[发明专利]一种基于不同存储介质的分离式文件系统

说明书

技术领域

本发明属于计算机存储系统技术领域，更具体地，涉及一种基于不同存储介质的分离式文件系统。

背景技术

通常存储介质的容量与其访问延时成正比，容量越大的访问延时越长。因此计算机体系结构中常常提供多级别的存储层次。目前，一般是采用磁存储技术来实现大容量的存储，最常用的是硬盘（Hard Disk Drive，HDD），其读写延迟久，读写粒度大。文件系统在访问作为外设的HDD时，会消耗很多的时间，降低整体的性能。另外，为保持文件系统的一致性和持久性，文件系统会利用一些机制，比如日志、copy-on-write等，对系统整体的性能带来不利影响。

为了提高计算机整体的性能，做了很多的研究。固态盘的问世更是提供了一个契机。一系列的混合存储方案被提出。其中主流的方案有两种：如图1(a)所示，一种方案采用读写快的介质作为读写慢的介质的缓存，比如采用固态盘作为缓存，即固态盘作为磁盘的缓存，将经常访问的数据缓存在固态盘里，为提高这种存储方案中固态盘的命中率，相继出现了一系列优化缓存的策略；如图1(b)所示，另一种方案采用读写快的介质与读写慢的介质作为混合存储，以固态盘和硬盘为例，数据唯一的存储在固态盘或硬盘中，数据存在固态盘或是硬盘中的选择算法根据性能偏重点不同也有多种。所有方案中由于引进了固态盘，在读取文件数据的速度上有所改进，但对于写以及频繁修改的访问性能优化不高，特别是对于无规律的小文件更新，为了保证文件系统的一致性和持久性要花费大量的时间来更新写回元数据，还由于器件本身的因素会有大量的额外写。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种新的混合存储方案和基于这种混合存储的分离式文件系统，其目的在于减少为保持文件系统一致性和持久性而带来的性能消耗，提高查询元数据以及更新元数据的速度，由此解决了额外写，性能下降的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于不同存储介质的分离式文件系统，所述不同存储介质包括非易失的小粒度读写的介质和非易失的大粒度读写的介质，其中，所述非易失的小粒度读写的介质与内存总线相连，所述非易失的大粒度读写的介质与I/O总线相连；所述非易失的小粒度读写的介质用于存储文件系统的元数据，所述非易失的大粒度读写的介质用于存储文件系统的数据；在非易失的小粒度读写的介质上，文件系统对元数据的操作使用小粒度的读写，在非易失的大粒度读写的介质上，文件系统对数据的操作使用大粒度的读写。

作为本发明的进一步改进，所述文件系统周期性将存储在所述非易失的小粒度读写的介质上的元数据拷贝到所述非易失的大粒度读写的介质上。

作为本发明的进一步优选，若文件系统可以将非易失的小粒度读写的介质与内存作为混合存储，即系统识别非易失的小粒度读写的介质作为内存，则文件系统直接在非易失的小粒度读写的介质上运行文件系统，对元数据直接创建、更新和删除。

作为本发明的进一步优选，若文件系统不能将非易失的小粒度读写的介质与内存混合，即系统不能识别非易失的小粒度读写的介质作为内存，则非易失的小粒度读写的介质中的元数据需要调入内存中进行操作，元数据经内存总线在非易失的小粒度读写的介质和内存之间进行调入和写回。

作为本发明的进一步优选，所述非易失的小粒度读写的介质为磁性随机访问存储器，阻变随机访问存储器或者相变存储器。

作为本发明的进一步优选，所述非易失的大粒度读写的介质为固态盘或硬盘。

具体地，所述文件系统的元数据是指管理空间的数据结构和文件系统中文件的元数据以及目录树结构，或者仅为管理空间分配的数据结构。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于将文件系统的元数据放在了非易失的小粒度读写的介质上，且所述非易失的小粒度读写的介质与内存总线相连，加快了元数据操作的速度，能够有效地改善文件系统一致性和持久性的问题；由于元数据可以小粒度的更新，解决了目前存储体系中额外写的问题，提高了整个系统的效率；并且由于文件系统周期性将文件系统的元数据备份到非易失的大粒度读写的介质上，当元数据频繁操作导致系统出错时，数据不会丢失，可以轻松地转移，具有高可靠性。

附图说明

图1是目前典型的混合存储架构；

图2是一种典型的基于不同存储介质的混合架构；

图3是一种典型的文件系统物理布局图；

图4是一种典型架构中对文件系统元数据的处理。

具体实施方式