專利名稱：用于透明的使損耗均勻化的硬盤扇區(qū)/軌道重新映射的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本原理總地涉及存儲設(shè)備上的數(shù)據(jù)寫入，并且更具體地涉及用于重新映射以便在 存儲設(shè)備文件系統(tǒng)中使損耗均勻化(wear leveling)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
與數(shù)據(jù)存儲相關(guān)聯(lián)的一個常見問題是存儲介質(zhì)上文件系統(tǒng)的部分的損壞。 一些數(shù)
字視頻記錄軟件利用固定的軌道提供可以被用來暫?；虻够貙崨r電視的"暫停緩沖器"。其
它軟件將允許該文件系統(tǒng)決定在硬盤上的什么地方存儲該記錄。該方式的缺點是某些硬盤
軌道將接收大多數(shù)的寫入，使得那些軌道比該硬盤的其余部分的損耗速率更高。 與數(shù)據(jù)存儲和讀取相關(guān)聯(lián)的另一關(guān)注點包括效率。例如，在將數(shù)據(jù)寫入到存儲設(shè)
備或者從存儲設(shè)備讀取數(shù)據(jù)時，可能時，通常希望利用最少量的資源。為了處理這些關(guān)注
點，典型地采用包括存儲介質(zhì)的相對一小部分的高速緩沖存儲器系統(tǒng)。由于高速緩沖存儲
器的大小，從高速緩沖存儲器中讀取數(shù)據(jù)通常比從存儲介質(zhì)的主盤片(main platter)讀取
數(shù)據(jù)快得多。在許多高速緩沖存儲器系統(tǒng)中，在將數(shù)據(jù)寫入到存儲介質(zhì)的主盤片之前，將數(shù)
據(jù)寫入到高速緩沖存儲器。另外，將數(shù)據(jù)寫入到盤片(platter)也可能以與實現(xiàn)寫入的原
始命令的順序不同的順序發(fā)生。高速緩沖存儲器系統(tǒng)一般以使在寫入操作期間存儲介質(zhì)的
掃描最少化的方式來將數(shù)據(jù)寫入盤片。在高速緩沖存儲器中在盤片上寫入的順序趨于更依
賴于存儲介質(zhì)上的寫入定位，而不是發(fā)出寫入命令的順序。 相應(yīng)地，需要一種提供高效數(shù)據(jù)寫入的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對將每個軌道的寫入計數(shù)存儲在該軌道上或者替代地存儲在硬盤中的 NVRAM中。大多數(shù)硬盤已經(jīng)具有重新映射變?yōu)椴豢蓪懭氲纳葏^(qū)的機(jī)制。該機(jī)制被用來在軌 道寫入計數(shù)變得太高時重新映射全部軌道。具有非常高寫入計數(shù)的軌道可以被硬盤固件映 射到具有非常低寫入計數(shù)的軌道。通過基于寫入的數(shù)目來自動地重新映射這些軌道，可以 跨盤片更均勻地分布損耗，由此在無需對應(yīng)用軟件進(jìn)行修改的情況下提高了硬盤的服務(wù)壽 命。 本發(fā)明可以有利地用于視頻記錄環(huán)境下，例如在PVR中，其要求被壓縮的數(shù)字視 頻內(nèi)容的準(zhǔn)確的和及時的記錄。


通過結(jié)合附圖考慮以下具體描述，將容易理解本原理的教導(dǎo)，附圖中
圖1是依據(jù)本發(fā)明的方面的個人視頻記錄器的示例實現(xiàn)的框圖。 圖2是依據(jù)本發(fā)明的方面的用于將數(shù)據(jù)寫入存儲設(shè)備的系統(tǒng)的示例實現(xiàn)的框圖。 圖3是依據(jù)本發(fā)明的方面的圖2的系統(tǒng)的示例實現(xiàn)的流程圖。 應(yīng)理解，附圖是用于圖示本原理的構(gòu)思的目的，并且不必須是用于例示本原理的
唯一可能配置。為了便于理解，已經(jīng)在可能時使用相同的附圖標(biāo)記來指定各圖共有的相同
的元素。
具體實施例方式
