一種嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的系統(tǒng)，系統(tǒng)包括判斷CPU是否有掉電仍然保存數(shù)據(jù)能力的寄存器的判斷單元、進(jìn)行內(nèi)置磁盤劃定的處理單元、進(jìn)行數(shù)據(jù)值讀取的讀取單元以及設(shè)置數(shù)據(jù)值的設(shè)置單元；判斷單元、處理單元、讀取單元以及設(shè)置單元依次連接。本發(fā)明嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的系統(tǒng)及方法，有效的避免嵌入式系統(tǒng)內(nèi)置磁盤格式化中途掉電。
【專利說明】一種嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及嵌入式設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種嵌入式設(shè)備不怕格式化中途掉電的安全格式化磁盤的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著嵌入式設(shè)備的存儲設(shè)備生產(chǎn)工藝設(shè)備改良，如:19納米MLC(多階儲存單元)NAND顆粒甚至已經(jīng)成為了閃存主流；卡片存儲容量越來越大，售價越來越便宜，當(dāng)然考慮到性價比，成本和售價也盡量低廉，在能滿足基本的擦除壽命的前提(犧牲了寫入次數(shù)的使用壽命，或者是寫入速度等指標(biāo))，換回來的是更具性價比的存儲介質(zhì)的產(chǎn)品(卡片)。但一個問題是寫入速度的降低。寫入速度的性能下降，總?cè)萘吭龃?，這樣格式化的過程占據(jù)的時間會加長。
[0003]嵌入式設(shè)備使用文件系統(tǒng)，格式化的時候一般要求用戶不要中斷，否則會出現(xiàn)格式化未完成，而導(dǎo)致磁盤不可用?，F(xiàn)行通用文件文件系統(tǒng)格式有(FAT12/16/32、exFAT【FAT64】、NTFS、EXT2、EXT3、YAFFIS (YetAnotherFlashFileSystem)、YAFFIS2 等。
[0004]格式化這些文件系統(tǒng)格式的過程中，如果中途低電關(guān)機(掉電)等異常發(fā)生，則極為可能導(dǎo)致磁盤格式化未完成。但對于通用文件系統(tǒng)，并非所有的情況加載的時候都能準(zhǔn)確判斷出來為格式化未完成，進(jìn)而雖然可以有機會加載使用，但再后續(xù)使用中會因為文件系統(tǒng)格式化未完成遺留的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致出現(xiàn)磁盤數(shù)據(jù)損毀的情況，進(jìn)而影響用戶的使用(如出現(xiàn)多文件存儲物理地址重疊，文件數(shù)據(jù)不完整等)。
[0005]對于具體文件系統(tǒng)FAT16/32文件系統(tǒng)而言，F(xiàn)AT entry第二項記錄FAT [I]被定義為” EOCmark”,用來作為 “dirty volume flags”，
[0006]如果FAT16/32 文件系統(tǒng)有數(shù)據(jù)尚未回寫(write-back)到磁盤(存儲器)，則FATentry 第二項記錄 FAT [I]的值 FAT16 會是 0x7FFF，F(xiàn)AT32 會是 0x07FFFFFF ;如果 FAT16/32文件系統(tǒng)無任何回寫數(shù)據(jù)(如只讀，或者寫入的數(shù)據(jù)都已經(jīng)成功回寫到磁盤)，則該FATentry 第二項記錄 FAT [I]的值 FAT16 會是 OxFFFF，F(xiàn)AT32 會是 OxOFFFFFFF。
[0007]微軟Windows 系統(tǒng)則利用 FAT16/32 的改 FAT[1]的 “dirty volume flags”用來標(biāo)注USB Mass storage是否安全移除磁盤(即是否所有的磁盤緩沖區(qū)均回寫到磁盤)；而對于格式化如果未完整，在FAT16/FAT32中并沒有其它標(biāo)記位做標(biāo)記區(qū)分。
[0008]具體不同文件系統(tǒng)定義各有差異，雖然一些文件系統(tǒng)(NTFS)內(nèi)設(shè)計有操作事務(wù)實施的機制，但也存在一些文件系統(tǒng)在其類型的文件系統(tǒng)的規(guī)范(Spec)中就設(shè)計有此類別的標(biāo)示位設(shè)計和約定。如果試圖利用文件系統(tǒng)事務(wù)完整的設(shè)計避免格式化中途斷電后的自動回復(fù)，則因為一些文件系統(tǒng)并無事務(wù)處理機制而無法實施，且對于支持事務(wù)處理的文件系統(tǒng)，也是需要分別對事務(wù)完整性和回退部分做實現(xiàn)細(xì)節(jié)，這些無疑都是工作量。
