[发明专利]一种基于SIMD指令的NVM本地文件管理系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于SIMD指令的NVM本地文件管理系统及方法，该系统包括：基于线性哈希的目录数据块索引模块，用于获取文件所在目录的逻辑块号；基于静态哈希的全局数据块管理模块，用于将逻辑块号转换成物理块号，得到数据块；基于SIMD指令优化的目录块内索引模块，用于在数据块内利用SIMD优化进行块内加速查找。该方法包括应用于上述系统的文件创建、文件链接和文件读取步骤。本发明针对NVM设备的读写特性设计了新的数据块及目录管理方法，并结合SIMD指令优化提高文件系统性能。本发明作为一种基于SIMD指令的NVM本地文件管理系统及方法，可广泛应用于文件管理领域。

技术领域

本发明涉及文件管理领域，尤其涉及一种基于SIMD指令的NVM本地文件管理系统及方法。

背景技术

文件系统是一种常用的数据组织方式，目前在各个领域都使用文件系统作为底层的存储系统。面对NVM这样新型的存储设备，如何根据新设备的读写特性以及结合高性能SIMD指令集有效地发挥硬件性能，是现阶段文件系统设计还未考虑的问题。传统本地文件系统如ext4，xfs，针对NVM设备仅使用了DAX机制，但在文件系统整体设计上并没有对NVM做相应的优化。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于SIMD指令的NVM本地文件管理系统及方法，针对NVM设备的读写特性设计了新的数据块及目录管理方法，并结合SIMD指令优化提高文件系统性能。

本发明所采用的第一技术方案是：一种基于SIMD指令的NVM本地文件管理系统，包括：

基于线性哈希的目录数据块索引模块，用于获取文件所在目录的逻辑块号；

基于静态哈希的全局数据块管理模块，用于将逻辑块号转换成物理块号，得到数据块；

基于SIMD指令优化的目录块内索引模块，用于在数据块内利用SIMD优化进行块内加速查找。

进一步，所述基于线性哈希的目录数据块索引模块的具体工作步骤包括：

初始化线性哈希；

分裂过程以round-robin的方式一轮一轮进行；

在目录项插入过程中，根据文件名计算得到目录块下标；

判断到目录块中有空位则直接插入；

判断到目录块已满则使用溢出目录块并将目录项插入到溢出目录块中；

在目录索引过程中，以要索引的文件名计算哈希值，得到逻辑块号。

进一步，所述基于静态哈希的全局数据块管理模块的具体工作步骤包括：

设备初始化并根据设备容量大小初始化全局数据块哈希表；

在数据块插入过程中，由inode号和逻辑块号组合成的唯一块号，通过哈希函数计算其哈希值，并以此哈希值作为哈希表下标得到对应的哈希项；

根据哈希项查找数据块。

进一步，所述基于SIMD指令优化的目录块内索引模块的具体工作步骤包括：

在插入过程中，针对每一个目录项的文件名都计算一个哈希值，并将同一个块内的所有哈希值组织在一起；

将剩余的低15位为文件名的哈希值取低15位；

在目录数据块内查找过程中，基于SIMD指令，将多个哈希值同时进行对比查找，得到匹配的相对位置，定位到目录项所在的位置。

本发明所采用的第二技术方案是：一种基于SIMD指令的NVM本地文件管理方法，包括文件创建步骤：

接收上层应用针对文件名的创建请求；