本發(fā)明針對將每個軌道的寫入計數(shù)存儲在該軌道上或者替代地存儲在硬盤中的 NVRAM中。大多數(shù)硬盤已經(jīng)具有重新映射變?yōu)椴豢蓪懭氲纳葏^(qū)的機(jī)制。該機(jī)制被用來在軌 道寫入計數(shù)變得太高時重新映射全部軌道。具有非常高寫入計數(shù)的軌道可以被硬盤固件 映射到具有非常低寫入計數(shù)的軌道。通過基于寫入的數(shù)目自動地重新映射這些軌道，可以 跨盤片更均勻地分布損耗，由此在無需對應(yīng)用軟件進(jìn)行修改的情況下提高了硬盤的服務(wù)壽 命。 —些DVR應(yīng)用將特定軌道專門用于暫停緩沖器。結(jié)果，對于這些軌道上的扇區(qū)的 寫入的數(shù)目可能比其它軌道上的寫入循環(huán)(write cycle)的數(shù)目大得多。這些軌道上的磁 性材料可能比其余軌道上的磁性材料耗損速率更高，由此人為地降低了驅(qū)動器的整體使用 期限。 可以跟蹤對于每個扇區(qū)/軌道的寫入的數(shù)據(jù)，并且在HD控制器級上重新映射扇 區(qū)，以便解決該問題并且在驅(qū)動器上均勻地分布寫入。在不顯著地影響性能的情況下，該 操作將必須對于應(yīng)用是透明的，并且必須考慮分段(fragmentation)和尋道時間(seek time)。全部軌道的重新映射而不是獨立扇區(qū)的重新映射可以有助于解決伴隨這種方式的 分段和性能問題。 在許多DVR應(yīng)用中，不可能或者不希望在應(yīng)用程序級或者OS級處實現(xiàn)算法來應(yīng)對 這些問題。鼓勵HD制造商開發(fā)替代方法以嚴(yán)格地在HD級克服這些問題。
在不受控的失電期間，典型的盤驅(qū)動器將自動地將盤頭停放在安全區(qū)。在失電后， 自動停放使用旋轉(zhuǎn)能量來為盤頭運動供電，但是有時以盤驅(qū)動器上的應(yīng)激(stress)和應(yīng) 變(strain)為代價。 一些盤驅(qū)動器制造商將突然失電考慮為可能在可靠性上和壽命上對 盤驅(qū)動器有一些負(fù)面影響的盤驅(qū)動器的應(yīng)激源。正常地，在失電之前應(yīng)向盤驅(qū)動器給出關(guān) 機(jī)的命令，以便使盤驅(qū)動器的壽命預(yù)期最大化。 DVR應(yīng)用從不執(zhí)行適當(dāng)?shù)腛S級關(guān)機(jī)。使DVR掉電的常用方法是用戶拔掉電源或 者功率用盡。這些情形的任一個都不允許在受控的頭停放以及HD高速緩沖存儲器的轉(zhuǎn)儲 (flushing)的情況下的適當(dāng)關(guān)機(jī)。在一些模型中，該設(shè)計缺陷可以利用早期電源故障例程 (EPF)來部分克服。 EPF例程通常在有限的時間內(nèi)起作用，該有限的時間典型地是10-40ms的量級。如 果在利用STANDBYJ匪EDIATE或類似功能的控制下嘗試停放該頭，目前的HD模型將首先嘗 試對高速緩沖存儲器進(jìn)行轉(zhuǎn)儲，這通常將耗費比所分配的時間更長的時間并且總是保證在 失電時驅(qū)動器正在進(jìn)行寫入。這通常將比什么也不做導(dǎo)致更差的行為，這是因為結(jié)果通常 將是寫入拼接(write-splice)錯誤、丟失數(shù)據(jù)以及不受控的頭停放。
4
在DVR應(yīng)用中，預(yù)期并且考慮丟失數(shù)據(jù)。從HD制造商需要的是特殊的關(guān)機(jī)命令， 其完成當(dāng)前的扇區(qū)寫入(如果正在寫入的話)，丟棄高速緩沖存儲器中的任何額外數(shù)據(jù)，并 且然后執(zhí)行受控的頭停放。在大多數(shù)情況下，丟失數(shù)據(jù)相對于寫入拼接錯誤是優(yōu)選的。
現(xiàn)在具體參考附圖，在附圖中，貫穿若干視圖，相似的參考標(biāo)號標(biāo)識類似或相同元 素，最初參考圖l，示出了實現(xiàn)本原理的方面的PVR IOO的例示性示例。PVR IOO可以包括 處理器116和存儲介質(zhì)124。存儲介質(zhì)124可以是但并不限于硬盤驅(qū)動器，并且可以被利用 來存儲日志數(shù)據(jù)和依據(jù)寫入數(shù)據(jù)命令要寫入的數(shù)據(jù)。然而，如上所述，在其它實現(xiàn)方式中， 日志數(shù)據(jù)可以存儲在與依據(jù)寫入命令在其中寫入數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)完全分離的存儲機(jī)構(gòu)中。 中央處理單元116可以包括例如可從Broadcom逸買到的BCM 7038 C2芯片，其是雙通道HD 視頻/音頻/圖形和個人視頻記錄芯片，其并入了 300MHz 64位的CPU。 BCM 7038 C2是在 個人視頻記錄器中采用的常見處理器。 