[0009]嵌入式系統(tǒng)考慮CPU運算能力，以及實際裝載的不是很充裕的內(nèi)存資源，并考慮磁盤掃描和修復(fù)算法的復(fù)雜度和耗時，一般并不具備磁盤文件系統(tǒng)錯誤修復(fù)能力。(即便PC上的修復(fù)工具，也非常多，而目前也沒有說能有100%的修復(fù)能力，只是可能一些情況可以修復(fù)，但修復(fù)之后也可能損失一些文件)。
[0010]尤其一些嵌入式設(shè)備的應(yīng)用程序或者OS非常依賴內(nèi)嵌磁盤文件操作的系統(tǒng)，如利用DB數(shù)據(jù)訪問和保存一些數(shù)據(jù)的應(yīng)用類的嵌入式設(shè)備產(chǎn)品。一旦內(nèi)置文件系統(tǒng)損毀，就無法使用。而對于使用電池的設(shè)備，格式化過程中如果有震動或者電池低迅速電壓下降，都有機會讓格式化內(nèi)置磁盤的時候未能完成而對后續(xù)使用產(chǎn)生文件損毀的隱患(多文件重疊、索引絮亂等)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的系統(tǒng)及方法,有效的避免嵌入式系統(tǒng)內(nèi)置磁盤格式化中途掉電。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括判斷CPU是否有掉電仍然保存數(shù)據(jù)能力的寄存器的判斷單元、進(jìn)行內(nèi)置磁盤劃定的處理單元、進(jìn)行數(shù)據(jù)值讀取的讀取單元以及設(shè)置數(shù)據(jù)值的設(shè)置單元；所述判斷單元、處理單元、讀取單元以及設(shè)置單元依次連接。
[0013]一種嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括判斷CPU是否有掉電仍然保存數(shù)據(jù)能力的寄存器的判斷單元、進(jìn)行內(nèi)置磁盤劃定的處理單元、進(jìn)行數(shù)據(jù)值讀取的讀取單元以及設(shè)置數(shù)據(jù)值的設(shè)置單元；所述判斷單元、處理單元、讀取單元以及設(shè)置單元依次連接。
[0014]一種嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0015]I)判斷CPU是否有掉電仍然保存數(shù)據(jù)能力的寄存器，若否，進(jìn)行步驟2)；
[0016]2)格式化和加載內(nèi)置磁盤，在內(nèi)置磁盤劃定一塊格式化不會被擦除的區(qū)域；
[0017]3)讀取/設(shè)置磁碟預(yù)留約定位置的數(shù)據(jù)值，作為格式化進(jìn)行中否的標(biāo)記。
[0018]上述步驟I)中若CPU有掉電仍然保存數(shù)據(jù)能力的寄存器，則進(jìn)行以下步驟:
[0019]4)選定寄存器的座位標(biāo)記位；
[0020]5)讀取/設(shè)置選定的寄存器相關(guān)位，作為格式化進(jìn)行中否的標(biāo)記。
[0021]上述加載內(nèi)置磁盤的具體步驟是:
[0022]2.1)判斷是否格式化內(nèi)置磁盤；若否，進(jìn)行步驟2.2)；
[0023]2.2)讀取“格式化是否進(jìn)行中”的標(biāo)記；
[0024]2.3)判斷是否讀取的標(biāo)記值為I ;若是，進(jìn)行步驟2.4)；
[0025]2.4)設(shè)置格式化進(jìn)行中標(biāo)記值為I ;
[0026]2.5)格式化磁碟并加載；
[0027]2.6)清除格式化進(jìn)行中標(biāo)記值。
[0028]上述步驟2.1)中若有格式化內(nèi)置磁盤，則直接進(jìn)行步驟2.4)。
[0029]上述步驟2.5)若格式化磁碟過程中中途斷電，則程序終止，“格式化是否進(jìn)行中”的標(biāo)記保持為I。
[0030]本發(fā)明嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的系統(tǒng)及方法針對嵌入式設(shè)備內(nèi)置磁盤容量越來越大，并考慮成本(性價比)，格式化耗時稍微有些長的使用文件系統(tǒng)的系統(tǒng)，當(dāng)格式化過程中(已經(jīng)開始格式化但又未能完成格式化)中間的時段內(nèi)如果嵌入式設(shè)備斷電而會導(dǎo)致磁盤文件系統(tǒng)未能格式化完成而后續(xù)使用中出現(xiàn)磁盤文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)損毀(文件使用異常)。