CN105825877A - 一种数据存储、读取方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据存储、读取方法及其装置，所述方法包括：数据的存储：通过探针在存储辊的外周面上刻录存储道，存储计算系统计算扇区数，通过所述扇区对所述存储道进行分区，并对所述扇区进行编号，所述存储计算系统将源数据按所述扇区的编号进行存储；数据的读取：将沿存储辊轴向方向至少一圈的所述存储道进行编组，形成存储道组，所述探针根据所述存储道组对编号的所述扇区进行顺序读取，将刻录的数据还原成源数据。具有体积小，物理寻址方便，让机房的体积小，散热性好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及数据存储与读取技术领域，特别是涉及一种数据存储、读取方法及其装置。
背景技术
信息的存储在整个信息处理系统中都占有至关重要的地位，目前主流存储介质分为三大类：半导体存储、磁介质存储以及光介质存储。
随着信息技术的飞速发展，人类要处理的信息量与日俱增，就必然要求存储介质具有更高信息存储密度、更快响应速度、以及更高的安全性与稳定性，特别是云计算、大数据技术的运用，使得数据的存储成为关键，与云计算、大数据相关的数据存储都需配置大型的数据中心，构成大型数据中心的基本单元为磁盘，为了存储巨大的数据，多通过多块磁盘堆叠而成，然后将这多块磁盘堆叠而成整块磁盘设置在机柜中。
采用多块磁盘堆叠而成的存储磁盘，由于现在的磁盘均采用端面存储，所以磁盘与磁盘间相对的面为存储面，在工作的过程中，由于相邻的磁盘间散热的空间狭小，所以这种堆叠的磁盘散热效果往往不好，特别是随着数据量的不断增大，所堆叠的磁盘的数量也越来越多，相应的体积也就变得更加庞大，发热量也就更多，这对数据中心机房的散热要求便越来越高。
磁盘端面存储面积有限，所以存储量也相应的大打折扣，这也是导致数据中心机房的体积越来越大的原因。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明目的在于提出一种数据存储、读取方法及其装置，以解决上述现有技术由于数据量的增大导致现有的磁盘堆叠不断增加、数据中心体积越来越大和散热性变差的技术问题。
为此，本发明提出一种数据存储及读取方法，包括：数据的存储：通过探针在存储辊的外周面上刻录存储道，存储计算系统计算扇区数，通过所述扇区对所述存储道进行分区，并对所述扇区进行编号，所述存储计算系统将源数据按所述扇区的编号进行存储；
数据的读取：将沿所述存储辊的外周面轴向方向至少一圈的所述存储道进行编组，形成存储道组，所述探针根据所述存储道组对编号的所述扇区进行顺序读取，将刻录的数据还原成源数据。
优选地，本发明提供的方法还可以具有如下技术特征：
所述存储道在所述存储辊的外周面上为首尾闭合的至少一个环形存储道。
所述存储道在所述存储辊的外周面上为螺旋形存储道，所述螺旋形存储道存储数据的记录形式为坑道式。
所述环形存储道存储数据的记录形式为坑道式或波纹式，所述波纹式为在所述环形存储道的垂直方向上根据源数据以波纹的形式进行刻录。
所述波纹的波动幅度为1-100nm，所述探针为对所述波纹进行刻录或读取的纳米级探针。
所述扇区的编号采用交叉因子编号。
所述存储道组包括至少一个沿所述存储辊轴向排列的所述环形存储道。
所述存储道组包括至少一圈的局部螺旋存储道，所述局部螺旋存储道为所述存储辊上沿外周面一圈的所述螺旋形存储道。
本发明还公开了一种数据存储装置，包括用于存储数据的存储辊，用于读取数据的至少一个探针，用于支撑固定的空气悬浮轴，用于驱动所述探针的直线电机；
所述存储辊包括转轴、辊体和外周面，所述外周面上刻录有用于存储和读取数据的存储道，所述存储道包括至少一个扇区，所述外周面轴向方向至少一圈的所述存储道为存储道组。
优选地，本发明提供的装置还可以具有如下技术特征：
所述空气悬浮轴包括设于所述转轴两端的腔体，所述腔体中的设有轴套和空气入口，所述轴套开设有阵列孔，所述轴套与所述转轴之间通过阵列孔形成用于防震和防磨的空气膜层。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明采用存储辊的外周面进行数据存储，相比于端面存储而言，外周面存储散热空间大，外周面面积大，所以有效地解决了现有技术由于数据量增大，硬盘的堆叠增加，导致机房数据中心的体积越来越大，散热性能越来越差的问题，本发明通过在外周面上的存储道进行数据存储，并对存储道通过扇区进行分区，根据所述扇区的编号对数据进行存储，读取时探针通过存储道组对编号的所述扇区进行顺序读取，读取时先通过存储道组寻址，再对存储道组中的数据进行顺序读取，可避免探针读取数据时移动距离长的问题，可快速完成轴向的移动，寻址并读取，提高读取效率。