在本原理的一個實現(xiàn)方式中，可以將經(jīng)由衛(wèi)星技術(shù)電路接收的MPEG-4壓縮格式 的音頻/視頻數(shù)據(jù)分組通過流112傳送到CPU 116。例如，調(diào)諧器104可以調(diào)諧到合適的頻 率并接收數(shù)據(jù)分組。另外，解調(diào)器108可以同步地解調(diào)來自調(diào)諧器的輸出信號并且通過流 112將音頻/視頻數(shù)據(jù)分組提供到CPU116。此后，通過利用解碼器120可以解壓縮音頻/視 頻數(shù)據(jù)，解碼器120可以包括也可以從Broadcom⑧買到的BCM 7411 C0解碼器。BCM 7411 C0解碼器與MPEG-4視頻流兼容。然而，應(yīng)理解，音頻/視頻數(shù)據(jù)可以是本領(lǐng)域已知的任何 格式，諸如例如MPEG-2，并且可以通過諸如例如經(jīng)由電纜電視傳送之類的其它手段接收。在 接收到音頻/視頻數(shù)據(jù)流中的音頻/可視數(shù)據(jù)時，可以經(jīng)由合適的軟件和硬件來配置CPU 116以便實現(xiàn)以下描述的方法步驟。 例如，與諸如個人計算機(jī)之類的一些標(biāo)準(zhǔn)計算設(shè)備不同的一些PVR的方面包括用 于讀取和寫入音頻/視頻數(shù)據(jù)的固定時間限制(fixed time constraint)。如果這樣的 PVR系統(tǒng)或者在固定時間限制下操作的任何其它系統(tǒng)沒有在固定的時間間隔內(nèi)完成事務(wù) (transaction)，則PVR移動到下一部分的呈現(xiàn)，并且可以丟失或丟棄與尚未完成的事務(wù)相 關(guān)聯(lián)的信息。該限制是由于對及時顯示盡可能多的呈現(xiàn)的期望。因此，當(dāng)音頻或視頻數(shù)據(jù) 到達(dá)得太晚時，將其丟棄以便防止PVR記錄-播放系統(tǒng)故障(break down)。相應(yīng)地，在固定 時間限制下操作的系統(tǒng)(諸如PVR)中，期望由高速緩沖存儲器提供的數(shù)據(jù)的快速讀取，以 便防止信息的丟失。 與一些標(biāo)準(zhǔn)計算設(shè)備不同的一些PVR的另一方面在于PVR典型地不執(zhí)行適當(dāng)?shù)?操作系統(tǒng)關(guān)機(jī)序列，這是由于在用戶從電源插座移除電插頭時或者在功率用盡時PVR正常 地掉電。在標(biāo)準(zhǔn)計算設(shè)備中，通常向硬盤驅(qū)動器給出用于關(guān)機(jī)的命令，以便允許足夠的時間 以將數(shù)據(jù)從高速緩沖存儲器轉(zhuǎn)儲到盤片，并且允許讀取/寫入頭停當(dāng)在安全區(qū)，以上每一 個都防止數(shù)據(jù)損壞和數(shù)據(jù)丟失。各種PVR設(shè)計通過設(shè)立早期電源故障(EPF)例程已經(jīng)解決 了突然失電問題。EPF例程利用在供電失去之后PVR系統(tǒng)中剩余的電流，其可以繼續(xù)運行 PVR達(dá)大約10-40ms。利用該剩余電流， 一些EPF例程嘗試轉(zhuǎn)儲高速緩沖存儲器并且執(zhí)行受 控的頭停放。 一般，這樣的EPF例程經(jīng)常不能在剩余電流耗盡之前完成高速緩沖存儲器轉(zhuǎn) 儲。因此，這些EPF例程典型地指示PVR驅(qū)動器在功率耗盡時將數(shù)據(jù)寫入到主盤片，由此導(dǎo) 致了寫入拼接錯誤、數(shù)據(jù)丟失以及不受控的頭停放。 依據(jù)本原理的一方面，將特殊的關(guān)機(jī)命令序列并入EPF例程，其完成當(dāng)前的扇區(qū)寫入(如果該系統(tǒng)正在寫入)，丟棄高速緩沖存儲器中的任何額外數(shù)據(jù)，并且然后執(zhí)行受控 的頭停放。數(shù)據(jù)丟失通常相對于寫入拼接錯誤是優(yōu)選的。如上所述，寫入拼接錯誤通常要 求盤重新格式化以及丟失所有所記錄的數(shù)據(jù)。另外，PVR與一些標(biāo)準(zhǔn)計算設(shè)備(諸如例如 個人計算機(jī))相比對于用戶數(shù)據(jù)丟失具有更高的容忍度。PVR用戶數(shù)據(jù)通常包括音頻/視 頻呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，并且一般而言丟失一些幀最低限度地影響整個呈現(xiàn)。 