[发明专利]一种分布式持久性内存文件系统中元数据及数据组织架构方法

说明书

本发明公开了一种分布式持久性内存文件系统中元数据及数据组织架构方法，其包括：构建根元数据区、元数据索引区、元数据区、数据区和日志区；根元数据区为分布式持久性内存文件系统的关键信息存储区域；元数据索引区，由二级索引组成，包括初级的段索引以及次级的组索引，用于快速获取元数据的序号以及元数据地址；元数据区，包括元数据位图区、详细信息存储区；数据区是分布式持久性内存文件系统中数据块的存储区域，采用基数树结构组织方式；日志区用于记录文件数据的修改，并将变化内容记录入日志，以确保文件系统的一致性。通过该方法可得到针对分布式文件系统的分布式持久性内存，其可靠性高，性能好。

技术领域

本发明涉及计算机系统软件技术领域，具体涉及一种分布式持久性内存文件系统中元数据及数据组织架构方法。

背景技术

传统的分布式文件系统的物理存储资源基于磁盘(HDD)和闪存(SSD)构建，有持久化需求的数据需要通过DRAM内存刷新到HDD或者SSD，从而降低了分布式文件系统的性能。新型的持久性内存PM结合了DRAM内存和磁盘的优良特性，具有低访问延时、低功耗、掉电数据不丢失和可字节访问等优点。直接将PM引入分布式文件系统，使其作为其物理存储资源，这会导致整个分布式文件系统的硬件体系架构层次发生变化，进而需要重构或者优化分布式文件系统的软件栈。元数据及数据的组织架构方法是分布式文件系统设计中的关键技术，然而现有的分布式文件系统中鲜有专门针对分布式持久性内存，进行元数据及数据的组织架构方法。

在本技术领域，涉及以下技术术语：

DRAM：Dynamic Random Access Memory，动态随机存储器，即现阶段广泛使用的内存，其特点是断电后信息丢失，理论上读写寿命不受限制。

DDR4 SDRAM：Double Data Rate Fourth Generation Synchronous DynamicRandom Access Memory，第四代双倍数据率同步动态随机存储器，是目前最新一代的计算机存储器规格，相比历代规格提供更低的电压、功耗与更高的带宽。

PM：Persistent Memory，非易失型内存或持久性内存STTRAM、PCM、RRAM 都属于PM，其特点是断电后信息不丢失，可字节寻址；但读写次数受限制，并且读写不对称，根据材料的不同，传统的PM写耗费时间大概是其读耗费时间的 2到4倍，PM的读时间比DRAM慢1到3倍，Intel最新发布的Optane DC Persistent Memory在读写速度上已经与现有的DDR4规格的DRAM相当。

分布式文件系统：文件系统管理的物理存储资源分布在多个物理机器节点上，物理机器节点之间通过网络相互连接和传输数据，用户可以像访问本地文件系统一样访问存放在分布式文件系中的数据资源，而不必关心从哪个节点上获得数据存放在分布式文件系中的数据资源，而不必关心从哪个节点上获得数据或者在哪个物理节点上存放数据。分布式文件系统可以有效地扩展数据的存储方或者在哪个物理节点上存放数据。分布式文件系统可以有效地扩展数据的存储方式，加速数据的读取速率，加强系统的容错性式，加速数据的读取速率，加强系统的容错性等。图1给出了一种分布式文件系统的架构图。

分布式持久性内存文件系统：如图2所示，即在图1的基础上将PM引入分布式文件系统的每个物理节点，这些物理节点之间通过TCP/IB连接并进行数据传输。基于图2的物理架构设计的分布式文件系统称为分布式持久性内存文件系统。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种分布式持久性内存文件系统中元数据及数据组织架构方法，所述方法能够快捷的添加到分布式持久性内存文件系统的设计中，对构建基于新型持久性内存的分布式系统有积极的意义。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种分布式持久性内存文件系统中元数据及数据组织架构方法，其包括：构建根元数据区、元数据索引区、元数据区、数据区和日志区，其中：