专利名称：媒体文件存储系统及其读取方式的制作方法
技术领域：
本发明涉及媒体文件存储系统，尤其是一种能够快速有效地读取查找硬盘中诸如视音频文件等的媒体文件存储系统及其读取方法。
背景技术：
网络技术的发展为远距离用户之间数据传递提供了可能，人们越来越依赖网络来传输一些诸如图片、文字之类的数据资料。因为这些资料的数据量不是太大，而且对实时性的要求并不是太高，延时是可以忍受的，当前使用的互联网系统可以有效完成这些功能。然而随着消费电子技术的发展，对在线播放的资料需求越来越大，而且由于这些视音频的程序及资料对实时性的要求很高，同时相对于图片及文字等传统的在线资料来说，视音频的资料数据都极为巨大。因此随着这种趋势的进一步发展，网络在线传播的数据总量中，视音频的数据所占的比例将越来越高。因此对网络传输的速度及实时性要求会越来越高。为了提高数据读取速度，迅速查找和读取文件变得极为重要。同时，通过减少磁头的物理移动距离，可大幅度的提高读取文件的速度。
目前一个基本的存储装置包括用以存储文件资料的硬盘、与硬盘相连接的硬盘接口、存储控制器、信号处理器、与信号处理器相连的缓冲器及网络接口。需要存储的网络文件通过网络接口进入信号处理器，在信号处理器处理后传给存储控制器或缓冲器，最后进入硬盘读取数据。媒体文件存储于硬盘后会产生一个引导表，在读取媒体文件时，可根据引导表上的信息在硬盘的存储空间上查找文件。如美国专利申请第5,809,295号，该专利申请所提及的存储系统具有一个引导表，可以引导存储系统快速地查找相应的存储文件。然而，媒体文件往往有一个正向读取和反向读取的问题，而且需要进行瞬间转换。此时，如果仅有一个方向的引导表进行操作就会占用较多的时间，使得查找不够迅速。
一般地，当前网上点播系统在对同一时段内的多个用户的要求进行响应时，均按照用户点播的顺序依次进行。而在实际操作过程中，有可能点播顺序相连的两个用户所欲读取的文件在硬盘中存储的物理地址相距较远，而顺序不相连的用户所欲读取的文件在硬盘中存储的物理地址相距较近。此时，如果还是按用户发布命令的顺序进行读取，就会使读取磁头的物理移动总距离较长，因此磁头的物理移动占用的时间也就较多，从而会造成较大的延时，影响媒体文件传输的品质。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种媒体文件存储系统及其读取方法，以能够快速有效地同时为多个用户查找和读取诸如视音频等媒体文件。
本发明的技术解决方案如下一种媒体文件存储系统，包括用以存储视音频文件的硬盘、与硬盘相连接的硬盘接口、具有计算功能并能处理网络信号的信号处理器、可暂时存储媒体文件数据包的缓冲器、存储控制器及网络接口，所述硬盘接口、缓冲器、存储控制器和网络接口均与所述信号处理器相连接，硬盘空间中预留多个扇区以存储系统信息，该系统信息包括引导表，其特点是所述的引导表，包括正向引导表和反向引导表；所述媒体文件以多个扇区形成的超帧为单位存储在硬盘中，每一个超帧均对应一个序号，该序号同时在正向引导表中顺序排列，在反向引导表中反序排列；且每一序号还标明下一个超帧所在的物理存储地址。
本存储系统为每一个用户预留专用通道。
所述缓冲器对应每一个用户预留的专用通道设置有一对或多对发送缓冲器及接收缓冲器。
所述媒体文件存储系统读取文件的方法，其特点是信号处理器自缓冲器中读取多个用户的存储请求后，信号处理器先计算读取文件的磁头当前所在位置与所要读取的文件所在的物理存储地址之间的间距，磁头最先读取与其物理位置的物理距离最近的文件。
信号处理器在做出前一个响应后，再次计算该磁头响应后位置与所要读取的媒体文件所在的物理存储地址之间的间距，磁头再读取其物理位置距离最近的文件，进一步对读取该文件的用户要求做出响应。