盡管EPF例程可能降低寫入拼接錯誤，但是利用EPF例程將不完全防止文件系統(tǒng) 損壞。根據(jù)本原理的另一方面，與高速緩沖存儲器系統(tǒng)集成的日志文件系統(tǒng)可以被采用來 防止數(shù)據(jù)損壞并且提供讀取和寫入效率。如上所述，日志文件系統(tǒng)典型地不與高速緩沖存 儲器系統(tǒng)兼容。依據(jù)本原理的方面的日志文件系統(tǒng)通過在關(guān)鍵數(shù)據(jù)和非關(guān)鍵數(shù)據(jù)之間進(jìn)行 區(qū)分來克服不兼容性，這在下面更充分地描述。關(guān)鍵數(shù)據(jù)由以下數(shù)據(jù)來表征，所述數(shù)據(jù)如果 被損壞則趨于直接影響文件系統(tǒng)完整性并且具有使文件系統(tǒng)的操作不能進(jìn)行的可能性。此 外，用戶可以訪問并修改關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并且/或者系統(tǒng)參數(shù)可以被相應(yīng)地調(diào)節(jié)。非關(guān)鍵數(shù)據(jù)可 以包括以下數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)的損壞對于系統(tǒng)完整性而言是相對無害的。依據(jù)本原理的方面， 當(dāng)將關(guān)鍵數(shù)據(jù)寫入到主盤片時，高速緩沖存儲器被旁路。該方面保證系統(tǒng)的日志狀態(tài)相對 于關(guān)鍵數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的，這是由于關(guān)鍵數(shù)據(jù)被寫入到盤片的順序與對于盤片的多個寫入的日 志寫入順序是一致的。因此，當(dāng)在寫入操作中斷時重放日志時，文件系統(tǒng)可以通過如上所述 地參考正確日志來建立合適的恢復(fù)，由此防止關(guān)于關(guān)鍵數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)損壞。
關(guān)于寫入非關(guān)鍵數(shù)據(jù)，根據(jù)本原理的另一方面，利用高速緩沖存儲器來提供讀取 和寫入效率。如下面更充分地描述的，由于非關(guān)鍵數(shù)據(jù)損壞的相對無害的影響，由高速緩沖 存儲器的利用產(chǎn)生的任何潛在損壞的有害影響是最小的。另外，如下面更充分地描述的，非 關(guān)鍵數(shù)據(jù)寫入包括對于主盤片的所有寫入的實質(zhì)上大部分。由此，在寫入關(guān)鍵數(shù)據(jù)時旁路 高速緩沖存儲器對于系統(tǒng)的寫入效率整體而言具有相對小的影響。相應(yīng)地，本原理的方面 最佳地將高速緩沖存儲器系統(tǒng)和日志文件系統(tǒng)集成，以便提供魯棒的文件系統(tǒng)完整性和高 效的讀取與寫入機(jī)制兩者。 參考圖2，呈現(xiàn)了根據(jù)本原理的方面的示例系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括包含文件系統(tǒng) 控制模塊204與命令生成器208的日志文件系統(tǒng)202。文件系統(tǒng)控制模塊204可以接收并 控制存儲在存儲介質(zhì)上的文件系統(tǒng)202內(nèi)的數(shù)據(jù)的組織。另外，文件系統(tǒng)控制模塊204利 用命令生成器208生成將數(shù)據(jù)寫入到日志216、高速緩沖存儲器220、以及主盤片224中的 任一個的命令。日志216、高速緩沖存儲器220、以及主盤片224可以被包括在同一存儲設(shè) 備或者不同存儲設(shè)備上。系統(tǒng)200還包括存儲設(shè)備控制模塊212，其處理并執(zhí)行存儲設(shè)備上 的數(shù)據(jù)寫入命令。下面參考本原理的方面的方法實現(xiàn)方式更充分地描述這里引入的圖2的 系統(tǒng)元件。 應(yīng)注意，圖中所示的各種元件的功能可以通過使用專用硬件以及能夠與適當(dāng)軟件 相結(jié)合執(zhí)行軟件的硬件來提供。當(dāng)通過處理器提供時，可以通過單個專用處理器、通過單個 共享處理器、或者通過多個獨立的處理器(其中一些處理器可以被共享)來提供所述功能。 此外，術(shù)語"處理器"或"控制器"的明確使用不應(yīng)被解釋為排外性地指代能夠執(zhí)行軟件的 硬件，并且可以隱含地、不受限制地包括數(shù)字信號處理器("DSP")硬件、用于存儲軟件的只 讀存儲器("ROM")、隨機(jī)存取存儲器("RAM")、以及非易失性存儲裝置。此外，這里敘述 本發(fā)明的原理、方面和實施例的所有陳述以及其具體示例意圖包含本發(fā)明的結(jié)構(gòu)上和功能
