CN1308836C

CN1308836C - 数据储存的方法及***

Info

Publication number: CN1308836C
Application number: CNB031370071A
Authority: CN
Inventors: 郑吉智
Original assignee: Accton Technology Corp
Current assignee: Accton Technology Corp
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: CN1553342A

Abstract

本发明提供一种将一文件储存于具有区块写入特性的一存储器的方法及***，其中该文件要储存于该存储器时，主要包含下列步骤：比较该文件与该存储器中每一存储器区块闲置储存空间的大小，以从这些具闲置储存空间的存储器区块中选取一最适存储器区块；储存该文件对应于该最适存储器区块的储存空间的数据单元至该最适存储器区块中；以及若储存该数据单元后该文件中仍有剩余的待储存数据单元，则重复上述步骤，直到该文件完全被储存于该存储器中为止。

Description

数据储存的方法及***

技术领域

本发明涉及一种数据储存的方法及***，尤其涉及一种可将一文件分割成多个数据单元以储存该文件的方法及***。

背景技术

在计算机***的各个组件中，用来储存数据的存储体(Storage Device)向来为非常重要的一个领域。一般而言，存储体可分为两大类别，即挥发性存储体(Volatile Storage Device)及非挥发性存储体(Non-Volatile Storage Device)。所谓挥发性存储体即该存储体内所储存的数据会随着时间而逐渐流失，且如果将该存储体的电源供应切断，则储存于其中的数据将完全消失，而其好处在于存取速度快，例如动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)即属于此类组件；相反地，所谓非挥发性存储体即该存储体内所储存的数据并不会随着时间而流失，同时该数据也可以在切断电源供应的状况下继续存在于该存储体中，故非挥发性存储体在有需要在电源供应即使切断的情况下仍能保持数据内容的应用中占有十分重要的角色，然而其缺点为存取速度相对于DRAM来说非常缓慢，例如闪存(Flash Memory)，硬盘机及软盘机等组件均属于此类组件。而同样是非挥发性存储体，比较于如硬盘机针对大量储存空间需要的特性，及软盘机便利于携带的特性，闪存则具备有相对来说较小的体积及较快的存取速度，故其十分适合用于如网络集线器(Switch Hub)等产品中对非挥发性存储体的应用。

闪存为一种具备区块写入特性的存储装置，所谓区块写入，意即在该存储体中的储存空间为多个固定长度的区块(其可能有若干种不同的大小)，而当一文件被写入该存储体的时候，必须以区块为单位进行分割以及储存，此种储存特性造成了若一区块已被利用来储存数据，即使该区块中仍然存在没有被利用的储存空间，其将无法再用作其它储存用途，这是此类存储装置先天上的限制。在现有技术中，闪存的数据储存，是采取对实际储存地址连续存入的方式，举例来说，请参照图1，图1是现有技术的闪存10储存一文件20的示意图，其中闪存10有部份区块已被利用于储存数据，现要将文件20存入闪存10中时，则自闪存10中实际储存地址的下一闲置区块12a起，依序将文件20被分割后的数据单元22连续存入闪存10的区块12中，直到文件20全部被存入为止。请注意文件20最后存入的一结束数据单元22a，由于一般文件的大小并非为一固定值，所以当文件20依照所使用闪存10的区块12的大小进行分割时，其最后被分割剩余的结束数据单元22a的大小，通常不会与其所要存入的区块12b大小相符，在这种状下，由于闪存10的区块写入特性，区块12b中必定有部份储存空间为闲置却无法用于任何数据的储存。

然而上述现有技术的闪存却有以下数个不尽理想之处：现有技术的闪存在读取及写入时，均以该闪存的各个区块的实际储存地址为索引，这种存取方式虽然直接，但是却时常造成其可移植性差，由于不同厂牌或不同型号的闪存其储存空间大小及其中各个区块的数量及地址配置均不相同，所以当一计算机***要使用不同种类的闪存时，必须针对每一类型的闪存重新进行管理程序的修改，这会增加软件维护的成本；现有技术的闪存的连续存入特性，会由于闪存间隙(Fragmentation)的存在，而造成储存空间的浪费，所谓间隙，即一闪存在使用一段时间之后，由于连续的写入及删除的动作，造成其闲置区块间不连续的情形愈来愈频繁，即其闲置区块会被已利用区块分割成数个区段而不呈连续状态，此时，即使一要储存文件的大小比该区段内区块的大小总合小，而该文件将因为连续储存空间不足而导致储存失败，这种拥有足够闲置空间却因不连续而无法储存的情形，是种储存空间的浪费；另外，现有技术的闪存是根据连续存入的原则，而无一储存区块选取法则，这会造成区块不合理的使用，以图1中的现有技术的该闪存10为例，其中若结束数据单元22a为一串非常短的数据，而其刚好连续存入原则配置的区块12b为一十分大的区块，这将造成区块12b在储存结束数据单元22a后，留下一部份非常大的闲置空间却因区块写入特性而无法被利用，从而形成浪费；最后，由于现有技术的闪存均自该闪存的起始地址开始寻找闲置的连续区块进行数据的储存，这会造成部份特定的区块的写入次数累积较其它区块为多，而在闪存中的每一区块，其均有一最大保证有效写次数值，若一区块的写入次数达到此一值后，其发生故障的机率将大增，所以如果一闪存中部份特定区块较其它区块先达到此值，而无法将总写入次数平均分配至各个区块的话，这将造成该闪存命的缩短，而增加使用者的成本。

