在視頻監(jiān)控項(xiàng)目中，錄像是必須且至關(guān)重要的一個(gè)基本功能，可以說(shuō)錄像質(zhì)量及穩(wěn)定性在很大程度上就反映了一個(gè)監(jiān)控產(chǎn)品的好壞。

傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間大容量的錄像并發(fā)生覆蓋時(shí)往往存在以下三方面的問(wèn)題：

??? 1）文件碎片越來(lái)越多、錄像效率逐漸下降，無(wú)法滿足規(guī)劃時(shí)的系統(tǒng)要求；

2）文件的刪除效率極低，導(dǎo)致覆蓋時(shí)的碼流錄像能力低于開(kāi)始的規(guī)劃要求從而出現(xiàn)錄像異常停止或者碼流數(shù)據(jù)的丟失；

??? 3）文件系統(tǒng)復(fù)雜、龐大，系統(tǒng)異常情況下的問(wèn)題查處相當(dāng)困難，幾乎束手無(wú)策。

基于以上考慮，特提出VBFS文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；本文簡(jiǎn)單介紹VBFS文件系統(tǒng)構(gòu)成、覆蓋機(jī)制以及存在的短板。

1???????VBFS文件系統(tǒng)中的關(guān)鍵字

VBFS:? Video Block File System，?視頻塊文件系統(tǒng)

SBR: ? System Boot Record，?? ???文件系統(tǒng)引導(dǎo)記錄

RAT: ?? Record Allocation Table，??錄像記錄分配表

RIA: ?? Record Index Area，???? ???記錄索引區(qū)

?

2???????VBFS文件系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1?????VBFS文件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)組織圖

SBR

備份SBR

RAT

備份RAT

RIA

備份RIA

數(shù)據(jù)區(qū)

在VBFS文件系統(tǒng)中，主要包括六個(gè)區(qū)域，SBR，RAT，備份RAT，RIA，備份RIA和數(shù)據(jù)區(qū)。

VBFS支持O_direct（無(wú)緩沖的輸入、輸出）的磁盤(pán)寫(xiě)方式，因此所有區(qū)域的起始位置都以磁盤(pán)扇區(qū)大小進(jìn)行對(duì)齊；

除了數(shù)據(jù)區(qū)，其他五個(gè)區(qū)域的最小分配單元為磁盤(pán)的扇區(qū)大小，而磁盤(pán)的數(shù)據(jù)區(qū)則被劃分為一塊塊大小固定的數(shù)據(jù)簇，因此數(shù)據(jù)簇成為數(shù)據(jù)區(qū)的最小分配單元。

2.2?????SBR

SBR作為文件系統(tǒng)引導(dǎo)區(qū)，主要記錄了一個(gè)分區(qū)的總體信息，幫助上層應(yīng)用可以正確識(shí)別并訪問(wèn)該磁盤(pán)分區(qū)。主要內(nèi)容包括：

字段	長(zhǎng)度 （字節(jié)）	默認(rèn)值	說(shuō)明
FS	4	VBFS	文件系統(tǒng)標(biāo)識(shí)，固定不變。
PV	8	KEDA ? 1.0	廠商及版本
UUID	36	變量	分區(qū)唯一標(biāo)識(shí)
Label	16	變量	卷標(biāo)，暫時(shí)未用
BPS	4	變量	每個(gè)扇區(qū)字節(jié)數(shù)（Bytes ? per Sector），在磁盤(pán)格式化時(shí)根據(jù)實(shí)際磁盤(pán)扇區(qū)大小填寫(xiě)
SPC	4	1024 ? * 1024 / BPS	每個(gè)簇包含的扇區(qū)數(shù)（Sectors ? per Clustor） 注：簇大小固定為1M字節(jié)??
RSS	4	63	保留扇區(qū)數(shù)（Reserved ? Sectors），整個(gè)SBR空間
SPT	4	63	每個(gè)磁道扇區(qū)數(shù)（Setors ? per Track）
TSS	8	變量	磁盤(pán)分區(qū)總扇區(qū)數(shù)（Total ? Sectors）
BBS	4	6	備份SBR的起始扇區(qū)號(hào)（Backup boot Sector），固定不變
NORA	4	2	RAT個(gè)數(shù)（Number of RATs）
NORI	4	2	RIA個(gè)數(shù)（Number of RIAs）
SPR	4	變量	每個(gè)RAT包含的扇區(qū)數(shù)（Setors per RAT）
BPR	4	512	每個(gè)記錄索引占用的字節(jié)數(shù)（Bytes per record）
SOR	4	MaxRecNum*BPR/BPS	每個(gè)RIA占用扇區(qū)數(shù)（Setors of RIA） 注：?MaxRecNum的默認(rèn)值為500000，可以在格式化時(shí)通過(guò)格式化參數(shù)進(jìn)行調(diào)整
CRC	4	變量	SBR的CRC校驗(yàn)碼

