一种嵌入式视频存储专用文件系统的设计与实现.doc

由于FAT文件系统在媒体数据流存储领域中的不足之处，需要设计一种适合媒体数据流存储方式的硬盘管理文件系统，该系统可以高效率地管理整个硬盘，可以克服FAT文件系统的固有缺陷。其基本原理就是把硬盘所有扇区划分为几个数据区：文件信息区、索引信息区和数据区，数据区又划分为若干个数据块，数据块的大小可以根据实际情况自由设置，通过文件信息和索引信息来管理数据块。 在当前的嵌入式视频监控领域，随着高清和多路数发展趋势的推进，传统的FAT文件系统已经无法满足高效、安全的数据存储需求。FAT文件系统存在的问题是读写效率低、磁盘容量和分区大小受限、文件大小有限制、缺乏断电保护功能以及文件数据安全性较低，长时间使用后会产生大量文件碎片，降低磁盘使用率。这些问题在安全要求极高的安防行业中尤为突出。 为了解决这些问题，一种专用于嵌入式视频存储的新型文件系统被设计并实现。这个文件系统基于对嵌入式数字硬盘录像机（DVR）媒体数据流特性的深入研究，重新设计了存储、检索、读取和数据恢复机制。它将硬盘扇区划分为三个主要区域：文件信息区、索引信息区和数据区。数据区进一步细分为可自定义大小的数据块，通过文件信息和索引信息对数据块进行有效管理。 文件信息区存储文件的相关元数据，如文件名、创建时间、大小等，而索引信息区则记录数据块的分配情况，便于快速定位和检索数据。数据区则是实际存储视频数据的地方，采用连续存储的方式，避免了FAT系统中由于文件分包导致的丢帧问题，同时也减少了磁头频繁移动，延长了硬盘寿命。此外，当硬盘录满时，系统采用数据块覆盖技术，有效地避免了碎片的产生，并能最大程度保留重要录像。 在数据安全方面，该系统确保了即使在断电情况下，也能保存最后瞬间的图像，增强了数据的完整性。而且，由于原始录像数据与PC系统不兼容，这提高了录像资料的保密性和安全性。此外，由于每个扇区都能均衡读写，整体系统性能和稳定性得到显著提升。 该文件系统的应用已经经过了严格的测试和大规模的实际验证，证明其在数据读写效率、检索速度、检索精度、数据安全性和系统稳定性等方面均达到了预期标准，有效地解决了传统FAT文件系统在嵌入式视频存储领域的局限性，为高安全性、高清晰度的视频监控提供了可靠的存储解决方案。未来，随着视频监控技术的进一步发展，这样的专用文件系统将更加关键，以应对更大规模、更高要求的视频数据处理挑战。