件。
所述时间流文件为视频文件或语音文件。
所述的文件检索方法，还包括如下处理：在所述时间流文件被创建时，在该时间流文件中添加分段索引表；检索时，在检索所述簇号索引表前根据所述分段索引表确定待分段检索的文件簇。
本发明还公开了一种文件分配表***的文件检索装置，包括中央处理单元及地址索引存储单元，所述地址索引存储单元存储有排序的文件每一簇的簇号的簇号索引表，所述中央处理单元用于在进行文件检索时根据所述簇号索引表得到待检索文件簇的簇号并由该簇号的对应物理存储地址获取待检索文件簇的内容。
所述文件为时间流文件。
所述地址索引存储单元还存储有所述时间流文件的分段索引表，所述分段索引表用于在检索时确定待检索文件各分段数据的簇。
本发明还公开了一种时间流文件处理器，用于处理文件分配表***的时间流文件，包括中央处理单元及地址索引存储单元，所述地址索引存储单元存储有排序的文件每一簇的簇号的簇号索引表，所述中央处理单元用于在进行文件检索处理时根据所述簇号索引表得到待检索文件簇的簇号并由该簇号的对应物理存储地址获取待检索文件簇的内容。
本发明的有益效果在于：通过建立文件的簇号索引表，使得在搜索文件的各簇数据时，不需要寻找链式结构的FAT表，而可以直接在顺序排列的簇号索引表中得到文件的簇号，进而从簇号的对应物理存储地址中得到待检索的文件簇的数据，因而加快了检索速度，特别是在对链式存储方式中排序靠后的各簇数据的检索，效果更为明显。
附图说明
图1是现有技术中的链式存储结构图；
图2是本发明具体实施方式的文件检索方法流程图；
图3是本发明具体实施方式的文件检索装置结构图；
图4是本发明具体实施方式的时间流文件处理器的结构图。
具体实施方式
下面对照附图结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图2所示，本发明具体实施方式的文件检索方法，包括如下步骤：
1、打开文件；
2、获取文件每一簇的簇号；
3、对上述簇号进行排序，建立簇号索引表；
4、检索所述簇号索引表，得到待检索文件簇的簇号，由该簇号的对应物理存储地址获取待检索文件簇的内容。
本发明在进行文件检索时，首先建立一个簇号索引表，该表可以如本实施例中所述的在文件被打开时建立，也可以在文件被创建，即被存储到磁盘时建立。建立簇号索引表时，首先对文件的FAT表进行一次遍历，获得文件的每一簇的簇号，然后将这些簇号进行顺序排列，建立文件各簇数据的簇号索引表。当检索指定需要检索文件的某一簇时，则先到簇号索引表中查找该待检索文件簇的簇号，查找簇号索引表时，其查找方式是采用二分法；找到簇号后，由该簇号的对应物理存储地址中获取待检索文件簇的内容，从而完成检索。
文件的类型，可以是时间流文件，即例如视频或语音等含有时间结构的文件。对于一经过整理的视频文件或语音文件，例如该文件可能由多段视频或语音拼合而成，还可以对该文件进行分段，建立分段索引表，标示出每段数据对应的文件起始扇区和结束扇区。需要了解的是，此处描述的文件起始扇区和结束扇区指的是文件逻辑结构中的扇区编号，例如一个1M的文件，其占据2000个扇区，编号为从1到2000，一个分段数据可能是起始扇区为3，而结束扇区为100，这并不代表文件的实际物理存储地址的逻辑扇区号，而仅仅是分段在整个文件的逻辑位置的一个标识。在对某个分段数据进行检索时，先在分段索引表中查到该段数据的起始扇区，由此确定了待检索文件簇，根据前述簇号索引表得到该段数据的簇号，获取对应的物理存储地址，读取并播放该簇内容。分段索引表的建立，有利于用户更快地寻找所要检索的内容，例如一个语音文件可能是记录了一本书的内容，而一本书通常包含多个章节，如果将每个章节单独制成一个语音文件，可能有利于迅速查找到所要播放的章节，然而大量的章节导致了大量零碎的文件，不利于文件的管理。可以将这些分散的语音文件整合成一个语音文件，在这个语音文件的起始位置建立分段索引表，以分段索引表对各个章节起始和结束位置进行标识，这样既可以迅速查找到所要播放的章节，而同时一本书仅对应一个簇号索引表，有利于快速检索到需要的数据，在某些硬件***不支持在同一目录下存放大量文件的应用中，尤其能有效解决快速检索的问题。
实验表明，对于24M主频的MCU(微处理器)，以MP3格式存储在NandFlash(共用地址与数据线型闪存)上，大小为100M左右的语音文件的实验环境，当检索该文件靠后的数据的时候，本发明的检索时间可以从现有技术通常的2-3秒减少到0.3秒左右。
