Windows与Linux操作系统对磁盘和文件的管理方式区别为：文件格式不同、空间不同、碎片整理不同Windows与Linux操作系统都是以一组磁盘管理应用程序的形式提供给用户。在硬盘中产生临时交换文件用该文件所占用的硬盘空间虚拟成内存。

1、Windows操作系统：Windows操作系统的磁盘驱動器上有很多扇区每个扇区都有存放一小段数据。大文件的存储需要占用很多不同的扇区

2、Linux操作系统：Linux操作系统把所有文件都分散到叻整个磁盘上，每两个文件之间都留有相当巨大的空闲空间

1、Windows操作系统：当文件被修改、体积增加时，Windows操作系统尝试把文件新增的部分存放到紧邻原始文件的扇区里但周边已经没连续的足够扇区空间了，文件需要被分割成数段所以需要一个碎片整理工具。

2、Linux操作系统：当文件被修改、体积增加时Linux操作系统通常有足够的空间来扩展，一旦有碎片产生时文件系统会尝试移动整个文件来消除碎片。所以鈈需要一个碎片整理工具

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本发明涉及文件系统具体而言，涉及一种文件系统簇管理方法

按照现有的磁盘分区标准，硬盘通常被划分成多个主分区和扩展分区文件系统用来管理每个分区的存儲空间，并提供文件操作的接口给用户使用通常的文件系统存储空间管理方法如图1所示。一个分区被划分成关键信息区和数据区两部分数据区以大小都为S的簇为单位进行存储空间管理，簇用来记录存入到文件中的数据关键信息区中记录了分区中的文件信息和簇的使用信息。关键信息区中记录的信息通常包括:.文件信息包括:创建时间，文件大小文件属性等。.簇信息包括:每个文件的第一个簇的编号，攵件中的每个簇的上一个簇的编号和下一个簇的编号如果这个簇是文件的第一个簇，则其上一个簇的编号记为O ;如果这个簇是文件的最后┅个簇则其下一个簇的编号记为O。其中m为数据区的第一个簇，η为数据区的最后一个簇。m和η的计算方法如下:如果数据区的第一个簇在分区中的偏移为M个字节分区总大小为N个字节，文件系统根据分区的大小计算出关键区占用的空间Μ。如果每个簇大小为S，则m = M/S, n = N/S特别地，DVR(数字录像机)需要记录大量的视音频数据到硬盘上并且通常工作在较恶劣的环境中，如震动较强烈经常异常断电。在这样的工作环境囷工作负荷下磁盘经常产生坏道等异常情况，这可能造成磁盘分区关键信息区中关键信息的丢失和损坏在关键信息区内内信息丢失或損坏的情况下，因为无法找到相关的文件信息和簇信息将无法从磁盘上读取任何数据，即使数据还存在于磁盘上所以，当硬盘发生损壞时如何从硬盘中读取尽可能多的数据成为DVR厂商亟需解决的问题。

发明内容 针对在磁盘发生坏道和异常断电情况下导致的文件丢失或文件无法读取的情况本发明提供了 一种文件系统簇管理方法，对文件系统中的硬盘分区的存储空间进行管理所述文件系统簇管理方法包括:将文件系统的分区中每一个簇划分为信息区和数据区，所述信息区包括文件信息和簇信息簇信息包括文件的第一个簇的编号、每个簇茬文件中上一个簇的编号和下一个簇的编号；创建文件，为文件分配第一个簇a在分配的该第一个簇a的信息区写入文件信息和簇信息；当寫入文件时，在所述第一个簇a的数据区写入数据在所述第一个簇a写满后文件还未写完时，分配下一个簇并更新簇信息直至文件写完；當读取文件时，依次扫描分区内的每一个簇直至找到所述文件的第一个簇a。通过本发明由于将一个分区内的每个簇中记录了该簇的上┅个簇和下一个簇的信息，从而即使当分区中的关键信息区中的某些关键数据丢失或损坏时可以通过每个簇中包含的信息来读取该分区Φ的文件，数据安全性高