公开的存储装置针对上述方法提出了稳定可靠的解决方案，通过空气悬浮轴可保证存储辊的稳定旋转，通过直线电机可以保证探针的准确移动，外周面上用于存储数据，面积大，散热性好，存储道设于外周面上，存储辊旋转的过程中，探针完成对存储道的读取与刻录。
优选方案中，采用闭合的环形存储道，适合数据的非顺序存取，方便数据的寻址，以及扇区的划分，存储道的编组，采用单个螺旋形存储道方便对数据的顺序存取。
波纹式适合环形存储道的记录，同时适合接触式的读取，坑道式对环形存储道和螺旋形存储道均适合，并且适合非接触式的读取，波纹的波动幅度为纳米级，可以大大增大数据的存储量，采用方便探针对扇区的读取，提高读取速度，提高存储量。
采用交叉因子进行编号可方便探针对扇区的寻址，结合存储道组，探针无需在轴向方向对数据进行单次寻址，可在同一存储道组中，即探针在存储道组上所对应的轴向一固定长度上反复多次对这一存储道组上的所有扇区进行顺序读取，提高读取效率。
通过空气悬浮轴避免的存储辊在旋转时存在太大的震动，通过空气膜层实现了减震减磨的效果，防止支撑处放热过大，导致发热误差，提高了回转精度，所述探针设有多个，可以实现数据的同步读取。
附图说明
图1是本发明具体实施方式一、二和三的存储装置示意图；
图2是本发明具体实施方式一的环形存储道示意图；
图3是本发明具体实施方式二的螺旋形存储道示意图；
图4是本发明具体实施方式一或二的坑道式示意图；
图5是本发明具体实施方式一的波纹式示意图；
图6是本发明具体实施方式三的空气悬浮轴示意图。
1-存储辊，2-探针，3-直线电机，4-空气悬浮轴，5-转轴，6-环形存储道，7-扇区，8-螺旋形存储道，9-坑道式，10-波纹式。
41-腔体，42-轴套，43-阵列孔，44-空气入口。
61-存储道组。
81-局部螺旋存储道，82-存储道组。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参照以下附图1-6所示，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。
实施例一：
一种数据存储、读取方法，包括：
数据的存储：通过探针2在存储辊1的外周面上刻录存储道，存储计算系统计算扇区数，通过所述扇区7对所述存储道进行分区，并对所述扇区7进行编号，所述存储计算系统将源数据按所述扇区7的编号进行存储；
数据的读取：通过所述探针2对旋转的所述存储辊1上的存储数据进行读取，将存储辊1轴向方向多个的所述存储道进行编组，形成存储道组61，所述探针2根据所述存储道组61对编号的所述扇区7进行顺序读取，将刻录的数据还原成源数据。
存储道组满足了探针在对扇区进行读取时，更加方便定位，查找，在读取时，可先找到存储道组，在对存储道组中的扇区进行顺序读取，大大提高数据的读取效率。
本实施例中，更为具体的：
所述存储道在所述存储辊1的外周面上为首尾闭合的多个环形存储道6，所述环形存储道6存储数据的记录形式为波纹式10，所述波纹式10为在所述环形存储道6的垂直方向上根据源数据以波纹的形式进行刻录，当然，所述环形存储道6存储数据的记录形式还可为坑道式9，所述波纹式10的波纹的波动幅度为纳米级，所述探针2为对所述波纹进行刻录或读取的纳米级探针2。
所述存储道组61包括4个轴向排列的所述环形存储道6，当然，此处指示为了便于说明所述存储道的组成，实际上其数目将远远多于4道。
所述扇区7的编号采用交叉因子编号。例如，17个扇区7的按2：l的交叉因子编号就是：1、10、2、11、3、12、4、13、5、14、6、15、7、16、8、18、9，而按3：l的交叉因子编号就是：1、7、13、2、8、14、3、9、15、4、10、16、5、11、17、6、12。当设置l：l的交叉因子时，如果处理信息足够快，那么读出存储道上的全部扇区7只要求旋转一周，但如果硬处理动作没有这样快，存储辊1所转的圈数就等于一圈存储道上的扇区数，才能读出每圈上存储道的全部数据；将交叉因子设定为2：l时，探针2要读出存储道上的全部数据，存储辊1就只须转两圈；如果2：l的交叉因子仍不够慢，存储辊1也需转一圈存储道上的扇区数那么多的圈数，这时，可将交叉因子调整为3：1。
本实施例中，采用环形存储道可以适合数据的非顺序存取，方便数据的寻址，以及扇区的划分，存储道的编组。
实施例二：
一种数据存储、读取方法，包括：
数据的存储：通过探针2在存储辊1的外周面上刻录存储道，存储计算系统计算扇区数，通过所述扇区7对所述存储道进行分区，并对所述扇区7进行编号，所述存储计算系统将源数据按所述扇区7的编号进行存储；
数据的读取：通过所述探针2对旋转的所述存储辊1上的存储数据进行读取，将存储辊1轴向方向多个的所述存储道进行编组，形成存储道组82，所述探针2根据所述存储道组82对编号的所述扇区7进行顺序读取，将刻录的数据还原成源数据。