如图3，本发明具体实施方式的文件检索装置，包括中央处理单元及地址索引存储单元，所述地址索引存储单元存储有排序的文件每一簇的簇号的簇号索引表，所述中央处理单元用于在进行文件检索时根据所述簇号索引表得到待检索文件簇的簇号并由该簇号的对应物理存储地址获取待检索文件簇的内容。所述地址索引存储单元还可以存储时间流文件的分段索引表以用于在检索时快速地确定待检索文件各分段数据对应的簇。
如图4所示，本发明具体实施方式的时间流文件处理器，用于处理文件分配表***的时间流文件，包括中央处理单元及地址索引存储单元，以及时间流文件存储区和输出单元。所述地址索引存储单元存储有排序的文件每一簇的簇号的簇号索引表，所述中央处理单元用于在进行文件检索处理时根据所述簇号索引表得到待检索文件簇的簇号并由该簇号的对应物理存储地址获取待检索文件簇的内容。时间流文件存储区和输出单元为公知技术，前者为一般的存储装置，如FLASH等，后者可例如为用于视频输出的液晶显示模块或者语音输出的扬声器等。同样的，地址索引存储单元还可以存储时间流文件的分段索引表以用于在检索时快速地确定待检索文件各分段数据对应的簇。
上述的时间流文件处理器，可以是一自身独立的产品，而单独完成对时间流文件，例如视频或语音文件的诸如播放、检索等处理，或者也可以是对现有的个人电脑，MP3，MP4，语音阅读笔等产品的一改进产品，如增加一地址索引存储单元用于存储排序的文件每一簇的簇号的簇号索引表，而以这些产品自身的中央处理单元负责相应处理功能；或者是将本发明具体实施方式的检索方法以固化程序方式或其他方式集成到上述产品的中央处理单元中，而使中央处理单元在进行文件检索时应用上述方法，均可达成提高检索速度之目的。
本发明的检索方法，尤其对反复的在不同时间点上进行搜索时显其优势，例如在播放视频或语音文件时，常常会在文件的不同时间点上进行快进，回退等等操作，现有技术的存储方式决定其检索到这些时间点时每次都要从开始的扇区进行搜索，而本发明则可快速找到这些时间点的实际物理存储地址而得到数据。
实验证明，现有技术中，***程序找到文件的最后一个扇区的时间是跟该文件的大小成正比的，文件越大，找到最后一个扇区的时间越长。而应用本发明，***程序找到文件的第一个扇区和最后一个扇区的时间是相近的，从而能更快速地完成文件的各簇数据的检索，特别是针对时间流文件，使用本发明更具优势。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种文件分配表***的文件检索方法，其特征在于，包含如下步骤：
A、获取文件每一簇的簇号；
B、对上述簇号进行排序，建立簇号索引表；
C、检索所述簇号索引表，得到待检索文件簇的簇号，由该簇号的对应物理存储地址获取待检索文件簇的内容。
2.如权利要求1所述的文件检索方法，所述步骤C检索所述簇号索引表是采用二分法实现的。
3.如权利要求1所述的文件检索方法，其特征在于，所述簇号索引表是在文件被打开或创建时建立的。
4.如权利要求1至3任一所述的文件检索方法，其特征在于，所述文件为时间流文件。
5.如权利要求4所述的文件检索方法，其特征在于，所述时间流文件为视频文件或语音文件。
6.如权利要求4所述的文件检索方法，其特征在于，还包括如下处理：在所述时间流文件被创建时，在该时间流文件中添加分段索引表；检索时，在检索所述簇号索引表前根据所述分段索引表确定待分段检索的文件簇。
7.一种文件分配表***的文件检索装置，其特征在于，包括中央处理单元及地址索引存储单元，所述地址索引存储单元存储有排序的文件每一簇的簇号的簇号索引表，所述中央处理单元用于在进行文件检索时根据所述簇号索引表得到待检索文件簇的簇号并由该簇号的对应物理存储地址获取待检索文件簇的内容。
8.如权利要求7所述的文件检索装置，其特征在于，所述文件为时间流文件。
9.如权利要求8所述的文件检索装置，其特征在于，所述地址索引存储单元还存储有所述时间流文件的分段索引表，所述分段索引表用于在检索时确定待检索文件各分段数据的簇。
10.一种时间流文件处理器，用于处理文件分配表***的时间流文件，其特征在于，包括中央处理单元及地址索引存储单元，所述地址索引存储单元存储有排序的文件每一簇的簇号的簇号索引表，所述中央处理单元用于在进行文件检索处理时根据所述簇号索引表得到待检索文件簇的簇号并由该簇号的对应物理存储地址获取待检索文件簇的内容。
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