综上可知，现有技术的闪存，在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的，在于提供一种数据存储的方法及***，以实现更合理使用储存资源。

为了实现上述目的，本发明提供一种数据储存的方法，其用来将一文件储存于一存储器中，该存储器包含有多个存储器区块，且当该文件储存于该存储器中时必须以这些存储器区块为单位，该方法主要包含下列步骤：比较该文件与该存储器中每一存储器区块闲置储存空间的大小，以从这些具闲置储存空间的存储器区块中选取一最适存储器区块；储存该文件中对应于该最适存储器区块的储存空间的数据单元至该最适存储器区块中；以及若储存该数据单元后该文件中仍有剩余的待储存数据单元，则重复上述步骤，直到该文件完全被储存于该存储器中为止。

本发明还提供一种数据储存***，包含：一存储器，其具有区块写入特性；一文件***，建立于该存储器的驱动模块上，提供一区块配置方法，当一文件储存于该存储器时，进行更有效率的储存空间配置。

本发明利用一最佳化的闲置存储器配置的方法以及一二层次数据结构的设计，来使一文件***在储存文件时对一具备区块写入特性的存储装置进行更有效率的储存空间配置，以达到更合理使用储存资源的目的。

附图简要说明

下面结合附图，通过对本发明的实施例的详细描述，将使本发明的技术方案和其他有益效果显而易见。

图1为现有技术的闪存储存一文件的示意图；

图2为本发明的***方块图；

图3为本发明的一实施例的***方块图；

图4为初始扫描解读的示意图；

图5为区块配置方法流程图；

图6为最适区块选取方法流程图；

图7为闲置区块序列的示意图。

具体实施方式

请参照图2，图2中显示本发明的***30方块图。本发明在具有区块写入特性的存储器38的驱动模块上建立一具有二层次的数据结构的文件***32，根据最佳配置方法将一文件储存于该存储器38中。该存储器38包含有多个存储器区块46，且当该文件储存于存储器38中时必须以存储器区块46为单位，其中该文件***32主要依照以下步骤存取存储器38：比较该文件与存储器38中具有闲置储存空间的每一存储器区块46的大小，以自这些存储器区块46中选取一最适存储器区块；储存该文件对应于该最适存储器区块的储存空间的数据单元至该最适存储器区块中；以及，若储存该数据单元后该文件中仍有剩余的待储存数据单元，则重复上述步骤，直到该文件完全被储存于该存储器38中为止。

请参照图3，图3中显示本发明的一实施例的***方块图。在图3中，用来储存一文件至存储器38，该存储器38则为一具备区块写入特性的存储装置，故包含有多个存储器区块46(其可能有若干种不同的大小)，用来储存该文件经分割后所产生的数据单元，而该存储器还包含有一驱动模块(Driver)(未显示于图3中)，其用来依据文件***32所包含的信息对存储器38的存储器区块46进行读取、写入及删除的动作；而该文件***32包含有二层次的数据结构，包括：一存储层(Storage Layer)42及一文件层(File Layer)44，其中存储层42提供最佳配置逻辑运算依先进先出的闲置区块管理原则选择最适的存储器38区块储存文件，并记录数据区块48实际对应到存储器38的起始、结束位置及大小；文件层44则对应于该文件，用来记录该文件的各个数据单元所选取的数据区块48。在图3中所示的***30可使用于各种内含具区块写入特性存储器的计算机相关产品，例如网络集线器、图形显示卡等；而该具区块写入特性的存储器38通常为一闪存，但是其它具有相同特性的存储器同样属于本发明的涵盖范围。