6上的等效物。另外，意在這樣的等效物包括目前已知的等效物以及將來開發(fā)的等效物(即， 所開發(fā)的執(zhí)行相同功能的任何元件，無論結(jié)構(gòu)如何)。 因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，這里呈現(xiàn)的框圖表示體現(xiàn)本發(fā)明的原理的示 例性系統(tǒng)組件和/或電路的概念性視圖。類似地，應(yīng)理解，任何流程圖、流程圖表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換 圖、偽代碼等等表示可以實質(zhì)上在計算機(jī)可讀介質(zhì)中表示的、并且因此通過計算機(jī)或處理 器執(zhí)行的(無論這樣的計算機(jī)或處理器是否被明顯地示出)各種處理。 依據(jù)本原理的方面的日志文件系統(tǒng)與高速緩沖存儲器系統(tǒng)的集成提供了魯棒的 文件系統(tǒng)完整性與高效的讀取和寫入機(jī)制。如上所述，為了在日志文件系統(tǒng)中進(jìn)行關(guān)鍵數(shù) 據(jù)寫入而旁路高速緩沖存儲器防止了關(guān)鍵數(shù)據(jù)的損壞。關(guān)鍵數(shù)據(jù)(諸如例如元數(shù)據(jù))的損 壞趨于比與非關(guān)鍵寫入相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的損壞相對更嚴(yán)重地破壞文件系統(tǒng)。如上所述，元數(shù) 據(jù)包括被文件系統(tǒng)利用以發(fā)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)并執(zhí)行內(nèi)部維護(hù)的信息；其損壞比用戶數(shù)據(jù)的損壞 具有更不利的影響。處理器確定數(shù)據(jù)是關(guān)鍵的還是非關(guān)鍵的，該確定可以基于系統(tǒng)的具體 應(yīng)用(例如，視頻記錄系統(tǒng))而被編程。用戶數(shù)據(jù)的損壞典型地局限于被損壞的用戶數(shù)據(jù) 部分，而元數(shù)據(jù)的損壞除了影響被損壞的元數(shù)據(jù)之外，還可能負(fù)面地影響數(shù)據(jù)的其它部分。 因此，盡管作為利用高速緩沖存儲器的結(jié)果可能出現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)的損壞，但是其不利影響是 最小的。相應(yīng)地，盡管利用了高速緩沖存儲器，依據(jù)本原理的方面的日志文件系統(tǒng)提供了抗 文件系統(tǒng)損壞的魯棒保護(hù)。 此外，本原理的益處在PVR系統(tǒng)中尤其明顯。在PVR系統(tǒng)中，非關(guān)鍵數(shù)據(jù)(諸如， 經(jīng)過編碼的、經(jīng)過加密的音頻/視頻信息)的損壞趨于比關(guān)鍵數(shù)據(jù)的損壞明顯更無害。存 儲介質(zhì)的包括音頻/可視信息的被損壞的扇區(qū)在呈現(xiàn)上看來僅僅是小毛病，但是被損壞的 元數(shù)據(jù)趨于具有使文件系統(tǒng)本身失能的更大的可能性。 除了提供抗文件系統(tǒng)損壞的基本保護(hù)之外，本發(fā)明的方面由于對于非關(guān)鍵數(shù)據(jù)利
用高速緩沖存儲器還提供高效的讀取和寫入能力。諸如元數(shù)據(jù)之類的關(guān)鍵數(shù)據(jù)典型地包括
大約比10%的全部數(shù)據(jù)寫入操作少的數(shù)據(jù)寫入操作，而諸如用戶數(shù)據(jù)之類的非關(guān)鍵數(shù)據(jù)典