所述媒体文件存储系统读取文件的方法，其特点是信号处理器自缓冲器中读取多个用户的存储请求后，信号处理器可以一次对在该时段内所有用户所需读取的媒体文件所在物理位置进行计算，设计出磁头物理移动最小的路径，然后根据该路径依次响应所有用户的请求。
本发明的技术效果①.由于本发明媒体文件存储系统具有正向引导表和反向引导表，使得存储系统在进行正向及反向操作时都能迅速地查找媒体文件。
②.由于磁头响应多个用户在同一时段内的请求时，首先计算最佳的读取路径，使得磁头的物理移动时间最短。
③.因为在硬盘读取的过程中磁头的物理移动是占时较多的，所以物理移动距离的减少会大大提高媒体文件的读取速度。从而，本存储系统可以达到较小的延时，较大的读取速度。
结合下面的附图及实施例进一步说明本发明的本质。
图1是本发明存储系统最佳实施例的框图。
图2是本发明存储系统的正向及反向引导表中超帧的连接图。
图3是本发明存储系统的一个实施例中的节目源地址的结构。
图4是本发明存储系统的一个实施例中的对应上述节目源地址的节目地址的结构。
图5是本发明存储系统的一个实施例中的对应上述节目源地址及节目地址的节目网络地址的结构。
图6是本发明存储系统中的数据包的一个实施例的结构示意图。
具体实施例方式图1是本发明存储系统最佳实施例的框图，本发明媒体文件存储系统10可以提供多媒体文件存储及传输，其包括一个硬盘1、一个信号处理器3、一个硬盘接口2、一个缓冲器4、一个存储控制器5及一个网络接口6。所述信号处理器3可以控制自硬盘1存储及读取数据的进程，设置于所述硬盘1及信号处理器3之间的硬盘接口2可以转化两种类型的信号，而缓冲器4则可以暂时存储自信号处理器3或传来的数据包。上述网络接口6主要负责在存储系统10与网络，如互联网、以太网之间传输数据包。所述存储控制器5主要负责控制自网络接口6传来的数据包如何存储于硬盘1及如何通过网络接口6将取自于硬盘1的数据包传输至外接网络。所述存储控制器5、网络接口6及缓冲器4均与信号处理器3直接电性相连。
本发明存储系统10的硬盘1为每一个与之相连的用户预留一个通道。一个实施例中的硬盘的每秒钟可以处理100M的流量，为每一个用户预留5M，所以总共可以同时为20个用户预留通道。也就是说，这个硬盘可以同步处理20个用户传来的数据包。其实容量的组合也同样包含在本发明之内。
硬盘接口2可以进行信号的转换，例如，光信号与电信号之间的转换。上述硬盘接口2作为一个在硬盘1与信号处理器3的传输通道，包括但不限于小型计算机系统接口(SCSI，small computer system interface)、数据库连接器(IDC，intemet database connector)及增强小型设备接口(ESDI，enhanced small deviceinterface)。信号处理器3则负责将来自于缓冲器4、存储控制器5或硬盘1的数据包进行分配。
缓冲器4由两种类型的缓冲器即接收缓冲器与发送缓冲器组成(图1中未示)。发送缓冲器用来暂时存储信号处理器3通过网络接口6向网络发送的数据包，而接收缓冲器用来暂时存储信号处理器3通过网络接口6自网络中接收到的数据包。上面所提到的每一个预留的通道对应两个发送缓冲器与两个接收缓冲器。对与本专业的普通技术人士来讲，根据以上所述为每个用户设置多于两个的缓冲器也属显而易见。
请参照图1、图3、图4及图5，在网络上传输的节目具有多层的地址系统以进行身份确认，包括节目源地址41、节目地址43及节目网络地址45。每一个节目源地址41对应若干节目，节目网络地址45是由节目地址43映射而得到的。如图3所示，节目源地址41由8位国家码、4位城域码、16位节目源代码、8位节目类型代码及8位节目代码组成。参照图4所示，节目地址43由18位代码组成，包括3位国家代码、3位城域码、8位系统代码、4位节目类型代码。当一个节目通过网络自提供者处传至本发明的存储系统内，网络映射服务器即将提供者的节目源地址41映射为节目地址43。映射服务器会在不同时间不同地点所登入网络的节目分配不同的节目地址。用户也可以通过上述节目地址43查寻节目。映射服务器会进一步将节目地址43映射为节目网络地址45，从而得到节目在网络上的物理地址。参照图5所示，节目网络地址45包括5位标识码、3位预留码、8位国际码、8位国家码、4位社区码、12位网络身份码及16位节目号码。节目的每一个数据包的包头位置上存储有关节目的网络系统信息(如节目源地址等)及用以存储节目数据的有效载荷域。
