专利名称：一种媒体文件系统的建立方法
技术领域：
本发明属于多媒体文件的计算机存储技术领域，具体涉及一种媒体文件系统的建立方法。
背景技术：
现有媒体文件系统采用多级索引结构，视频等媒体文件信息以块为单位进行计算机存储和传输，那么在视频服务器等信息处理设备上存取视频等媒体文件时，通常是以逻辑记录为单位提出存取要求的，因此，存储介质上的物理块长度与逻辑记录的长度是否匹配直接影响到对文件的寻址。一般可分为三种情况(1)逻辑记录长度与物理块长相等；(2)逻辑记录长度为物理块长的整数因子；(3)逻辑记录长度不为物理块长的整数因子；因此，在寻址时步骤如下a.根据逻辑记录长度，确定第n条记录所在物理块的相对块号rb；b.由记录长度和物理长度确定该记录所占用的物理块块数n；c.计算记录在所占的首物理块内的位移量d1；d.计算记录所占的末物理块内的位移量d2，即记录在末块内占据的长度；e.根据物理块长bs及计算出来的d1和d2，判断记录是否跨块；若跨块则修改n值和d2值。
这样，将导致文件的读取有很大的延时。对于视频文件而言，每帧进行压缩后长度都是不固定的，每条逻辑记录跨物理块的情况大量存在。同时多个读操作将极大地影响文件系统性能，当前的文件系统不适用于媒体文件的操作。
在视频技术领域，使用多媒体文件与其他系统文件有很大不同，多媒体文件一般都比较大，占用巨大的存储单元；多媒体文件读写动作由系统发出并且是实时的。专业领域使用多媒体文件的重要要求是实时性，即文件数据的读取到解码输出数据的处理速度是恒定的，每一帧的时间严格限制在40毫秒范围内。现有技术中，传统的文件系统在读操作方面有很大的不确定性，且同时多个读操作将极大地影响性能；对于拥有多个通道的视频服务器而言，随时引入的命令将影响输出的实时性，甚至播出质量。传统的文件系统使用标准的文件格式，且由多个文件组成，增加了硬盘的寻址次数，极大地影响存储系统的性能；这些文件往往不支持流传输；存在多种格式文件并存而且大小相差悬殊的情况，这样加快产生硬盘碎块，也使存储系统性能下降很多，给稳定播出留下很多隐患。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种媒体文件系统的建立方法，该媒体文件系统能够保证视频服务器等视频设备实时工作，提高硬盘存储系统的读取性能，提高单台视频服务器拥有的通道数量，特别适合多媒体等视频文件的存储。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种媒体文件系统的建立方法，包括以下步骤(1)首先确立磁盘上媒体文件的存储方式，即将磁盘划分为区，包括系统区、索引区和数据区，基本磁盘分配单位是块；(2)然后在磁盘上媒体文件系统中以图像组为单位保存媒体文件，媒体文件的存储单位是数据块，每个数据块保存一个图像组数据，并与磁盘索引区的索引项对应。
更进一步，步骤(1)中，该文件系统的磁盘数据采用以下方式分布一个磁盘内包含系统块、索引块和数据块，系统区包含系统的布局、文件数量、块的数量和空余磁盘块链表的起始位置，索引区包含文件条目和文件的索引，文件条目包含文件的基本信息和块索引，基本信息里包含文件元数据信息，所有已分配的数据块和可分配的数据块构成数据区。
更进一步，为使本发明获得更好地发明效果，步骤(2)中，数据块内的数据包括视频数据和音频数据。每个块都可以独立解码。数据块内的数据依次包含数据索引、视频数据、音频数据，块内头字节包含块内帧索引、音频索引，这些索引由偏移量和数据大小组成。
更进一步，步骤(2)中在磁盘上建立数据块采用如下方法进行首先确定图像组的大小，然后再根据固定比特率确定数据块大小，数据块的索引记录在磁盘的索引块中。数据块的大小要大于最大图像组的数据大小。
更进一步，步骤(2)中，磁盘索引区的索引项与数据块的对应关系是每个索引区的索引项索引一个数据块，即索引一个完整的图像组及其音频内容，所述的图像组最好为压缩图像组。
