嵌入式DVR與PC機(jī)一樣，都存在硬盤文件系統(tǒng)。嵌入式DVR硬盤文件系統(tǒng)可分為兩類，一是與PC機(jī)相同的FAT文件系統(tǒng)，第二種是嵌入式DVR生產(chǎn)廠家自行開(kāi)發(fā)的，適合存儲(chǔ)大容量媒體數(shù)據(jù)流的專業(yè)文件系統(tǒng)。

通用文件系統(tǒng)的不足之處
    目前市場(chǎng)上，PC-basedDVR一般基于Windows系統(tǒng)，文件系統(tǒng)一般采用NTFS或FAT32；而嵌入式DVR所采用的文件系統(tǒng)則與廠商選擇的嵌入式操作系統(tǒng)有密切的關(guān)系。目前嵌入式DVR中所采用的嵌入式操作系統(tǒng)有RTOS、pSOS、嵌入式Linux、vxWorks等，而采用的文件系統(tǒng)則有較多種類，如MS-DOS兼容文件系統(tǒng)、UNIX兼容文件系統(tǒng)、Windows兼容文件系統(tǒng)等。

    PC系統(tǒng)使用的FAT文件系統(tǒng)，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間錄像產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)包（幾G到數(shù)十G的數(shù)據(jù)）無(wú)法管理，只能進(jìn)行分包，將一段完整的錄像，分為若干個(gè)小的文件包，如5、10、30分鐘自動(dòng)形成一個(gè)文件，或者150M、200M作為一個(gè)文件。因此容易產(chǎn)生包與包之間丟幀現(xiàn)象，同時(shí)硬盤磁頭需要頻繁地讀寫數(shù)據(jù)與文件索引，磁頭頻繁跳動(dòng)，對(duì)于每天十幾到二十四小時(shí)連續(xù)讀寫硬盤的DVR系統(tǒng)，極容易造成硬盤故障。同時(shí)硬盤錄滿后，需要?jiǎng)h除整段文件，但新錄制的文件與老的文件大小不同，由此會(huì)在硬盤上產(chǎn)生大量碎片空間，影響硬盤的使用和系統(tǒng)效率。另外，F(xiàn)AT文件系統(tǒng)用做錄像機(jī)錄像資料管理還存在兩個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，一是文件分配表如果損壞，則錄像資料大多會(huì)丟失，二是系統(tǒng)突然斷電或遭到人為破壞，當(dāng)前的錄像數(shù)據(jù)不能夠保存。

    針對(duì)FAT文件系統(tǒng)在媒體數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)領(lǐng)域中的不足之處，專業(yè)公司開(kāi)發(fā)了適合媒體數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)方式的硬盤管理文件系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以高效率地管理整個(gè)硬盤，不受錄像數(shù)據(jù)包大小影響，錄像機(jī)從開(kāi)始到結(jié)束為一個(gè)錄像機(jī)段，錄像機(jī)段長(zhǎng)度可從幾秒鐘到幾十小時(shí)，數(shù)據(jù)可從幾K到幾十T。采用這種硬盤管理方式，克服了FAT系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間錄像管理存在的缺陷。由于不存在分包錄像，因此也不存在包與包之間丟幀現(xiàn)象；磁頭不需要頻繁讀寫數(shù)據(jù)與文件索引，延長(zhǎng)硬盤使用壽命；硬盤錄滿后，采用逐幀覆蓋技術(shù)，不存在硬盤碎片?？梢詫⒂脖P形象地比做一盤錄像機(jī)帶，硬盤任何地方的錯(cuò)誤，不會(huì)影響前面或后面的錄像。在突然斷電的情況下，也能保存斷電前瞬間的圖像；同時(shí)，原始錄像資料盤數(shù)據(jù)與PC不兼容，無(wú)法在PC上直接修改，保證原始資料的保密性和可靠性。

    但由于開(kāi)發(fā)難度和資金投入的限制，多數(shù)嵌入式DVR生產(chǎn)企業(yè)仍然會(huì)采用FAT文件存儲(chǔ)方式對(duì)硬盤錄像機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。從嵌入式DVR硬盤文件系統(tǒng)的發(fā)展方向看，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定錄像采用這種方式可以大幅度提高硬盤錄像機(jī)的可靠性，但需要專業(yè)公司具備開(kāi)發(fā)硬盤操作系統(tǒng)的能力與經(jīng)驗(yàn)，目前國(guó)內(nèi)只有少數(shù)幾個(gè)廠家擁有該項(xiàng)技術(shù)。