本实施例中，更为具体的：
所述存储道在所述存储辊1的外周面上为单个螺旋形存储道8，所述螺旋形存储道8存储数据的记录形式为坑道式9，所述存储辊1上沿外周面一圈的所述螺旋形存储道8为局部螺旋存储道81，所述存储道组82包括多个的所述局部螺旋存储道81。
本实施例中，采用单个螺旋形存储道方便对数据的顺序存取。
实施例三：
一种数据存储装置，采用实施例一或实施二中任一项的方法来存储及读取数据，包括用于存储数据的存储辊1，用于读取数据的探针2，用于支撑固定的空气悬浮轴4，用于驱动所述探针2的直线电机3；
所述存储辊1包括转轴5、辊体和外周面，所述外周面上刻录有用于存储和读取数据的存储道8，所述存储道8包括多个扇区7，所述外周面轴向方向的多圈所述存储道为存储道组。
所述空气悬浮轴4包括设于所述转轴5两端的腔体41，所述腔体41中的设有轴套42和空气入口44，所述轴套42开设有阵列孔43，所述轴套42与所述转轴5之间通过阵列孔43形成用于防震和防磨的空气膜层，所述探针2通过光栅尺进行刻录和读取时的定位和寻址，采用光栅尺可方便探针在进行刻录和读取时的定位和寻址。
本实施例的数据存储装置，轴两端采用空气悬浮回转技术，减少轴承的摩擦发热，提高回转精度，无接触无摩擦，利用分区技术(存储道组)能快速在存储道中读取数据。解决大数据的存储量及物理存储空间。以一个中心机房为例：一个中型数据中心存储约10000台500GB的机房，电力冷却成本在300万人民币一年，所有的空调降温费用、电力成本和机房维护成本非常高昂，并且个别硬盘损坏后可能会影响整个数据中心的数据访问。
若采用本辊筒式存储装置，用直径500毫米，长度1200毫米的存储辊就能解决1TB的数据存储空间数量，其电力成本为30W的灯泡的用电量损耗。一年的电力成本5万元人民币左右，经济适用。
本实施例可应用于所有计算机硬盘类、特大数码存储器类、计量衡器类、超精密辊筒应用回转记录数据等。
本实施例可应用于计算机存储器，工业数据存储装置，军事工业数据存储装置，航空航天数据存储，医疗业数据的存储数据，机械类旋转，回转传动类，机械记录装置等。
本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是用来描述一个或多个特定实施方式。
尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。
Claims (10)
1.一种数据存储及读取方法，其特征在于，包括：
数据的存储：通过探针在存储辊的外周面上刻录存储道，存储计算系统计算扇区数，通过所述扇区对所述存储道进行分区，并对所述扇区进行编号，所述存储计算系统将源数据按所述扇区的编号进行存储；
数据的读取：将沿所述存储辊的外周面轴向方向至少一圈的所述存储道进行编组，形成存储道组，所述探针根据所述存储道组对编号的所述扇区进行顺序读取，将刻录的数据还原成源数据。
2.如权利要求1所述的数据存储及读取方法，其特征在于：所述存储道在所述存储辊的外周面上为首尾闭合的至少一个环形存储道。
3.如权利要求1所述的数据存储及读取方法，其特征在于：所述存储道在所述存储辊的外周面上为螺旋形存储道，所述螺旋形存储道存储数据的记录形式为坑道式。
4.如权利要求2所述的数据存储及读取方法，其特征在于：所述环形存储道存储数据的记录形式为坑道式或波纹式，所述波纹式为在所述环形存储道上根据源数据以波纹的形式进行刻录。
5.如权利要求4所述的数据存储及读取方法，其特征在于：所述波纹的波动幅度为1-100nm，所述探针为对所述波纹进行刻录或读取的纳米级探针。
6.如权利要求1所述的数据存储及读取方法，其特征在于：所述扇区的编号采用交叉因子编号。
7.如权利要求2所述的数据存储及读取方法，其特征在于：所述存储道组包括至少一个沿所述存储辊轴向排列的所述环形存储道。
8.如权利要求3所述的数据存储及读取方法，其特征在于：所述存储道组包括至少一圈的局部螺旋存储道，所述局部螺旋存储道为所述存储辊上沿外周面一圈的所述螺旋形存储道。
9.一种数据存储装置，其特征在于：包括用于存储数据的存储辊，用于读取数据的至少一个探针，用于支撑固定的空气悬浮轴，用于驱动所述探针的直线电机；
所述存储辊包括转轴、辊体和外周面，所述外周面上刻录有用于存储和读取数据的存储道，所述存储道包括至少一个扇区，所述外周面轴向方向至少一圈的所述存储道为存储道组。
10.如权利要求9所述的数据存储装置，其特征在于：所述空气悬浮轴包括设于所述转轴两端的腔体，所述腔体中的设有轴套和空气入口，所述轴套开设有阵列孔，所述轴套与所述转轴之间通过阵列孔形成用于防震和防磨的空气膜层。
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