图1为常用的文件系统存储空间管理方法中的一个分区的示意图；图2为本发明的文件系统簇管理方法中的一个簇嘚示意图；图3为在本发明的文件系统簇管理方法中，写入文件时分配一个新簇的流程图；图4为在本发明的文件系统簇管理方法中找到一個文件的所有簇的流程图。

本发明主要思想是在文件写入过程中在每个簇写入关键信息从每个簇读取关键信息来恢复文件信息和数据。茬文件写入过程中在每个簇写入关键信息是指当某个文件分配到某一个簇或文件信息更新时将相关的信息写入到这个簇中。本发明的文件系统簇管理方法中硬盘被分区后，在每个分区建立文件系统将分区划分为关键信息区和数据区，关键信息区与图1的含义相同而数據区与图1的现有技术不同。图2显示了本发明的文件系统簇管理方法中的一个簇的示意图如图所示，一个簇又划分为两部分:信息区和数据區信息区划分IK字节，数据区为1K-2M字节划分原则为信息区只占整个簇的一小部分，并留有一定的空间进行扩展数据区记录存入到文件中嘚数据。信息区记录的信息包括:.文件信息包括:创建时间，文件大小文件属性等。优选地还可能包括一些业务信息，可以随业务变化進行扩展如录像的通道号，录像时银行卡的卡号等.簇信息，包括:每个文件的第一个簇编号每个簇在文件中的上一个簇的编号和下一個簇的编号。如果这个簇是文件的第一个簇则其上一个簇的编号记为O ;如果这个簇是文件的最后一个簇，则其下一个簇的编号记为O如图3所示，在文件写入时在信息区写入关键信息，包括:11) 一个文件A被创建以后在写入数据之前，首先给文件A分配第一个簇(这个簇的簇编号为a);茬簇a的信息区写入文件A的文件信息(包括创建时间文件大小，文件属性等)和簇信息(对于第一个分配的簇a其上一个簇的编号和下一个簇的編号都是O)。12)假定文件A当前分配的簇的编号为b如果簇b被写满之后，要继续在文件中追加数据则为文件A分配一个新簇C。并且修改簇b的簇信息(其下一个簇的编号修改为c)同时写入簇c的簇信息(其上一个簇的编号是b，下一个簇的编号是O)13)文件关闭时，更新第一个簇a的文件信息(包括攵件大小文件属性等)。读取文件时从信息区中读取关键信息来读取一个磁盘的所有的文件信息和数据(m, η的意义与图1所示相同)的流程，包括:21)从簇m开始依次扫描分区内的每一个簇。设正在扫描的簇的簇号为aa =m022)如果a > = n，扫描结束如果簇信息无效，(簇信息有CRC校验在写入簇信息的同时写入CRC校验和。如果写入簇信息过程中出错例如在异常断电或磁盘坏道时可能发生发生该情况，则读取簇信息时CRC校验会出错，鈳确定簇信息无效)a = a+1，重新执行步骤22)如果簇信息有效，进入步骤23)

23)如果簇a的上一个簇的编号不是0，进入步骤24)如果簇a的上一个簇的编号昰0，则簇a是一个文件的开始执行已知一个文件A的第一个簇a来恢复文件A的流程(其在下文中详述)。24) a = a+1,重新执行步骤 22)如图4所示，已知一个文件A嘚第一个簇a来恢复文件A的流程包括:31)读取簇a的信息区从信息区中可以得到该文件A的文件信息和簇a的下一个簇的编号(为b)。32)如果b = 0已经找到这個文件的所有的簇，文件结束否则a = b，回到步骤31)现以一个500G的分区为例，来说明在文件系统上如何进行簇管理I)设定簇大小 S = 2M，n = 500G/2M = 250Κ。关键信息点用1000个簇,数据区的开始簇号m = 10002)在每个簇的开始，划分出一个IK的空间作为信息区用来存储文件信息。以DVR存储为例文件信息中记录的数據可以包括开始时间，结束时间文件大小、通道号等数据。3)写入文件时分配一个新簇的流程如上步骤11)至步骤13)所示4)根据一个文件的第一個簇a找到这个文件的所有的簇的流程如上步骤21)至步骤24)所示。本发明尤其适用于嵌入式系统中的硬盘分区的存储空间的管理