如图3所示，当本***要将一文件写入存储器38时，文件***32会依据最佳配置方法来选取适合储存该文件的存储器38的存储器区块46来储存该文件，文件***32选取用于储存该文件的存储器38的存储器区块46，依序为第4、5、10、9及6的存储器区块46，并在存储层42的数据区块48中纪录实际对应到该些存储器区块的起始、结束位置及大小，同时将该文件所储存的数据区块48号码及属性纪录于文件层44中。如上所述，即可完成该文件的写入动作；同样地，当要自存储器38中读取出该文件时，该文件***32会依据记录于文件层44中的信息选取存储层42中的数据区块48，来控制该驱动模块对相对应于被选取数据区块48的存储器38的存储器区块46进行读取，并将该数据单元依顺序合并以还原该文件。如上所述，即可完成该文件的读取动作；而当要自存储器38中将该文件删除时，该文件***32会依据记录于文件层44中的信息选取存储层42中的数据区块48，来控制该驱动模块对相对应于被选取数据区块48的存储器38的存储器区块46进行删除，然后再将记录于文件层44中的相关信息予以清除。如上所述，即可完成该文件的删除动作。

在一般情形下，储存一文件至存储器38中时，计算机***另包含有一挥发性存储器用来将上述的数据结构(包含存储层42及文件层44)内的所有相关信息均储存于该挥发性存储器中供处理器使用，以确保其执行速度。然而，当计算机***于失去电源供应(例如关机)之后，所有储存于该挥发性存储器中的数据将不复存在，因此当计算机***于重新激活时，会对存储器38做初始扫描解读(Parsing)，以在该挥发性存储器中重新建立文件层44及存储层42的相关管理信息，其中该挥发性存储器通常为一动态随机存取存储器(DRAM)，而该非挥发性存储器可以为一闪存，请参照图4，图4为一使用本发明的存储器38中的各个存储器区块46作为初始扫描解读所使用的非挥发性存储器的一实施例，其中每一存储器区块46中的一部份储存空间用来储存相关于该文件以及指向其下一存储器区块46等的一初始扫描解读信息50，而在图4中显示接地的存储器区块46表示其为储存该文件的结束区块。由于储存于一非挥发性存储器中，初始扫描解读信息50并不会在失去电源供应后就消失不见，而在下一次开启计算机***时，处理器可以利用初始扫描解读信息50重新将该数据结构信息建立于一发挥性存储器上。以上所述是本发明的较佳实施例，其它可达到相同目的的不同应用同样为本发明的所涵盖范围。

利用本发明的文件***32储存一文件时，依据某一特定方法来选取最适储存该文件的存储器区块46，该方法为一最佳配置方法且该方法包含于存储层42中。请参照图5、图6及图7，其为该方法的一实施例，其中包含有一区块配置方法60(如图5所示)，一最适区块选取方法70(如图6所示)，以及一闲置区块序列80(如图7所示)。图7中的闲置区块序列80是存储器38中具有闲置储存空间的存储器区块46，依据先进先出(First-In-First-Out，FIFO)的原则，依序排列数据区块的序列，也就是说，最近进入闲置状态的一存储器区块46a将排列于闲置区块序列80的最后顺位(即在图7中显示接地的存储器区块46a，其为闲置区块序列80的结束区块)；而图4中的区块配置方法60包含下列步骤：

步骤61：开始区块配置方法60；

步骤62：将该文件的大小设为一剩余值；

步骤63：检查该剩余值是否大于零。若是，则执行步骤64，若否，则执行步骤66；

步骤64：执行该最适区块选取方法70以选取一最适存储器区块；

步骤65：储存该文件于该最适存储器区块，同时将该文件的大小减去该最适存储器区块的大小，并更新闲置区块序列80。继续执行步骤62；

步骤66：结束区块配置方法60。

也就是说，要储存一文件时，则进入区块配置方法60的程序，首先检查该文件是否有待储存的数据单元，如果有，则依据最适区块选取方法70选取一最适存储器区块，并将该文件储存于该最适存储器区块，并更新闲置区块序列80，储存后，如果该文件中仍有待储存的数据单元，则重复上述步骤直到整个文件被储存至存储体38中为止。图6中的最适区块选取方法70将该文件的大小逐一与闲置区块序列80中的闲置存储器区块46进行比较，其包含下列步骤：