專業(yè)文件系統(tǒng)
儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)
    為了提高靈活性，系統(tǒng)將硬盤進(jìn)行分區(qū)。一個(gè)硬盤最多劃分為兩個(gè)區(qū)（又稱為驅(qū)動(dòng)器）。系統(tǒng)預(yù)留了一分區(qū)扇區(qū)，保存在該扇區(qū)的分區(qū)信息結(jié)構(gòu)包括著硬盤的操作狀態(tài)、校驗(yàn)標(biāo)記等一些重要信息，同時(shí)還包含兩個(gè)分區(qū)的硬盤參數(shù)表（即DPT）。DPT又包含每個(gè)分區(qū)的儲(chǔ)存特征、總的簇?cái)?shù)等信息。硬盤分區(qū)：
分區(qū)扇區(qū)
分區(qū)信息結(jié)構(gòu)（含兩個(gè)硬盤參數(shù)表）：扇區(qū)號(hào)，硬盤信息
第一分區(qū)
．驅(qū)動(dòng)器參數(shù)結(jié)構(gòu)
．目錄區(qū)
．索引區(qū)
．?dāng)?shù)據(jù)區(qū)
第二分區(qū)
．驅(qū)動(dòng)器參數(shù)結(jié)構(gòu)
．目錄區(qū)
．索引區(qū)
．?dāng)?shù)據(jù)區(qū) [nextpage]

    驅(qū)動(dòng)器參數(shù)結(jié)構(gòu)是文件系統(tǒng)訪問(wèn)驅(qū)動(dòng)器的依據(jù)，它包含驅(qū)動(dòng)器的操作狀態(tài)、儲(chǔ)存特征、鏈表指針、校驗(yàn)標(biāo)記等信息。硬盤排列時(shí)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的操作狀態(tài)（特別是錄像起止時(shí)間），驅(qū)動(dòng)器形成雙向鏈表，鏈表指針被填充。硬盤格式化時(shí)，根據(jù)硬盤容量和分區(qū)個(gè)數(shù)生成DPT，再用DPT來(lái)初始化每個(gè)分區(qū)的驅(qū)動(dòng)器參數(shù)結(jié)構(gòu)，并保存到對(duì)應(yīng)扇區(qū)。硬盤初始化時(shí)，根據(jù)DPT中的驅(qū)動(dòng)器參數(shù)結(jié)構(gòu)扇區(qū)偏移直接得到驅(qū)動(dòng)器參數(shù)結(jié)構(gòu)。

    對(duì)于大數(shù)據(jù)量的流媒體應(yīng)用，系統(tǒng)采用單位比較大的簇來(lái)管理數(shù)據(jù)，這樣可以提高效率，而數(shù)據(jù)碎片的影響可以忽略不計(jì)。每簇與目錄區(qū)和索引區(qū)中的目錄結(jié)構(gòu)、索引結(jié)構(gòu)物理上一一對(duì)應(yīng)。寫數(shù)據(jù)時(shí)，目錄結(jié)構(gòu)、索引結(jié)構(gòu)、簇在物理上都是順序申請(qǐng)的，按照申請(qǐng)的時(shí)間先后次序，各個(gè)通道混合存放。

    其中簇標(biāo)志用于標(biāo)識(shí)文件的起始和結(jié)束，數(shù)據(jù)標(biāo)志和數(shù)據(jù)屬性用于文件的查找和定位，關(guān)聯(lián)屬性將特定通道的簇鏈接起來(lái)，主要用于文件的連續(xù)讀取。

簇標(biāo)志
    該簇為空閑簇或所在文件的首簇、擴(kuò)展首簇、非首簇的標(biāo)志。

數(shù)據(jù)標(biāo)志
    該簇錄像數(shù)據(jù)的通道號(hào)、音視頻標(biāo)志、報(bào)警標(biāo)志。

數(shù)據(jù)屬性
    該簇錄像數(shù)據(jù)的起止時(shí)間、長(zhǎng)度、圖像質(zhì)量。

關(guān)聯(lián)屬性
    該簇為文件的第幾簇，以及該簇在所在文件的首簇號(hào)、下項(xiàng)簇號(hào)、上項(xiàng)簇號(hào)。