?

2.3?????RAT

RAT為錄像記錄分配表，記錄了每個(gè)錄像文件占用的簇的信息。

RAT中的每一記錄項(xiàng)使用4字節(jié)來(lái)保存簇號(hào)，簇號(hào)編號(hào)從數(shù)據(jù)區(qū)開(kāi)始，第0簇和第1簇保留，

因此有效的簇號(hào)必然大于等于2。

RAT中的第0記錄項(xiàng)保存的值固定為0x52415400，第1記錄項(xiàng)保存當(dāng)前可使用的簇號(hào)，即整

個(gè)磁盤(pán)分區(qū)的當(dāng)前寫(xiě)位置。

也可以這么來(lái)形容RAT，RAT其實(shí)就是一個(gè)u32的數(shù)組，數(shù)組的容量就是數(shù)據(jù)區(qū)包含的簇總

數(shù)，而數(shù)組下標(biāo)就是簇號(hào)，數(shù)組項(xiàng)保存的u32值就是一條錄像記錄所使用的下一個(gè)簇的編號(hào)或者其他有意義的值，其中數(shù)組項(xiàng)的可能值如下：

RAT記錄項(xiàng)值	對(duì)應(yīng)簇情況
0	未分配
2~0xFFFFFFEF	已分配簇，數(shù)值代表下一簇號(hào)
0xFFFFFFF0~ ? xFFFFFFF6	文件系統(tǒng)保留
0xFFFFFFF7	壞簇
0xFFFFFFF8~0xFFFFFFFF	記錄結(jié)束符

?

示例：

???????假設(shè)RAT保存的信息如下：

0x52415400

0x08

0x04

0x06

0x05

0x07

0xffffffff

0xffffffff

0

這就表示當(dāng)前簇為第8簇，其中第2,3,4,5簇?cái)?shù)據(jù)有效，第6,7簇為結(jié)束簇，第8簇尚未分配。

根據(jù)RAT中記錄項(xiàng)保存的值的意義，我們可以得到如下兩條錄像記錄占用簇的情況：

???????第一條錄像記錄使用的簇為：2?à?4?à?5?à?7

???????第二條錄像記錄使用的簇為：3?à?6

2.4?????RIA

RIA為錄像記錄索引區(qū)，每條記錄索引對(duì)應(yīng)一條錄像記錄，其記錄的錄像信息如下：

?

字段名	長(zhǎng)度 （字節(jié)）	默認(rèn)值	說(shuō)明
RN	256	字符變量	錄像記錄名稱，第一字節(jié)為0xE5則代表記錄已刪除
SS	4	U32	錄像記錄占用的起始簇號(hào)
ST	4	U32	錄像開(kāi)始時(shí)間
ET	4	U32	錄像結(jié)束時(shí)間
CID	36	字符變量	編碼器通道ID，32位設(shè)備號(hào)+4位通道號(hào)（未使用）
CNM	32	字符變量	編碼器通道別名（未使用）
NI	4	U32	相同CID的下一條錄像記錄的索引項(xiàng)位置，從RIA區(qū)開(kāi)始偏移的記錄數(shù)（未使用）
TBS	8	U64	錄像數(shù)據(jù)的總字節(jié)數(shù)
PDT	8	字符變量	編碼器制造商信息
RFM	4	字符變量	錄像數(shù)據(jù)格式（MP4、H264）
RSD	148	字符變量	保留數(shù)據(jù)
CRC	4	U32	校驗(yàn)碼，0為不校驗(yàn)

?