参阅图1和图6，自网络传输来的数据包1000包括四个部分用以决定服务的状态及阶段的服务类型码1001、用以确定在一个服务的阶段中所采取的动作类型的命令类型代码1003、用以在数据传输的过程中传输信号信息的带内信号代码1005及用以传输视频信号的数据代码1007。
当信号处理器3接收一个自网络接口6传至的节目时，其自节目数据包的有效载荷域取得有关该节目的数据信息。接着上述数据信息与有关信号处理器3的系统信息一起作为有效载荷被压缩到数据包中。然后信号处理器3将该节目传至上述缓冲器组4中的缓冲器。信号处理器3控制一个轮转缓冲装置的缓冲指针，该指针指向可以取数据的缓冲器。从而存储控制器5通过信号处理器3控制缓冲器4，使之通过硬盘接口2与硬盘1进行传输、存储或读取媒体节目。
参阅图1及图2所示，在本发明存储系统的硬盘中，节目以多个扇区形成的超帧为基本的单位存储。每一个超帧包括2772个扇区，也就是512*2772个字节。硬盘1在存储时预留扇区0至扇区66560以存储有关存储系统的系统信息。上述系统信息包括设备标识符3001，一个正向引导表3000，一个反向引导表3100及一个节目表。
设备标识符3001在存储系统10的硬盘1的扇区0中具有16位，包括存储系统型号码、序列号、格式/非格式标识、硬盘上空的域、硬盘上损坏的域、最后一个超帧的信息及校验位。
参阅图1及图2所示，在本发明存储系统10中的超帧的排列次序通过两个引导表来排列，包括正向引导表3000及反向引导表3100。上述正向引导表3000占用硬盘空间的第1至第256个扇区，而反向引导表则占用硬盘空间的第257至第512个扇区。存储于硬盘1中的所有超帧均具有一个序号标明其在硬盘1中的物理存储次序。正向引导表3000自第1个超帧向后排列，而反向引导表则首先排列最后一个超帧，第1个超帧排列在最后一个位置上。超帧的标识符所代表的意义如下述超帧标识符0xffff超出范围0xfffe损坏的扇区0xfffd-0xfff3预留扇区0xfff2在正向引导表中的最后一个超帧0xfff1在反向引导表中的最后一个超帧0x0000-0xffef下一个超帧所在的扇区当本发明存储系统10以超帧为单位在硬盘1中存储的时候，超帧的正向引导表3000及反向引导表3100在硬盘格式化程序中进行初始化操作，并同时标示出预留的超帧、损坏的超帧及该硬盘中正向及反向引导表中的超帧容量。上述在引导表中所标示出的超帧的标识符实际上代表每一个超帧在硬盘中的物理地址，这样，根据在引导表中的标识符可唯一并确定地找到存储节目的超帧的位置。
请参阅图2所示并结合前述描写，硬盘1中在第66561个扇区以后的扇区形成数据段3200，其以超帧为单位存储自本发明存储系统10传入的媒体节目的节目数据。当上述媒体节目传入硬盘1，存储系统10将以上述节目内容在硬盘中的物理存储地址为序存入上述预留的硬盘空间，即数据段3200内。同时，存储控制器5更新系统信息，如设备标识、正向引导表3000、反向引导表3100及节目列表，并在存储系统开始工作时将上述更新后的信息存入。接着，存储控制器5将上述更新后的系统信息存入硬盘1。通过以上操作，每个储存于硬盘数据段3200中的超帧都在正向及反向引导表3000、3100中各对应一个超帧的标识符。每一个超帧对应的标识符中含有其所对应的下一个超帧开始的部分在硬盘数据段3200中所处位置的信息。通过上述两个引导表的设置，在对媒体节目进行正向操作，如播放、快进及向前跳进时，其通过正向引导表进行，而在进行反向操作，如后退、快退及向后跳跃时，通过反向引导表进行，而不需要对正向引导表进行反操作。