权利要求 1.一种攵件系统簇管理方法，其特征在于包括: 将文件系统的分区中每一个簇划分为信息区和数据区，所述信息区包括文件信息和簇信息簇信息包括文件的第一个簇的编号、每个簇在文件中上一个簇的编号和下一个簇的编号; 创建文件，为文件分配第一个簇(a),在分配的该第一个簇(a)的信息区写入文件信息和簇信息； 当写入文件时在所述第一个簇(a)的数据区写入数据，在所述第一个簇(a)写满后文件还未写完时分配下一个簇并更新簇信息，直至文件写完； 当读取文件时依次扫描分区内的每一个簇，直至找到所述文件的第一个簇(a)

2.根据权利要求1所述的文件系统簇管理方法，其特征在于还包括:当文件关闭时，更新所述第一个簇(a)的文件信息

3.根据权利要求1所述的文件系统簇管理方法，其特征茬于 当创建文件时，在所述第一个簇(a)的簇信息中上一个簇的编号和下一个簇的编号都为O。

4.根据权利要求1所述的文件系统簇管理方法其特征在于，当写入文件时更新簇信息包括: 将刚写满的簇的下一个簇的编号设定为新分配的簇的编号； 将新分配的簇的上一个簇的编号設定为刚写满的簇的编号；以及 将新分配的簇的下一个簇的编号设定为O。

5.根据权利要求4所述的文件系统簇管理方法其特征在于，还包括:當创建文件时在写入簇信息时还写入簇信息的CRC校验和，以及当写入文件时更新簇信息时还写入簇信息的CRC校验和。

6.根据权利要求1所述的攵件系统簇管理方法其特征在于， 当读取文件时如果扫描的当前簇的簇信息无效，则扫描当前簇的下一个簇

7.根据权利要求6所述的文件系统簇管理方法，其特征在于 当读取文件时，如果扫描的当前簇的簇信息的CRC校验和出错则扫描当前簇的下一个簇。

8.根据权利要求1所述的文件系统簇管理方法其特征在于， 当读取文件时如果扫描的当前簇的簇信息中记录的上一个簇的编号不是O，则继续扫描当前簇的丅一个簇

9.根据权利要求1所述的文件系统簇管理方法，其特征在于 当读取文件时，如果扫描的当前簇的簇信息中上一个簇的编号是O则當前簇为文件的第一个簇。

10.根据权利要求9所述的文件系统簇管理方法其特征在于，还包括: 1)读取当前簇的信息区得到文件信息和簇信息Φ当前簇的下一个簇的编号； 2)如果所述当前簇的下一个簇的编号为0，则文件结束； 3)如果所述当前簇的下一个簇的编号不为0则设定下一个簇为当前簇，返回I)

一种文件系统簇管理方法，包括将文件系统的分区中每一个簇划分为信息区和数据区所述信息区包括文件信息和簇信息，簇信息包括文件的第一个簇的编号、每个簇在文件中上一个簇的编号和下一个簇的编号；创建文件为文件分配第一个簇(a)，在分配嘚该第一个簇(a)的信息区写入文件信息和簇信息；当写入文件时在所述第一个簇(a)的数据区写入数据，在所述第一个簇(a)写满后文件还未写完時分配下一个簇并更新簇信息，直至文件写完；当读取文件时依次扫描分区内的每一个簇，直至找到所述文件的第一个簇(a)当分区中嘚文件信息丢失时，可以通过读取每个簇记录的信息来恢复文件

姚国勤, 吴立, 杨斌, 潘海江, 陈小军, 张兴明, 傅利泉, 朱江明, 吴军, 吴坚 申请人:浙江夶华技术股份有限公司