特別設(shè)計一種格式化的防止掉電損毀文件系統(tǒng)的系統(tǒng)，不需要依賴和改變文件系統(tǒng)的內(nèi)部實現(xiàn)細(xì)節(jié)(規(guī)則)，避免修改不同文件系統(tǒng)的實現(xiàn)細(xì)節(jié)而帶來的額外工作量，并能保持原來支持的任何類型的文件系統(tǒng)的功能，巧妙的設(shè)計了一種利用格式化不會抹到的標(biāo)記位，來記錄文件系統(tǒng)是否格式化完整。檔文件系統(tǒng)格式化中途斷電而能下次開機加載內(nèi)置文件系統(tǒng)的時候自動是被到上次失敗的格式化事件并重新自動完成格式化，進(jìn)而有效的避免嵌入式系統(tǒng)內(nèi)置磁盤格式化中途掉電，導(dǎo)致一些依靠內(nèi)置磁盤中需要保存和讀取文件系統(tǒng)的應(yīng)用程序(APP)正常運行，并避免內(nèi)置磁盤格式化中途斷電導(dǎo)致文件系統(tǒng)后續(xù)使用中出現(xiàn)資料損毀(內(nèi)容疊蓋)的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明的方法流程圖；
[0033]圖3是本發(fā)明【具體實施方式】流程圖；
【具體實施方式】
[0034]參見圖1，一種嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括判斷CPU是否有掉電仍然保存數(shù)據(jù)能力的寄存器的判斷單元、進(jìn)行內(nèi)置磁盤劃定的處理單元、進(jìn)行數(shù)據(jù)值讀取的讀取單元以及設(shè)置數(shù)據(jù)值的設(shè)置單元；所述判斷單元、處理單元、讀取單元以及設(shè)置單元依次連接。
[0035]參見圖2，圖3，一種嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0036]I)判斷CPU是否有掉電仍然保存`數(shù)據(jù)能力的寄存器，若否，進(jìn)行步驟2);通過查看CPU 的 Data Sheet (SPEC)就可以知道是否有 persistent 的 register ；
[0037]2)格式化和加載內(nèi)置磁盤，在內(nèi)置磁盤劃定一塊格式化不會被擦除的區(qū)域；
[0038]通過修改內(nèi)置磁盤設(shè)備起始或最大允許訪問Sector數(shù)，即約定設(shè)備運行內(nèi)置磁盤的開始和最大允許訪問的sector數(shù)進(jìn)行劃定。如后面段落描述的“最后預(yù)留一個Reserved(預(yù)留)的分區(qū)”；
[0039]還有一種方式是通過修正MBS的值，在MBS表中記錄的第一個PBS其實sector數(shù)略作調(diào)整，即預(yù)留一些Sector作為reserved的區(qū)域。這些reserved的區(qū)域,只要構(gòu)建MBS的數(shù)據(jù)表項算法是固定的，就不會有數(shù)據(jù)寫到MBS和PBS之間預(yù)留reserved sector中?！綧BS】【PBS】 —【MBS】【Reserved sectors]【PBS】
[0040]內(nèi)置磁盤加載(正常加載、帶有格式化的加載兩種)步驟:
[0041]加載內(nèi)置磁盤分兩種情況，正常加載；格式化加載；2.1)的判斷判斷是不是“格式化”加載。如是格式化加載跳轉(zhuǎn)到步驟2.4，若不是格式化加載，而是正常加載，進(jìn)行布置
2.2)。特別是在內(nèi)置磁碟正常加載的時候，因為會判斷‘格式化是否進(jìn)行中’的標(biāo)記，所以如果上次發(fā)生了格式化過程中中斷，那么這次的加載就能檢測到“沒有格式化完成”的咨詢，而能自動出發(fā)再次格式化，以(步驟2.3)繼續(xù)完成格式化。
[0042]3)讀取/設(shè)置磁碟預(yù)留約定位置的數(shù)據(jù)值，作為格式化進(jìn)行中否的標(biāo)記。
[0043]若CPU有掉電仍然保存數(shù)據(jù)能力的寄存器，則進(jìn)行以下步驟:[0044]4)選定寄存器的座位標(biāo)記位；
[0045]5)讀取/設(shè)置選定的寄存器相關(guān)位，作為格式化進(jìn)行中否的標(biāo)記。
[0046]本發(fā)明的【具體實施方式】:
[0047]以FAT16、FAT32文件系統(tǒng)而言，格式化內(nèi)置磁盤會有好幾個動作分批完成:a)格式化 MBS/PBS ；
[0048]b)格式化 FAT entry 區(qū)域；
[0049]c)格式化 root directory 區(qū)域；
[0050]如果上述a，b，c三個步驟有部分沒有完成的時候，嵌入式系統(tǒng)掉電(如電池移除等)，導(dǎo)致文件系統(tǒng)內(nèi)部會有數(shù)據(jù)錯誤，進(jìn)而需要磁盤修復(fù)工具修復(fù)。而嵌入式設(shè)備考慮程序復(fù)雜程度以及運行內(nèi)存運行的內(nèi)存大小需求，且磁盤修復(fù)工具運行會耗費相當(dāng)長的時間。所以基本嵌入式設(shè)備很多都具備損毀的磁盤修復(fù)功能。