存储系统10均自上而下读取正向或反向引导表3000及3100。在播放时，存储系统读取正向引导表3000，例如，在正向引导表3000中的第K个(K是一个随机的值)超帧表示其下一个超帧在硬盘数据段3200中的物理存储的起始位置是0x1AD4号扇区，存储系统10即在硬盘数据段3200中读取第0X1AD4扇区。其后存储系统自正向引导表3000的第K+1个超帧中读取下一个超帧的地址，0x25A8。以此方式循环进行，直到最后读取至最一后一个超帧0xfff2。与此类似，在反向操作中，存储系统10读取反向引导表3100，例如，反向引导表3100的第N个(N也是一个随机值)超帧的起始位置是硬盘数据段3200中的第0x1000个扇区。存储系统即在硬盘数据段3200中自第0x1000扇区开始读取该超帧，其后反向引导表3100读取第N+1个超帧的信息，例如该信息显示其起始位置是在硬盘数据段的第0x52C个扇区，则存储系统则自该扇区读取信息。如此循环，直至存储系统读到了0xfff1的信息。
请参阅图1、图2所示，上述正向引导表3000及反向引导表3100可以方便远程控制，如播放、快速播放、后退、快退及暂停等。当网络服务器接到一个要从本发明存储系统10的硬盘1中读取节目的请求，网络中的映射服务器通过映射程序将该节目的网络地址传送到信号处理器3。接着，信号处理器3会判断该节目的大小并自存储于硬盘1中的节目表及设备标识中读取有关该节目的信息。最后，通过正向引导表3000或反向引导表3100中读取节目的物理地址并自硬盘数据段3200中读取节目内容，最终满足用户需求。同样地，在两倍速的快进操作中，存储系统10在执行每一次操作时会自动跳过一个超帧，例如，在正向引导表3000中读取第3个超帧后，存储系统10会跳过第4个超帧直接读取第5个超帧。在四倍速的快进操作中，存储系统10会在读取一个超帧后跳过三个超帧，通过上述方式可以进行较快的操作。同样的原理也可以设计其它速度的快进操作。而在两倍速的快退操作中，存储系统10通过反向引导表进行操作，同样是每执行一次读取操作即跳过一个超帧，如在其自反向引导表3100中读过第5个超帧后，其跳过第4个超帧而直接读取第3个超帧，也能进行较快的操作。同样的原理也可以设计其它速度的快退操作。
如前所述，每一个硬盘可以为20个用户预留通道，则在某一时段有可能出现多个用户同时进行点播操作。假设用户1、用户2、用户3、用户4、用户5等五个用户在瞬时对同一硬盘进行点播操作，其点播动作的顺序为1、2、3、4、5，而其所点播的节目对应为节目1、节目2、节目3、节目4及节目5。上述各节目对应在硬盘上的物理存储位置依次为位置1、位置2、位置3、位置4及位置5。存储系统10当接收到所有的五个请求后，计算读取磁头当前所在位置与五个节目所在位置的远近。假设位置1距离最近，则存储系统10在处理过用户1的要求后，此时用以读取硬盘信息的读取磁头位置在位置1上。信号处理器3针对自硬盘1所读取的信息的计算，认为位置5与位置1的物理距离最接近，则读取磁头即自位置1向位置5移动，先响应用户5的点播要求。接着，信号处理器3计算出距离位置5最近的节目的物理存储位置为节目3对应的位置3，则磁头运动至位置3读取。重复上述操作，磁头根据上述原则，即读取存储位置距离磁头当前所在位置的物理距离最近的节目，即依次再读取节目2和节目4。因为磁头读取的上述原则，磁头在读取时候的物理移动距离最小，从而保证磁头读取所占用的时间较小。
同样原理，存储系统在某一时段内接到5个用户的操作指令，信号处理器3对所有节目所在物理存储位置进行计算，根据读取节目过程中磁头物理移动总路径最小的方式，设计出读取所有节目的顺序，即节目1、节目5、节目3、节目2及节目4。然后依信号处理器3所确定的上述顺序，磁头自位置1、位置5、位置3、位置2及位置4依次移动，响应各个用户的请求。因为本发明的所述读取单位较大的特点，所以也不会给各用户的请求造成较大的时滞问题。
