[发明专利]用均匀数据存储段进行磁带预格式化

说明书

本发明涉及使用磁带媒体存储数据的技术。具体地说，本发明涉及采用新的数据存储格式的方法和设备以便更有效、更方便地对存储在磁带媒体上的数据进行定位、读写和更新。

据目前所知，有少数几种磁带存储系统具有有限划分功能。划分(partitioning)通常是指在磁带上建立至少一个独立可寻址的数据存储区域。一种已知的“2分区系统”用一个分区(partition)存储目录，而用另一个分区存储数据。相反，已知的“堆叠分区系统”(stack-ing partition system)则采用多个各存储一个不同的数据组的分区。在堆叠分区系统中，可相继规定一些新的分区追加到现有分区上，也就是“堆叠”到现有的数据上。

虽然这些分区系统可以适合一系列不同的用途，但却不能满足另外一些应用的需要。例如，在许多应用中，希望将数据存储在有规则地分布在磁带上的多个固定长度分区内，这样比较有益。理论上，有了这样的分区会使磁带定位更快一些，也可以增加数据容量，而且允许执行诸如更新存储数据(原位更新update in place)那样的一些高级功能。然而，已知的这些分区系统并不支持多个长度固定、间隔规则的数据存储分区。2分区系统仅用两个分区，而数据只存储在一个分区内，堆叠分区系统虽然用多个数据存储分区，但各分区长度不固定，相互间隔也没有规则：每个分区的长度取决于所存储的数据量，而每个分区的位置取决于它前面的所有分区的总长度。

许多已知的磁带存储系统采用“蛇形”方式存储数据，如图1所示。蛇形数据存储模式是在具有多条平行磁道的磁带上存储数据的一种方式。采用蛇形存储，以沿着不同的平行磁道来回地横越磁带的图形，存储一组设备块(device block)。具体地说，数据存储路径首先是沿着第一磁道在一个方向上跨越整个磁带长度，然后再沿着相邻的一条平行磁道反方向返回，接着再这样来回沿磁带扫描。

为了减少蛇形存储数据的访问时间，工程人员开发了所谓固定容量定标(fixed-capacity scaling)。固定容量定标可在数据不足以充满磁带时使用。在这种情况下，数据聚集在靠近磁带开始部分的所有磁道上，而不是存储在扫过磁带整个长度的几条磁道或几个磁道组上。在许多系统中，一个多磁道读写磁头可以同时读出16条磁道，而磁带配置成8组16条磁道。在这种系统中，以普通蛇形存储方式存储的数据可能只占用了4个磁道组的整个长度，而剩下4个磁道组未被占用。然而，在采用固定容量定标的磁带100中，数据聚集在所有8个磁道组的前半部102，如图1所示。为了追随这条数据存储路径，这样进带，使读写磁头沿路径104通过磁带长度的一半。在读写磁头与路径106“垂直”对准后，再进带，使读写磁头沿相邻的平行路径106反方向返回。这样，读写磁头和磁带协同动作，追随数据路径，该数据路径往复沿着磁带扫描。作为一个例子，读写磁头与路径106之间的“垂直对准”可以是读写磁头的机械运动(所谓磁头换档)，或者是切换到另一个配置成与原读写磁头反向工作的读写磁头。虽然数据在磁带上仍是占用那么大的面积，但聚集在磁带的前半部，而留下了后半部108没有占用。因此，磁头的运动有益地限制到磁带的前一半。所以，固定容量标定能有效地确定数据的位置，因为搜索同样的数据磁带的运动较小，从而有所得益。采用固定容量定标，费时的走带操作可由动作小而快的将磁头“垂直”对准数据路径的操作(如磁头换挡或切换磁头)来代替。

虽然固定容量定标在一些情况下是令人满意的，然而对于另一些应用并不完全合适。例如，某些在意经济效益的用户可能并不愿意牺牲那么大的磁带存储容量108来换取较快的磁带访问速度。此外，固定容量定标也不适合存储数据量大到足以占用整盘磁带的数据。在这种情况下，固定容量定标并没有多少好处，因为这样的数据并不能重新安排得可以存储在较短的磁带长度上。在另一方面；有些用户可能发现固定容量定标的不足之处，因为它不能提供任何形式的划分。

简要地说，本发明涉及各种采用新的数据存储格式的方法和设备，以便能更有效、更方便地对存储在磁带媒体上的数据进行定位、读写和更新。本发明的一个特点是提出了预格式化磁带媒体的方法。首先，通过在磁带媒体上写入一系列段标题，在磁带媒体上规定相应的多个数据存储段。这些存储段在使用磁带前(即对磁带执行任何写操作前)一开始就加以规定。相邻的段标题都相隔一个第一预定间隔。这个间隔例如可以由用户通过规定段量化单位加以确定。每个段标题含有一个对于所有各段标题都相同的第一预定关键字。这个关键字存入一个关键字索引，标识这些段标题为有效段标题，也就是最新确定的段标题。