[发明专利]一种树状结构文件系统及其管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及文件系统的技术领域，尤其涉及一种树状结构文件系统及其管理方法。

背景技术

在剩余空间的管理中，依据理论使用首次命中(First Hit)的线性算法，可以获得最佳的管理效率。所以在实际文件系统中，如FAT、Ext2、Ext3等知名文件系统均使用First Hit的线性算法，来搜寻存储媒体上的剩余空间。该文件系统是先将存储媒体上的空间分割成若干的簇(Cluster)或是区块(Block)，并对该簇或区块采用线性的管理。例如，Ext2、Ext3文件系统使用位向量(Bit Vector)记录簇是否已经被使用，FAT文件系统使用文件配置表(File Alloction Table)记录簇使用情形。

然而，使用First Hit的线性算法的缺点主要会在存储媒体上产生断离(Fragement)情形。由于First Hit的线性算法使用每一次遍历(Traverse)到的第一块剩余空间，而不考虑该空间的大小，故每新增一笔文件记录可能需要执行多次剩余空间遍历，而该文件记录可能存储在不连续的空间。而经过多次的新增文件、删除文件的动作后，文件系统中的文件常以断离程度不一的情况在存储媒体上进行存储。

由于文件的断离，在读取文件时，无法一次即获得所需的数据，而往往需执行多次的传输才能获得所需的数据。同时亦由于文件的断离，在写入文件时，亦需执行多次的传输才能完成一次写入文件的动作。

在具有读写头的存储媒体(例如：硬盘机、光驱)中，文件的断离的情形会造成读写头的搜寻时间(Seek Time)及旋转时间(Rotating Time)大增，而使得文件读写效率大幅下滑。而在实时系统中，由于First Hit线性算法的线性搜寻时间难以预估，故使用First Hit线性算法的文件系统难以在实时系统中使用。由此可知，已知文件系统及其管理方法仍有改善的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种文件系统及其管理方法，以减少文件系统中断离的现象，避免剩余空间维护困难的问题，大幅提升文件系统存取效能。

依据本发明的特点，本发明提出一种树状结构文件系统的管理方法，该文件系统具有n个簇及(K+1)个二叉查找树，其中n为大于2的整数，K为正整数，该(K+1)个二叉查找树编号为0、1、2、...、K，每一个上述二叉查找树的节点包含一逻辑区块地址字段及一大小字段，该逻辑区块地址用以记载该节点相对应的连续可用簇的起始逻辑区块地址，该大小字段用以记载该节点相对应的连续可用簇的簇数目，该方法包含下列步骤：(A)输入一储存空间需求，该储存空间需求包含一需求逻辑区块地址及一需求簇数目；(B)依据该需求簇数目，用以计算相对应的一编号为m的二叉查找树，0≤m≤K；(C)判断该编号为m的二叉查找树中是否有节点；(D)若步骤(C)中判定该编号为m的二叉查找树中有节点，由该编号为m的二叉查找树中找寻距离该需求逻辑区块地址最近的节点，并将距离该需求逻辑区块地址最近的节点从该编号为m的二叉查找树中移除；(E)若步骤(D)中找寻到的节点记录的连续可用簇大小大于所需要的簇数目，扣除所需的簇数目之后剩余的连续可用簇，形成一新的节点，并加入适当的二叉查找树中；(F)若步骤(D)中在编号m的二叉查找树中找寻不到节点，可以找寻编号m+1或是m-1的二叉查找树并重复步骤(C)。

依据本发明的另一特点，本发明提出一种树状结构文件系统，包括n个簇及(K+1)个二叉查找树。该n个簇用以储存数据，其中n为大于2的正整数；该(K+1)个二叉查找树的每一个节点纪录对应的连续可用的簇；其中，每一个二叉查找树的节点是按照逻辑区块地址的大小而排列。

采用本发明的树状结构文件系统及其管理方法，采用树状结构、以及混合了最佳命中(Best Hit)及first hit，可减少文件系统中断离的现象，也可避免剩余空间维护困难的问题，同时大幅提升文件系统存取效能，其时间复杂度亦大大降低，适合于实时系统中。

附图说明

图1是本发明树状结构文件系统的示意图；

图2是本发明的二叉查找树的示意图；

图3是本发明树状结构文件系统的管理方法的流程图；

图4是本发明的实施例的示意图。

具体实施方式

图1是本发明树状结构文件系统的示意图，该树状结构文件系统运用于一磁盘驱动器或一闪存中，以在该磁盘驱动器或闪存中提供文件的操作方法(File Operation)。