步骤71：开始最适区块选取方法70；

步骤72：设定最适存储器区块大小的初始值，并将闲置区块序列80中最早进入闲置状态的区块设为目前区块；

步骤73：检查该目前区块是否为一结束区块。若是，则执行步骤79，若否，则执行步骤74；

步骤74：检查该目前区块的大小是否大于或等于该剩余值。若是，则执行步骤75，若否，则执行步骤76；

步骤75：检查该目前最适存储器区块的大小是否小于该剩余值或大于该目前区块的大小。若是，则执行步骤77，若否，则执行步骤78；

步骤76：检查该目前最适存储器区块的大小是否小于该目前区块的大小。若是，则执行步骤77，若否，则执行步骤78；

步骤77：将该目前区块设为一新的最适存储器区块；

步骤78：闲置区块序列80中下一个闲置区块成为一新的目前区块。继续执行步骤73；

步骤79：结束最适区块选取方法70。

也就是说，若至少一闲置存储器区块46的长度大于或等于该文件的长度，则在该些存储器区块46中选取长度最小，闲置最久者来储存该文件；若该些闲置存储器区块46的长度小于该文件的长度，则于该些存储器区块46中选取长度最大且闲置最久者来储存该文件分割出来的数据单元。以上所述是该特定法则的较佳实施例，其它可达到相同目的的不同应用同样为本发明的所涵盖范围。

也就是说，本发明的方法包含以下步骤：比较该文件与该存储器中每一存储器区块闲置储存空间的大小，以从这些具闲置储存空间的存储器区块中选取一最适存储器区块；储存该文件对应于该最适存储器区块的储存空间的数据单元至该最适存储器区块中；以及若储存该数据单元后该文件中仍有剩余的待储存数据单元，则重复上述步骤，直到该文件完全被储存于该存储器中为止。

相较于现有的储存技术直接以实际储存地址为索引并以连续区块配置方式来储存数据的特性，本发明具有软件可移植性佳、非连续区块配置方式增加存储体使用弹性、使用最适区块选取方法以避免不合理配置造成浪费、以及先进先出的闲置区块管理法则延长整体存储体的寿命等优点。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思，作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种数据储存的方法，其用来将一文件储存于一具有区块写入特性的存储器中，其特征在于，该方法包含下列步骤：

比较该文件与该存储器中每一存储器区块闲置储存空间的大小，以从这些具闲置储存空间的存储器区块中选取一最适存储器区块；

储存该文件对应于该最适存储器区块的储存空间的数据单元至该最适存储器区块中；以及

若储存该数据单元后该文件中仍有剩余的待储存数据单元，则重复上述步骤，直到该文件完全被储存于该存储器中为止。

2.根据权利要求1所述的数据存储的方法，其特征在于，最适存储器区块的选取包含下列步骤：

设定最适存储器区块大小的初始值；

依据先进先出的顺序从该存储器区块中选取一具有闲置储存空间的存储器区块；

比较该被选取的存储器区块、目前最适存储器区块及该文件的大小，当该被选取的存储器区块大于或等于该文件，且目前最适的存储器区块小于该文件或大于该被选取的存储器区块时，则该被选取的存储器区块取代目前最适存储器区块成为新的最适存储器区块；及

重复上述选取及比较步骤，直到该存储器区块中每一具有闲置储存空间的存储器区块完全被选取并比较后为止。

3.根据权利要求1所述的数据存储的方法，其特征在于，最适存储器区块的选取包含下列步骤：

设定最适存储器区块大小的初始值；

比较该被选取的存储器区块、目前最适存储器区块及该文件的大小，当该被选取的存储器区块小于该文件，且目前最适的存储器区块小于该被选取的存储器区块时，则该被选取的存储器区块取代目前最适存储器区块成为新的最适存储器区块；及

4.根据权利要求1所述的数据存储的方法，其特征在于，该存储器为一闪存。

5.一种数据储存***，其特征在于，包含：

一存储器，其具有区块写入特性；及

一文件***，建立于该存储器的驱动模块上，提供一区块配置方法，于一文件储存于该存储器时，进行更有效率的储存空间配置；

该区块配置方法，主要包含下列步骤：

比较该文件与该存储器中每一存储器区块闲置储存空间的大小，以从该具闲置储存空间的存储器区块中选取一最适存储器区块；

6.根据权利要求5所述的数据存储的***，其特征在于，该文件***包含一存储层及一文件层，该存储层包含有多个数据区块，每一数据区块对应于该存储器的一存储器区块，并记录实际对应到该存储器区块的起始、结束位置及大小，该文件层用来记录该文件的各个数据单元所选取的数据区块。

7.据权利要求5所述的数据存储的***，其特征在于，最适存储器区块的选取包含下列步骤：

设定最适存储器区块大小的初始值；

8.根据权利要求5所述的数据存储的***，其特征在于，最适存储器区块的选取包含下列步骤：

设定最适存储器区块大小的初始值；

9.根据权利要求5所述的数据存储的***，其特征在于，该具有区块写入特性的存储器为一闪存。