[0051]參見圖2，針對嵌入式設(shè)備使用的CPU是否有掉電依然能保存數(shù)據(jù)的Persist寄存器。利用此類寄存器即便CPU掉電依然能保存數(shù)據(jù)的，用來存儲嵌入式設(shè)備是否有內(nèi)置磁盤正在被格式化中的標(biāo)記位。
[0052]選定的Persist寄存器標(biāo)記位Ibit允許設(shè)置的2種狀態(tài)，如I表示正在進(jìn)行格式化(格式化執(zhí)行中)；0表示非格式化中(格式化未執(zhí)行或已經(jīng)執(zhí)行完畢)。
[0053]當(dāng)開始格式化的時候,將改標(biāo)記設(shè)置為1，格式化完成之后將改標(biāo)記歸置為O。
[0054]如果嵌入式設(shè)備的CPU無此類Persist寄存器，則在內(nèi)置磁盤內(nèi)劃分一塊格式化不會抹掉的區(qū)域(約定位置)，來保存改標(biāo)記為。
[0055]如圖2 “在內(nèi)置磁盤劃定一塊格式化不會被擦除的區(qū)域”步驟描述:
[0056]格式化MBS (master boot sector主引導(dǎo)扇區(qū))的時候故意添加一些reservedsector,這些預(yù)留的區(qū)域后面才填寫PBS(Partition Boot Sector)信息。
[0057]又或者在磁盤最后預(yù)留一個Reserved(預(yù)留)的分區(qū)，在這個預(yù)留分區(qū)中約定位置用來存儲磁盤是否正在被格式化的過程中。
[0058]格式化和加載內(nèi)置磁盤的流程如圖3所示。
[0059]加載內(nèi)置磁盤文件系統(tǒng)的時候，判別改標(biāo)記；如果為1，則自動重新格式化內(nèi)置磁盤成功后歸置改標(biāo)記為O ;如果為0，則不進(jìn)行格式化，僅僅正常加載改內(nèi)置磁盤。
【權(quán)利要求】
1.一種嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括判斷CPU是否有掉電仍然保存數(shù)據(jù)能力的寄存器的判斷單元、進(jìn)行內(nèi)置磁盤劃定的處理單元、進(jìn)行數(shù)據(jù)值讀取的讀取單元以及設(shè)置數(shù)據(jù)值的設(shè)置單元；所述判斷單元、處理單元、讀取單元以及設(shè)置單元依次連接。
2.一種嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: .1)判斷CPU是否有掉電仍然保存數(shù)據(jù)能力的寄存器，若否，進(jìn)行步驟2)； .2)格式化和加載內(nèi)置磁盤，在內(nèi)置磁盤劃定一塊格式化不會被擦除的區(qū)域； .3)讀取/設(shè)置磁碟預(yù)留約定位置的數(shù)據(jù)值，作為格式化進(jìn)行中否的標(biāo)記。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的方法，其特征在于:所述步驟I)中若CPU有掉電仍然保存數(shù)據(jù)能力的寄存器，則進(jìn)行以下步驟: .4)選定寄存器的座位標(biāo)記位； .5)讀取/設(shè)置選定的寄存器相關(guān)位，作為格式化進(jìn)行中否的標(biāo)記。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的方法，其特征在于:所述加載內(nèi)置磁盤的具體步驟是: .2.1)判斷是否格式化內(nèi)置磁盤；若否，進(jìn)行步驟2.2)； .2.2)讀取“格式化是否進(jìn)行中”的標(biāo)記； .2.3)判斷是否讀取的標(biāo)記值為I ;若是，進(jìn)行步驟2.4)； . 2.4)設(shè)置格式化進(jìn)行中標(biāo)記值為I ; .2.5)格式化磁碟并加載； .2.6)清除格式化進(jìn)行中標(biāo)記值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的方法，其特征在于:所述步驟2.1)中若有格式化內(nèi)置磁盤，則直接進(jìn)行步驟2.4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的嵌入式設(shè)備安全格式化磁盤的方法，其特征在于:所述步驟2.5)若格式化磁碟過程中中途斷電，則程序終止，“格式化是否進(jìn)行中”的標(biāo)記保持為I。
【文檔編號】G06F21/80GK103455769SQ201310359714
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】陳淮琰, 鐘輝 申請人:無敵科技(西安)有限公司