型地包括大約比90%的全部數(shù)據(jù)寫入操作多的數(shù)據(jù)寫入操作。因此，對于關(guān)鍵數(shù)據(jù)寫入旁
路高速緩沖存儲器對于由高速緩沖存儲器提供的讀取與寫入效率具有很小的影響，這是因
為關(guān)鍵數(shù)據(jù)寫入包括相對少量的寫入。相應(yīng)地，本原理的方面最佳地將高速緩沖存儲器系
統(tǒng)與日志文件系統(tǒng)集成以提供魯棒的文件系統(tǒng)完整性和高效的讀取與寫入機(jī)制。 上面所述的可以被采用以實現(xiàn)本原理的方面的日志文件系統(tǒng)可以包括例如XFS
和EXT3FS。對于PVR應(yīng)用而言，諸如XFS的文件系統(tǒng)的有益特征包括其提供多個音頻_可
視數(shù)據(jù)流的高效寫入的能力。諸如XFS的文件系統(tǒng)具有"實時"分區(qū)特征，其中，分配相對
大部分的存儲空間以提供近乎100%的存儲設(shè)備吞吐量，而沒有為應(yīng)用增加復(fù)雜度。相反，
當(dāng)寫入文件時，桌面和分時操作文件系統(tǒng)共同分配該文件的小部分存儲空間，導(dǎo)致具有相
對低的吞吐量的次最佳地交織的流。 另外，可以被利用來實現(xiàn)本原理的方面的程序接口規(guī)范包括ATA7。 ATA7包括自監(jiān) 控、分析、以及報告技術(shù)(SMART)特征，強(qiáng)制單元存取(FUA)特征，以及時間受限的命令，其 每一個可以具體地適合PVR。例如，SMART特征可以被文件系統(tǒng)采用以確定存儲設(shè)備的操作 情況、存儲設(shè)備的溫度監(jiān)控。此外，SMART特征可以被用來預(yù)測硬盤驅(qū)動器存儲設(shè)備中即將 的盤驅(qū)動器故障。
FUA命令確保即使在使能了高速緩沖存儲時也在命令完成之前將單位數(shù)據(jù)傳遞到 設(shè)備介質(zhì)或者從設(shè)備介質(zhì)傳遞單位數(shù)據(jù)。因此，F(xiàn)UA命令實現(xiàn)了旁路或幾乎旁路高速緩沖存 儲器的寫入請求。依據(jù)本原理的方面的日志文件系統(tǒng)可以采用FUA命令來提高成功地寫入 關(guān)鍵數(shù)據(jù)的可能性，而沒有可觀地影響較不關(guān)鍵數(shù)據(jù)的寫入。例如依據(jù)本原理的方面，F(xiàn)UA 命令可以被利用以實現(xiàn)諸如文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)之類的關(guān)鍵數(shù)據(jù)直接向盤片的寫入，且同時繼 續(xù)將傳統(tǒng)的寫入命令用于較不關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。 此外，在ATA7中包括的時間受限的命令集可以被采用以構(gòu)成PVR系統(tǒng)的固定時間 限制。如上所述，PVR系統(tǒng)在固定時間限制下操作，S卩，如果PVR在固定時間間隔之內(nèi)沒有 完成事務(wù)則丟失或丟棄信息。在一些標(biāo)準(zhǔn)計算設(shè)備(諸如，例如個人計算機(jī))中包括的存 儲介質(zhì)在遇到輸入/輸出或盤表面錯誤時進(jìn)行許多次費時的數(shù)據(jù)讀取和寫入重試。在PVR 設(shè)備中利用這樣的系統(tǒng)具有在錯誤僅僅可能出現(xiàn)在單個扇區(qū)上時嚴(yán)重地干擾多媒體流的 可能。ATA7的時間受限的命令可以施加固定時間限制以放棄時間限制之內(nèi)的這樣的重試。 如上所述，PVR系統(tǒng)試圖及時顯示盡可能多的呈現(xiàn)。相應(yīng)地，在包括錯誤的扇區(qū)或一小組扇 區(qū)內(nèi)省略數(shù)據(jù)的不利影響是可忽略的，并且經(jīng)常在音頻視頻呈現(xiàn)的顯示期間實際上是不可 察覺的。 所描述的實現(xiàn)方式的特征和方面可以被應(yīng)用于各種應(yīng)用。應(yīng)用包括例如在標(biāo)準(zhǔn)計 算設(shè)備、個人數(shù)字助理、MP3播放器、視頻文件播放器和其它設(shè)備上避免數(shù)據(jù)損壞。然而，這 里描述的特征和方面可以被適配于其它應(yīng)用領(lǐng)域，并且相應(yīng)地其它應(yīng)用也是可能的和可預(yù) 見的。