保留
    索引結(jié)構(gòu)包含簇內(nèi)數(shù)據(jù)的通道號(hào)、音視頻標(biāo)志、報(bào)警標(biāo)志。由于索引結(jié)構(gòu)占用空間小，實(shí)際上使用索引結(jié)構(gòu)代替目錄結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)標(biāo)志來(lái)實(shí)現(xiàn)文件的查找，可以提高效率。

緩沖管理
    由于對(duì)索引區(qū)及目錄區(qū)的讀寫操作比較頻繁，存在空間、時(shí)間局部性，如果每次讀寫直接對(duì)底層接口進(jìn)行調(diào)用，比較浪費(fèi)資源，而從系統(tǒng)中開(kāi)一緩沖數(shù)組進(jìn)行管理，從而減少真正的讀寫次數(shù)。而對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫不存在上述特性，所以對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)的讀寫可以直接調(diào)用底層接口函數(shù)。

    為了提高緩沖的命中率，緩沖開(kāi)設(shè)大小應(yīng)該大于64個(gè)扇區(qū)單元，如果系統(tǒng)內(nèi)存資源不存在問(wèn)題，則加大開(kāi)設(shè)的緩沖數(shù)。在大的緩沖數(shù)開(kāi)設(shè)情況下，系統(tǒng)存在緩沖查找的時(shí)間開(kāi)銷，為減小這部分開(kāi)銷，在定位緩沖時(shí)采用hash查找。Hash表的長(zhǎng)度定為緩沖數(shù)的2倍以上。由于訪問(wèn)上順序特性，hash函數(shù)可以直接從LBA的低位生成。

    在突然斷電的情況下，為了能夠恢復(fù)數(shù)據(jù)，對(duì)目錄區(qū)必須進(jìn)行隨時(shí)保存，所以緩沖在任意情況下都能進(jìn)行同步，同步方式有單緩沖、單驅(qū)動(dòng)器、所有緩沖。

電源管理
    硬盤正常運(yùn)行的功耗都比較大，一般都帶電源管理功能，它基本上分為三種工作狀態(tài)，分別為尋道、空閑、待命?？臻e狀態(tài)硬盤的電機(jī)還是運(yùn)轉(zhuǎn)的，待命狀態(tài)時(shí)硬盤的電機(jī)是停轉(zhuǎn)的，但它接受命令的輸入。

    系統(tǒng)設(shè)置了硬盤的參數(shù)，使其如果在固定時(shí)間無(wú)任何操作情況下自動(dòng)進(jìn)入待命狀態(tài)，但由于硬盤從待命狀態(tài)恢復(fù)到尋道狀態(tài)需要比較長(zhǎng)的時(shí)間(一般在8秒以上)，會(huì)引起數(shù)據(jù)的丟失，所以程序中在對(duì)待命的硬盤進(jìn)行操作前會(huì)預(yù)先進(jìn)行喚醒。

    對(duì)于同一端口的主從盤，由于采用的是同一組線，現(xiàn)對(duì)它們?cè)陔娫垂芾砩喜捎靡恢碌姆绞?，即要么兩盤一起工作，要么一起進(jìn)行待命狀態(tài)。[nextpage]

文件系統(tǒng)初始化與沖突處理 
    文件系統(tǒng)初始化的流程為：緩沖初始化－版本檢測(cè)－驅(qū)動(dòng)器初始化－句柄初始化、文件系統(tǒng)恢復(fù)－沖突掃描－硬盤排列。初始化成功后，文件系統(tǒng)才能開(kāi)始正常工作。

    版本檢測(cè)時(shí)，判斷分區(qū)扇區(qū)中的校驗(yàn)標(biāo)記，如果不是系統(tǒng)要求的文件系統(tǒng)標(biāo)記，對(duì)其格式化。

    硬盤排列指文件系統(tǒng)初始化時(shí)，需要根據(jù)硬盤錄像時(shí)間的先后順序?qū)⑺序?qū)動(dòng)器參數(shù)結(jié)構(gòu)連成雙向鏈表，并確定當(dāng)前工作盤。對(duì)硬盤的工作順序正確排列，是保證數(shù)據(jù)連續(xù)性和空間最大利用率的基礎(chǔ)。

