[发明专利]分布式文件系统虚拟目录组织及命名空间管理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及文件系统领域，特别是涉及一种智能微小型地面机器人与无线传感器节点间的通信方法。

背景技术

传统文件系统采用层次目录结构命名空间来组织和管理文件，层次目录结构具有易于理解和易于导航的优点。但是传统层次目录结构存在以下两个方面的不足：第一，传统层次目录是写在磁盘物理扇区的真实结构，命名空间的路径名只反映了文件在命名空间中位置的单一属性，即单继承方式，导致用户只能通过记忆文件的物理路径来访问文件。第二、存储容量的增大和存储文件数量的爆炸式增长使传统文件系统的目录层次结构变得尤为庞大和复杂，从而导致用户需要记忆层次目录结构命名空间中更多的文件位置，给用户的文件查询、文件访问、文件共享等文件管理带来了更大的负担。

随着“以用户为中心”普适计算的发展，对文件的组织和管理方式提出了新的需求，要求文件系统能够根据用户的需要自适应地提供文件服务，以满足随时随地和透明的文件存取。而以传统层次目录结构来组织和管理文件的传统文件系统显然已经不能适应普适计算的需求，进而研究和设计普适计算环境下的文件组织和管理形式尤为重要。

由于普适环境中的文件具有丰富的元数据信息，包括文件属性和上下文，统称为文件元数据，所以文件系统可利用各种文件元数据管理文件，即利用多重继承(命名空间不是反映文件的物理位置，而是反映文件的多种特征属性，如所有者、文件类型、文件内容主题等)方式组织和管理文件来克服单继承方式的局限性。另一方面，利用按需计算和动态生成的虚拟目录可提供一种更为有效的文件检索和组织形式。

发明内容

本发明的目的在于克服传统文件系统层次目录结构命名空间无法满足普适环境中大规模海量文件数据组织和管理服务需求的缺陷，提供一种分布式文件系统虚拟目录组织及命名空间管理的方法，能够利用文件属性和上下文等文件元数据，根据上下文和用户的查询请求以关系代数的方式按需计算和动态生成虚拟目录，并支持虚拟目录命名空间的管理。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。这种分布式文件系统虚拟目录组织及命名空间管理的方法，包括以下步骤：

(1.1)、根据用户查询请求和上下文，利用文件系统中文件元数据，以关系代数的方式按需计算和动态生成虚拟目录，以虚拟文件视图的层现形式为用户提供满足当前上下文的文件服务；

(1.2)、在虚拟目录命名空间中进行文件创建、删除、移动、重命名、打开、关闭、读、写、截断的文件操作，以及进行上下文目录的创建、删除和重命名的操作。

所述的虚拟目录由根节点、元数据键名节点、元数据键值节点和虚拟文件节点构成，其中第一层为根节点，表示客户端的挂载目录；第二层是元数据键名层，表示预先定义的符合当前上下文的元数据键名；第三层为元数据键值层，表示当前上下文对应的元数据键值；第四层是虚拟文件层，表示满足当前上下文约束条件的所有文件；当上下文发生变化时，分布式文件系统以当前上下文为约束条件在元数据服务器进行查询和匹配，以文件元数据的键值对创建上下文目录，以返回的文件名创建虚拟文件，由上下文目录和虚拟文件共同构成虚拟目录。

所述的虚拟目录是根据用户查询请求，利用文件系统的元数据服务器存储的文件元数据，并以关系代数的方式按需计算和动态生成的，利用关系代数形式化地表示虚拟目录的构造如下：

其中：

M表示文件元数据表；

k_ctx表示当前上下文信息；

M_t表示关于文件元数据表的条件函数；

δ_t(M)表示表M上的选择操作，即从表M中选择出满足给定条件t的行；

π_t(M)表示表M上的投影操作，即从表M中选择出满足给定条件t的列；

R表示表之间的连接操作，即从表S和表R的笛卡尔积中选取满足一定条件t的行；

D_ctx表示满足上下文ctx的虚拟目录；

表示满足上下文ctx虚拟目录中的虚拟文件集。

所述的文件元数据是描述文件的数据，包括文件属性和上下文；文件属性包括文件名、创建时间、最近修改时间、最近访问时间、访问权限、所有者的基本属性，以及关联性语义、结构化语义和环境语义的扩展属性；而上下文是反映文件何时何地被何人读写的环境信息；当前上下文是指用户当前所处的环境信息。