另外，可以通過依據(jù)本原理的方面的裝置在光纖電纜上(并且使用與光纖電纜相關(guān) 聯(lián)的協(xié)議)、在通用串行總線(USB)電纜上、在小型計算機(jī)系統(tǒng)接口 (SCSI)電纜、在電話線 上、在數(shù)字訂戶線/環(huán)線(DSL)上、在衛(wèi)星連接上、在視線連接上、以及在蜂窩連接上發(fā)送和 接收數(shù)據(jù)。 可以以例如方法或處理、裝置或軟件程序來實現(xiàn)這里描述的實現(xiàn)方式。即使僅在 單個形式的實現(xiàn)方式的上下文中討論(例如，僅作為方法來討論)，所討論的特征的實現(xiàn)方 式也可以以其它形式來實現(xiàn)(例如，裝置或程序)?？梢砸岳绾线m的硬件、軟件和固件來 實現(xiàn)裝置?？梢砸岳缪b置來實現(xiàn)方法，所述裝置諸如例如處理器，其通常指代包括例如計 算機(jī)、微處理器、集成電路或可編程邏輯設(shè)備的處理設(shè)備。處理設(shè)備還包括諸如例如計算 機(jī)、蜂窩電話、便攜式/個人數(shù)字助理("PDA")以及使最終用戶之間傳遞信息便利的其它 設(shè)備之類的通信設(shè)備。 這里描述的各種處理和特征的實現(xiàn)方式可以在各種不同的裝備或應(yīng)用中具體化， 所述各種不同的裝備或應(yīng)用具體地是例如與數(shù)據(jù)傳送和接收相關(guān)聯(lián)的裝備或應(yīng)用。裝備 的示例包括視頻編碼器、視頻解碼器、視頻編解碼器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、機(jī)頂盒、膝上型個人計算 機(jī)、個人計算機(jī)、以及其它通信設(shè)備。如將清楚的，裝備可以是移動的，并且甚至是安裝在移 動車輛上的。 另外，可以通過由處理器執(zhí)行的指令來實現(xiàn)方法，并且這樣的指令可以存儲在 諸如例如集成電路、軟件載體或其它存儲設(shè)備(諸如例如硬盤、緊致盤、隨機(jī)存取存儲器 ("RAM")、或只讀存儲器("ROM"))的處理器可讀介質(zhì)上。指令可以形成在處理器可讀介 質(zhì)上確實體現(xiàn)的應(yīng)用程序。如將清楚的，處理器可以包括具有例如用于實施處理的指令的 處理器可讀介質(zhì)。
8
本發(fā)明針對將每個軌道的寫入計數(shù)存儲在該軌道上或者替代地存儲在硬盤的NVRAM中。大多數(shù)的硬盤已經(jīng)具有用于重新映射變成不可寫入的扇區(qū)的機(jī)制。使用該機(jī)制以在軌道寫入計數(shù)變得過高時重新映射全部軌道。具有非常高寫入計數(shù)的軌道可以被硬盤固件映射到具有非常低寫入計數(shù)的軌道。通過基于寫入計數(shù)來自動地重新映射這些軌道，可以跨盤片更均勻地分布損耗，由此提高了硬盤的服務(wù)壽命而無需修改應(yīng)用軟件。
圖3以逐步的方式圖示了發(fā)明的方法。最初，將PVR的每個軌道的寫入計數(shù)304存儲在軌道上或存儲在硬盤中的NVRAM中。當(dāng)接收到要記錄的數(shù)據(jù)時308，檢驗要寫入的軌道的軌道計數(shù)312?；谝獙懭氲能壍赖膶懭胗嫈?shù)320，將數(shù)據(jù)寫入到軌道324或者自動地重新映射到具有低軌道計數(shù)的軌道328。在接收到要寫入的數(shù)據(jù)時可以重復(fù)步驟304-320。
—些DVR應(yīng)用將特定軌道專門用于暫停緩沖器。結(jié)果，對于這些軌道上的扇區(qū)的寫入的數(shù)目可能比其它軌道上的寫入循環(huán)的數(shù)目大得多。這些軌道上的磁性材料可能比其余軌道上的磁性材料耗損速率更高，人為地降低了驅(qū)動器的整體使用期限。