    但是，由于機(jī)器上的硬盤變動(dòng)（如人為的硬盤更換），硬盤之間錄像時(shí)間會(huì)有重疊，或者與機(jī)器的當(dāng)前時(shí)間沖突，這些統(tǒng)稱為硬盤沖突。對(duì)沖突進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，才能使系統(tǒng)正常工作，并且在最佳狀態(tài)，反之，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)連續(xù)性，空間利用率和查找都帶來(lái)壞的影響。

    以往的系統(tǒng)沒(méi)有沖突處理功能，檢測(cè)到?jīng)_突后跳出了硬盤排列，余下的硬盤沒(méi)有排列到鏈表中，浪費(fèi)了大量空間，而用戶只能清除所有數(shù)據(jù)，才能恢復(fù)正常。后來(lái)，系統(tǒng)增加與用戶交互的沖突處理功能，把檢查出來(lái)的沖突提交給用戶，再由用戶根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理（格式化或設(shè)為只讀盤），在一定程度上降低了沖突帶來(lái)的影響，但有時(shí)用戶不能做出正確和果斷的判斷，沖突處理反而會(huì)造成使用不方便。新系統(tǒng)可以自動(dòng)處理沖突，幫助用戶做出決定，在有沖突發(fā)生時(shí)將系統(tǒng)性能損失降到最低。

定時(shí)打包與文件系統(tǒng)恢復(fù)
    關(guān)閉一個(gè)正在寫的文件，稱為打包。打包后的錄像文件信息是完整無(wú)誤的。對(duì)文件定時(shí)打包，將連續(xù)的數(shù)據(jù)分割成小的塊，有利于文件的檢索，方便用戶操作。一般設(shè)置打包時(shí)間為一小時(shí)，文件系統(tǒng)會(huì)在整點(diǎn)自動(dòng)打包，即先關(guān)閉正在寫的文件，再打開(kāi)一個(gè)新的文件。

    非正常關(guān)機(jī)后啟動(dòng)，可能會(huì)有未打包的文件，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)表也可能沒(méi)有更新，會(huì)造成以后讀寫操作錯(cuò)誤，因此需要對(duì)其進(jìn)行恢復(fù)。關(guān)機(jī)時(shí)系統(tǒng)時(shí)間被保存在CMOS中，恢復(fù)時(shí)會(huì)使用到。

文件操作、查找、定位
    保存錄像的文件系統(tǒng)調(diào)用順序?yàn)椋捍蜷_(kāi)寫文件句柄－寫文件－關(guān)閉文件句柄。其間，文件系統(tǒng)內(nèi)部還會(huì)對(duì)文件自動(dòng)打包?；胤配浵竦奈募到y(tǒng)調(diào)用順序?yàn)椋翰檎椅募蜷_(kāi)讀文件句柄－文件內(nèi)定位－讀文件－關(guān)閉文件句柄。在文件句柄生存周期中，讀寫定位操作都可以多次調(diào)用。

    查找的參數(shù)是時(shí)間，找到的文件起止時(shí)間應(yīng)包含查找時(shí)間，或者是查找時(shí)間之后最早的文件。查找有普通、列表、報(bào)警列表等模式。不同查找只查找一個(gè)文件，列表查找按時(shí)間順序找到指定數(shù)目的文件。

    定位的參數(shù)可以是數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、絕對(duì)時(shí)間，或相對(duì)時(shí)間。

DVR硬盤的現(xiàn)狀分析及發(fā)展
    目前硬盤消費(fèi)超脫了傳統(tǒng)PC的主導(dǎo)地位，慢慢向消費(fèi)類電子進(jìn)軍。在這類消費(fèi)類電子中，DVR占了其中的一大部分。但是在現(xiàn)在的監(jiān)控系統(tǒng)中DVR應(yīng)用的硬盤問(wèn)題特別突出，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)DVR的故障率60%是由硬盤引起的。硬盤在DVR中有這么高的故障率，引起了社會(huì)硬盤廠商的高度關(guān)注。另外，硬盤問(wèn)題突出，也直接增加服務(wù)成本，影響了品牌的形象。針對(duì)硬盤的需求，監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用和個(gè)人電腦有一定的區(qū)別。