[发明专利]跟踪索引节点的访问模式以及预提取索引节点

说明书

本文公开的是跟踪索引节点的访问模式并发出预读指令以将索引节点预提取到存储器中的方法、系统和过程。确定元数据存储区域中元数据单元的位置。确定对应于当前元数据读取操作的元数据存储区域中的另一位置。使用元数据单元的位置和另一位置来确定是否可执行元数据预读操作。响应于确定可执行元数据预读操作而发出元数据预读操作。此外，访问索引节点并且确定索引节点的目录。另外确定目录的条目是否存在于全局索引节点列表中。如果条目存在于全局索引节点列表中，则确定目录的文件结构为顺序的还是非顺序的。如果条目未存在于全局索引节点列表中，则在全局索引节点列表中添加目录的新条目。

技术领域

本公开涉及数据访问。具体而言，本公开涉及跟踪索引节点的访问模式、以及发出索引节点预读指令以预提取索引节点。

相关技术描述

文件系统出于计算目的用于控制如何存储和检索数据(例如，用于存储和执行应用程序)。文件系统中的数据对象(例如，文件、目录等)具有一个或多个索引节点。索引节点是数据结构，该数据结构用于标识属于文件系统中数据对象的数据。索引节点存储属性(例如，元数据)和数据对象的数据的磁盘块位置。

访问文件系统中的文件需要从磁盘(例如，从非易失性存储单元)读取文件的索引节点。诸如备份、定期扫描、管理操作等的数据操作通常访问磁盘上的多个索引节点。从磁盘读取此类“磁盘上”索引节点可不利地影响应用程序性能。例如，如果底层的磁盘缓慢，则从磁盘读取磁盘上索引节点可导致用所需数据为应用程序提供服务之前不合理和/或显著的输入/输出(I/O)等待时间。

文件的内容可被载入存储器(例如，随机存取存储器(RAM))，使得当随后访问文件时，从RAM而非磁盘(例如，硬盘驱动器(HDD))读取文件的内容。然而，将文件的内容载入存储器需要索引节点，该索引节点与要从磁盘访问的文件内容对应。

发明内容

本文公开的是跟踪索引节点的访问模式以通过将索引节点预提取到存储器中来加快数据访问的方法、系统和过程。一种此类方法涉及确定元数据存储区域中元数据单元的位置，该数据存储区域位于非易失性存储单元中。该方法确定与当前元数据读取操作对应的元数据存储区域中的另一位置，并且使用元数据单元的位置以及另一位置确定是否可执行元数据预读操作。响应于确定可执行元数据预读操作，该方法发出元数据预读操作。

在某些实施方案中，元数据存储区域包括磁盘上索引节点。磁盘上索引节点包括元数据单元并且为结构化文件的部分。结构化文件存储在非易失性存储单元中。该方法创建与结构化文件对应的核心内索引节点并将元数据单元的位置存储在核心内索引节点中。在该示例中，元数据单元是最后读取的元数据块，并且元数据单元的位置标识并包括元数据单元的末端偏移。

在一些实施方案中，确定是否可执行元数据预读操作包括访问元数据单元的末端偏移并确定另一位置是否邻近末端偏移。在该示例中，发出元数据预读操作包括通过将末端偏移替换为由元数据预读操作读取的另一元数据单元(例如，另一最后读取的元数据块)的另一末端偏移来更新末端偏移，并且如果另一位置未邻近末端偏移，则通过将末端偏移替换为当前元数据读取操作的末端偏移来更新末端偏移。

在其他实施方案中，该方法响应于输入/输出(I/O)操作而拦截用于读取一个或多个磁盘上索引节点的命令。在该示例中，该方法通过将发出的预读值以及命令中的块总计进行比较，分析元数据预读操作中发出的元数据预读值。该方法等待I/O操作完成并且/或者发出异步元数据预读指令。

在某些实施方案中，确定I/O操作是否完成包括在I/O操作完成的情况下生成队列。队列包括未包括在异步元数据预读指令中的块总计的剩余元数据块。如果I/O操作未完成，则该方法更新元数据预读操作中的块总计。