可以跟蹤對于每個扇區(qū)/軌道的寫入的數(shù)目并且在HD控制器級上重新映射扇區(qū)以解決該問題，并且在驅(qū)動器上均勻地分布寫入。在不顯著地影響性能的情況下，該操作將必須對于應(yīng)用是透明的，并且必須考慮分段和尋道時間。整個軌道的重新映射而不是獨立扇區(qū)的重新映射可以有助于解決伴隨這種方式的分段和性能問題。 如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)是明顯的，實現(xiàn)方式還可以產(chǎn)生被格式化以承載可能例如被存儲或傳送的信息的信號。該信息可以包括例如用于執(zhí)行方法的指令、或者由所描述的實現(xiàn)方式之一產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這樣的信號可以例如被格式化為電磁波(例如，使用頻譜的射頻部分)或者基帶信號。格式化可以包括例如編碼數(shù)據(jù)流、將經(jīng)過編碼的流分組化、以及利用分組化的流調(diào)制載波。信號承載的信息可以是例如模擬或數(shù)字信息?？梢栽谝阎母鞣N不同的有線或無線鏈路上傳送該信號。 已經(jīng)描述了許多實現(xiàn)方式。然而，應(yīng)理解，可以作出各種修改。例如，可以組合、補充、修改或移除不同實現(xiàn)方式的元件以產(chǎn)生其它實現(xiàn)方式。另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解其它結(jié)構(gòu)和處理可以代替所描述的那些結(jié)構(gòu)和處理，并且作為結(jié)果的實現(xiàn)方式將與所公開的實現(xiàn)方式以至少實質(zhì)相同的方式執(zhí)行至少實質(zhì)相同的功能以實現(xiàn)至少實質(zhì)相同的結(jié)果。相應(yīng)地，這些和其它實現(xiàn)方式在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于將數(shù)據(jù)寫入存儲設(shè)備的方法，包括確定存儲介質(zhì)上第一軌道的第一軌道計數(shù)；將第一軌道的軌道計數(shù)與預(yù)定軌道計數(shù)進(jìn)行比較；以及在第一軌道計數(shù)大于預(yù)定軌道計數(shù)時，將數(shù)據(jù)寫入到具有比預(yù)定軌道計數(shù)低的第二軌道計數(shù)的第二軌道。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括以下步驟 在第一軌道計數(shù)小于預(yù)定軌道計數(shù)時，將數(shù)據(jù)寫入第一軌道。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一軌道計數(shù)存儲在第一軌道上。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一軌道計數(shù)存儲在存儲設(shè)備中。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中存儲設(shè)備是硬盤。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，第一軌道計數(shù)存儲在硬盤中的非易失性隨機(jī)存取存儲器 NVRAM中。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定多個軌道的多個軌道計數(shù)。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中將所述多個軌道計數(shù)之一的第一軌道計數(shù)與預(yù)定軌 道計數(shù)進(jìn)行比較；并且在第一軌道計數(shù)大于預(yù)定軌道計數(shù)時，將數(shù)據(jù)寫入到所述多個軌道中的具有比預(yù)定軌 道計數(shù)低的第二軌道計數(shù)的第二軌道。
全文摘要
本原理提供了用于將每個軌道的寫入計數(shù)存儲在該軌道上或者替代地存儲在硬盤中的NVRAM中的方法。大多數(shù)硬盤已經(jīng)具有重新映射變成不可寫入的扇區(qū)的機(jī)制。該機(jī)制被用來在軌道寫入計數(shù)變得太高時重新映射全部軌道。具有非常高寫入計數(shù)的軌道可以被硬盤固件映射到具有非常低寫入計數(shù)的軌道。通過基于寫入的數(shù)目來自動地重新映射這些軌道，可以跨盤片更均勻地分布損耗，由此在無需對應(yīng)用軟件進(jìn)行修改的情況下提高硬盤的服務(wù)壽命。
文檔編號G11B20/18GK101785063SQ200880103936
公開日2010年7月21日 申請日期2008年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月22日
發(fā)明者威廉·C·凱斯特 申請人:湯姆森特許公司