2.5?????VBFS文件系統(tǒng)錄像規(guī)則

1．??為了提高寫(xiě)的效率，在VBFS中寫(xiě)磁盤(pán)采用嚴(yán)格的順序?qū)?#xff0c;即從磁盤(pán)頭順序?qū)懙酱疟P(pán)結(jié)束，然后再?gòu)拇疟P(pán)頭開(kāi)始，因此從磁盤(pán)開(kāi)始位置到當(dāng)前寫(xiě)位置之間的某塊被釋放的磁盤(pán)空間，不會(huì)立即被使用，即如果第n簇及第n+6簇被占用，即使第n+1到n+5簇已經(jīng)被釋放，這時(shí)如果錄像再需要分配磁盤(pán)空間，則會(huì)分配第n+7簇。

2．??數(shù)據(jù)區(qū)中的每一個(gè)數(shù)據(jù)簇只屬于一個(gè)錄像文件，即如果一個(gè)錄像文件只用了一個(gè)簇的一部分，該簇的未使用部分也不能再分配給其他錄像文件使用

2.6?????VBFS文件覆蓋

1.???????由于VBFS采用嚴(yán)格順序?qū)懙姆绞?#xff0c;因此VBFS的文件覆蓋則是發(fā)生在錄像文件占用的第一個(gè)簇被再次分配時(shí)。

2.?????????當(dāng)錄像文件被覆蓋時(shí)，在VBFS中只是將該錄像記錄的錄像索引中錄像名的第一個(gè)字節(jié)置為0xE5，而不會(huì)真正的將該錄像文件所占用的簇全部清空，因此這樣也大大提高了錄像記錄的覆蓋效率。

3.?????????由于VBFS采用嚴(yán)格順序?qū)懙姆绞?#xff0c;因此在磁盤(pán)寫(xiě)到結(jié)束后，必然從磁盤(pán)頭開(kāi)始寫(xiě)，因此不管此時(shí)磁盤(pán)的中間位置是否有空閑的空間，都會(huì)將位于磁盤(pán)頭的錄像記錄覆蓋。

3???????VBFS文件系統(tǒng)的短板

俗話說(shuō)：有利必有弊，VBFS文件系統(tǒng)一方面給我們的產(chǎn)品帶來(lái)了諸多好處的同時(shí)，比如錄像效率穩(wěn)定、覆蓋效率高，解決定位問(wèn)題容易，另一方面又存在著一些問(wèn)題：

首先，由于VBFS執(zhí)行的是嚴(yán)格順序?qū)懕P(pán)，因此在覆蓋時(shí)無(wú)法有選擇的進(jìn)行錄像覆蓋，而且不會(huì)跳過(guò)某條錄像記錄而使用后續(xù)已經(jīng)被釋放的空間，也就是磁盤(pán)空間利用率不高。

其次，由于VBFS在加載磁盤(pán)分區(qū)時(shí)，會(huì)將RAT及RIA中的有效索引全部加載到內(nèi)存中，而RAT占用的大小又取決于磁盤(pán)分區(qū)的大小，因此如果磁盤(pán)分區(qū)大，則RAT加載到內(nèi)存中占用的內(nèi)存就多，而隨著錄像記錄數(shù)的增加，索引也在增加，占用的內(nèi)存也會(huì)越多，因此每個(gè)VBFS磁盤(pán)分區(qū)占用的內(nèi)存大小就取決于該磁盤(pán)分區(qū)的大小及磁盤(pán)分區(qū)上錄像記錄數(shù)的多少，而整個(gè)NRU占用的內(nèi)存則會(huì)受到所有VBFS磁盤(pán)分區(qū)占用的內(nèi)存之和的影響，也就是說(shuō)VBFS磁盤(pán)分區(qū)越多，NRU占用的內(nèi)存也就會(huì)越多。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【视频块文件系统不得不说的故事】VBFS文件系统简介的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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