[发明专利]一种单机存储引擎

权利要求书

1.一种单机存储引擎，其特征在于，配置于存储服务器，包括：

内置有本地键值索引引擎，使所存储用户数据文件的命名空间具备扁平及无层级目录结构特点，提供基于文件唯一标识进行文件数据入口管理的功能；

内置有基于区域树实现的空间管理功能，以实现存储空间分配与释放的管理；

整个文件系统都采用写时拷贝方式落盘的策略，周期性以快照方式落盘，以保证数据完整性，避免读取到未提交写操作；

内置有事务日志记录功能，用于在存储服务器断电重启后，在上一个快照落盘的基础上重放事务日志，恢复到所述存储服务器断电前的提交状态，保证所存储文件的写事务一致性。

2.根据权利要求1所述的单机存储引擎，其特征在于：

用户数据文件存储为元数据对象，元数据对象的磁盘入口位置，存储在本地键值索引引擎中，可以通过文件唯一标识打开用户数据文件的元数据对象进行读写。

3.根据权利要求2所述的单机存储引擎，其特征在于，

所述本地键值存储索引引擎，用于提供键值对的查询、更新以及删除操作；

在所述本地键值存储索引引擎中，底层存储为一个数据库目录，目录内关联至少一个数据库文件的磁盘位置；

数据库目录和数据库文件均存储为元数据对象，数据库目录的元数据对象被文件系统入口磁盘块所引用；

在按照设定周期对本地键值索引引擎的数据以快照方式落盘的执行中，包括对数据库文件相应元数据对象的新增、修改和删除操作。

4.根据权利要求1所述的单机存储引擎，其特征在于，

内置的空间管理功能，按照磁盘线性空间进行分段管理；

每个分段基于内存中区域树管理未分配空间，并且按照设定周期将该分段的空间管理信息以快照方式落盘，存储为元数据对象，包括空间管理元数据对象和空间管理目录元数据对象；

其中，空间管理元数据对象被空间管理目录元数据对象所引用，空间管理目录元数据对象被文件系统入口磁盘块所引用；

所述单机存储引擎在重启后，通过对所有磁盘空间区段的元数据对象中的空间管理信息的回放，确定出磁盘空间内的可用空间状态并以区域树的形式恢复到内存中，以确保业务层正常使用。

5.根据权利要求4所述的单机存储引擎，其特征在于，空间管理信息落盘的方式包括：

空间管理的变更信息在满足快照落盘时，会以分配和释放的日志记录形式按发生顺序追加到对应磁盘空间分段的元数据对象中；

当执行快照落盘时，检测到进行空间管理元对象所占用的记录空间大于设定阈值后，将相应磁盘空间分段的未分配空间重新生成一个完整的元数据对象，替换原有的空间管理信息，以实现元数据对象所包含内容的精简化，并提升所述单机存储引擎重启之后的载入速度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的单机存储引擎，其特征在于：元数据对象采用N叉树结构的方式来组织磁盘中的数据块；

其中，N叉树结构中的树根节点为元数据对象的磁盘入口位置，N叉树结构中每一层级的中间节点包含下一层级节点的磁盘块位置指针，叶子节点包含元数据对象所存放的数据。

7.根据权利要求6所述的单机存储引擎，其特征在于：元数据对象采用写时拷贝的方式进行落盘，每次落盘操作以事务方式进行；

在系统运行中，元数据对象在写入或变更之前，通过树的根节点按层次递归找到需要写入的磁盘块并加载入内存；

对将要写入或者修改数据的磁盘块进行相关内容更新，并将所发生修改的磁盘块及所有祖先节点对应的磁盘块标记为脏数据块；

在落盘之前为脏数据磁盘块分配新的磁盘位置，构成新的树拓扑结构，并写入磁盘以及释放旧磁盘块的空间；

一个事务可以对应一段时间之内的处理操作，处理操作包括：元数据对象创建操作、写操作、数据块空间释放操作、元数据对象的树层级增加或减少操作，以及文件删除操作。