更进一步，所述的图像组为压缩后的图像组，且图像组越大，本系统的性能比传统文件系统的性能越高。
本发明的效果在于采用本发明所述方法建立起来的媒体文件系统，可以使视频服务器等视频设备长时间稳定地工作，大大提高硬盘存储系统的读取性能，并提高单台视频服务器拥有的通道数量。因此本发明可以广泛地应用于多媒体等视频文件的存储。
本发明之所以具有上述效果，主要是因为把媒体文件的读写特征与磁盘的存储特征紧密结合，同时该系统无需特别的音频文件，可以更快地读取文件，减少硬盘寻址次数，大大减少硬盘碎块。这样既避免了音频视频交错格式(avi)的索引分布于文件中，难于检索，又解决运动图像专家组制定的格式(mepg)中没有索引的缺点，提高视频文件的可用性；也避免了这些文件跨块存储的缺点。
图1是磁盘分布示意图；图2是采用本发明所述方法建立起来的媒体文件系统存储媒体文件的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图及具体实施方式
对本发明做进一步的描述一种媒体文件系统的建立方法，包括以下步骤(1)首先确立磁盘上媒体文件的存储方式，即将磁盘划分为区，包括系统区、索引区和数据区，基本磁盘分配单位是块；(2)然后在磁盘上媒体文件系统中以图像组为单位保存媒体文件，媒体文件的存储单位是数据块，每个数据块保存一个图像组数据，并与磁盘索引区的索引项对应。
如图1所示，上层矩形表示整个磁盘的分布，从图1可看出最初的磁盘为系统区1和索引区2，其他部分为数据区3。数据区3中每个数据块包含一个图像组，用下层的矩形表示，每个数据块都由头部的帧和音频索引4、数据部分5构成。本实施例中的图像组为压缩后的图像组。
本实施例中，媒体文件系统的磁盘数据采用以下方式分布根据功能不同将磁盘划分为区，具体磁盘分布包括系统区、索引区和数据区。基本磁盘分配单位是块。系统区包含系统的布局、文件数量、块的数量和空余磁盘块链表的起始位置，索引区包含文件条目和文件的索引，文件条目包含文件的基本信息和块索引，基本信息里包含文件元数据信息，所有已分配的数据块和可分配的数据块构成数据区。
媒体文件系统在功能上有别于其他存储系统，磁盘作为一种独立的存储结构存在。媒体文件系统由索引部分和数据部分组成系统区1包括视频文件系统的布局，文件数量，块的数量和空余磁盘块链表的起始位置。
索引节点分为文件项节点和地址节点两种，均为固定长度128个字节。文件项节点部分，依顺序分别为索引部分包括8字节文件名、64字节的文件长度、8字节创建时间、44字节的保留空间，最后4字节为地址块的索引。
地址节点以0X00000001共四字节开始；随后是按文件顺序排列块地址索引，每个块地址索引四个字节，共30个，同文件项节点最后4字节为地址块的索引。当地址索引为0X00000000时文件结束。
本实施例中，数据块内数据包括视频数据和音频数据。每个块都可以独立解码。数据块内数据依次包含数据索引、视频数据、音频数据，块内头字节包含块内帧索引、音频索引，这些索引由偏移量、数据大小和时间码共16位组成；在数据块的数据段起始为该块内帧块和音频块的索引，包括每一帧的起始地址、帧大小和该帧的时间码，音频数据索引作为一帧的索引紧跟在其后，这样如果系统定义了图像组大小为n，那么在每个块索引里包含了n+1个索引点。每个块存储了一个图像组的视频数据和与此时间段对应的音频数据。
另外，在本实施例中所述的文件系统适用于对多媒体素材有统一压缩方法的环境，尤其是在有帧间压缩的情况下，效果更好。磁盘上建立块与图像组的对应关系时，采用如下方法进行，具体步骤如下首先确定图像组的大小为N帧，然后再根据固定比特率B确定数据块大小，块的索引记录在磁盘的索引块中。
数据块的大小等于((N/25)*B+(N/25)*48K+N*16)/512+1)*512。
上述式子中，(N/25)*B是视频部分长度，(N/25)*48K是音频部分长度，N*16是索引和时间码部分的长度。512是硬盘存取的最小单位，系统划分的块长度是512的整数倍。