当然，本媒体文件存储系统响应多用户读取文件的过程是一个动态过程，即t1时刻是s1个用户，t2时刻是s2个用户，而且s2个用户中既有s1中的某些用户，又有新用户，所以从本发明媒体文件存储系统中读取文件的最佳方法是当同一时刻t1的s1个用户同时要求读取多个媒体文件时，信号处理器(3)先计算读取文件的磁头当前位置与所要读取的每一文件所在物理存储地址之间的距离，并指令磁头读取与其物理位置距离最近的文件；当信号处理器(3)做出上述处理后，再次根据此时刻t2的s2(s2也可能是s1，很可能不是s1)个用户的请求，计算读取文件的磁头当前所在位置与所要读取的每一文件所在物理存储地址之间的距离，再次指令磁头读取与其物理位置距离最近的文件，如此循环，根据最小物理路径原则，依次响应所有用户的要求。
权利要求
1.一种媒体文件存储系统，包括用以存储视音频文件的硬盘(1)、与硬盘相连接的硬盘接口(2)、具有计算功能并能处理网络信号的信号处理器(3)、可暂时存储媒体文件数据包的缓冲器(4)、存储控制器(5)及网络接口(6)，所述硬盘接口(2)、缓冲器(4)、存储控制器(5)和网络接口(6)均与所述信号处理器(3)相连接，硬盘(1)空间中预留多个扇区以存储系统信息，该系统信息包括引导表，其特征在于所述的引导表，包括正向引导表和反向引导表；所述媒体文件以多个扇区形成的超帧为单位存储在硬盘(1)中，每一个超帧均对应一个序号，该序号同时在正向引导表中顺序排列，在反向引导表中反序排列；且每一序号还标明下一个超帧所在的物理存储地址。
2.根据权利要求1所述的媒体文件存储系统，其特征在于存储系统为每一个用户预留专用通道。
3.根据权利要求2所述的媒体文件存储系统，其特征在于所述缓冲器(4)对应每一个用户预留的专用通道设置有一对或多对发送缓冲器及接收缓冲器。
4.根据权利要求1或2或3所述的媒体文件存储系统中读取文件的方法，其特征在于信号处理器(3)自缓冲器(4)中读取多个用户的存储请求后，信号处理器(3)先计算读取文件的磁头当前所在位置与所要读取的文件所在的物理存储地址之间的间距，磁头最先读取与其物理位置的物理距离最近的文件。
5.根据权利要求4所述的读取媒体文件的方法，其特征在于信号处理器(3)在做出前一个响应后，再次计算该磁头响应后位置与所要读取的媒体文件所在的物理存储地址之间的间距，磁头再读取其物理位置距离最近的文件，进一步对读取该文件的用户要求做出响应。
6.根据权利要求1或2或3所述的媒体文件存储系统中读取文件的方法，其特征在于信号处理器(3)自缓冲器(4)中读取多个用户的存储请求后，信号处理器(3)可以一次对在该时刻缓存器(4)中的所有用户需读取的媒体文件所在位置进行计算，设计出磁头物理移动总路径最小的方式，然后根据该路径依次响应所有用户的请求。
全文摘要
一种媒体文件存储系统，包括硬盘、信号处理器、及与该信号处理器相连接的缓冲器、存储控制器和网络接口，硬盘空间中预留多个扇区以存储系统信息，该系统信息包括引导表，其特点是所述的引导表，包括正向引导表和反向引导表；所述媒体文件以多个扇区形成的超帧为单位存储在硬盘中，每一个超帧均对应一个序号，该序号同时在正向引导表中顺序排列，在反向引导表中反序排列；且每一序号还标明下一个超帧所在的物理存储地址；本存储系统为每一个与之相连的用户预留有专用通道。本发明能够快速有效地同时为多个用户查找和读取诸如视音频等媒体文件。
文档编号G06F12/06GK1567247SQ03141499
公开日2005年1月19日 申请日期2003年7月10日 优先权日2003年7月10日
发明者高汉中, 王绍徐 申请人:上海龙林通信技术有限公司