如图2所示，采用本发明所述方法建立起来的媒体文件系统存储媒体文件时，首先在使用磁盘前，依据用户所选择的压缩参数，根据上述公式确定磁盘块的大小，并格式化磁盘。
其次，在使用中对于非读写命令，创建或删除文件，在索引块内，保存或删除文件占用的磁盘块信息，并修改系统块内的与该文件相关的内容，完成文件的创建和磁盘分配。
对于读命令，先计算用户欲访问帧所在的图像组。对于磁盘缓存里没有的数据从磁盘中读取该图像组；对于磁盘缓存已有的数据，根据该数据块头部的索引信息找到帧数据，并返回给用户。
对于写命令，把从用户接受到的数据缓存在磁盘，同时生成索引信息，待到接受完整个图像组后，把该图像组的索引和数据一次写入磁盘，最后在磁盘的索引块中登记该磁盘块的使用。
本发明所述的方法并不限于具体实施方式
中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。
权利要求
1.一种媒体文件系统的建立方法，包括以下步骤(1)首先确立磁盘上媒体文件的存储方式，即将磁盘划分为区，包括系统区、索引区和数据区，基本磁盘分配单位是块；(2)然后在磁盘上媒体文件系统中以图像组为单位保存媒体文件，媒体文件的存储单位是数据块，每个数据块保存一个图像组数据，并与磁盘索引区的索引项对应。
2.如权利要求1所述的一种媒体文件系统的建立方法，其特征是步骤(1)中，该文件系统的磁盘数据采用以下方式分布系统区包含系统的布局、文件数量、块的数量和空余磁盘块链表的起始位置，索引区包含文件条目和文件的索引，文件条目包含文件的基本信息和块索引，基本信息里包含文件元数据信息，所有已分配的数据块和可分配的数据块构成数据区。
3.如权利要求1所述的一种媒体文件系统的建立方法，其特征是步骤(2)中所述的数据块内包括视频数据和音频数据，每个数据块都独立解码，数据块内的数据依次包含数据索引、时间码、视频数据、音频数据，块内头字节包含块内帧索引、音频索引，这些索引由偏移量和数据大小组成。
4.如权利要求3所述的一种媒体文件系统的建立方法，其特征是步骤(2)中在磁盘上建立数据块采用如下方法进行首先确定图像组的大小，然后再根据固定比特率确定数据块大小，数据块的索引记录在磁盘的索引块中，数据块的大小要大于最大图像组的数据大小。
5.如权利要求1或2所述的一种媒体文件系统的建立方法，其特征是步骤(2)中，磁盘索引区的索引项与数据块的对应关系是每个索引区的索引项索引一个数据块，即索引一个完整的图像组及其音频内容。
6.如权利要求4所述的一种媒体文件系统的建立方法，其特征是步骤(2)中，磁盘索引区的索引项与数据块的对应关系是每个索引区的索引项索引一个数据块，即索引一个完整的图像组及其音频内容。
7.如权利要求1或2所述的一种媒体文件系统的建立方法，其特征是所述的图像组为压缩后的图像组。
8.如权利要求5所述的一种媒体文件系统的建立方法，其特征是所述的图像组为压缩后的图像组。
全文摘要
本发明涉及一种媒体文件系统的建立方法，属于多媒体文件的计算机存储技术领域。现有文件系统在读写操作方面，尤其是同时存在多个流的环境下，不能满足实时性要求。媒体文件存储系统的性能也因使用标准的文件格式受到极大地影响，这样的文件格式往往不支持流传输，而且容易产生硬盘碎块。本发明所述媒体文件系统，通过把相关的多媒体文件信息集成到该媒体文件系统里，提出图像组作为磁盘读写的基本单位，避免了传统文件系统中的缺陷。采用本发明所述的方法，多媒体文件的读取效率有很大提高，能够保证播出过程持续稳定，提高了在视频应用中数据的吞吐量，同时，提高了磁盘高速缓存的命中率，能够增加设备支持的视频通道数量。
文档编号G06F12/02GK1702633SQ20051008412
公开日2005年11月30日 申请日期2005年7月8日 优先权日2005年7月8日
发明者韩仲阳, 张鲁平 申请人:北京北大方正电子有限公司, 北京大学