[发明专利]一种基于LSM-Tree结构的日志文件系统的构建方法

说明书

本发明提出了一种基于LSM‑Tree结构的日志文件系统的构建方法，包括如下步骤构建基于LSM‑Tree结构的日志文件系统fuse框架接口，包括如下步骤：构建基于LSM‑Tree结构的日志文件系统的多个目录操作函数和文件操作函数；采用哈希映射函数向构建的基于LSM‑Tree结构的日志文件系统中添加和查询记录数据。本发明可以在保持大文件读写性能不变的前提下，能够有效地提高目录、小文件的读写性能。

技术领域

本发明涉及文件系统技术领域，特别涉及一种基于LSM-Tree结构的日志文件系统的构建方法。

背景技术

文件系统是操作系统在计算机的磁盘上存储和管理数据的机制。1964年由贝尔实验室、麻省理工学院及北美通用电气公司共同开发研制的Multics分时操作系统，首次提出了目录树结构思想，标志着现代文件系统的起源。

UNIX操作系统将这一树形思想用于自己的文件系统设计中，形成了包含引导块、超级块、索引节点和数据块四个模块的文件系统架构。此后，许许多多文件系统都沿用了这一组织架构。

为了不断提高I/O性能，1984年出现了快速文件系统(Fast File System，简称FFS)。它引入了柱面组(Cylinder Group)的概念，尽可能将同一目录下的若干文件保存在同一组中，将同一个文件的若干数据块保存在同一个组中，这样能够显著减少总寻道时间，提升读写性能。继FFS之后，1989年出现了日志结构文件系统(Log-structured FileSystem)，它采用日志追加的思想，以记录日志的形式进行文件的写入，并在日志结构上做索引用于文件的读取，大大提升了写性能，使用这种结构能够实现文件系统崩溃后的快速恢复。

1994年，随着Linux1.0内核的诞生，扩展文件系统(The Extended File System,简称ext)系列开始进入人们视线，ext1是第一个Linux虚拟文件系统(Linux Virtual FileSystem，简称Linux VFS)，可管理的最大磁盘空间为2GB，此时ext1各方面还略显简陋。ext2的出现，逐渐开始流行，它具有可管理最大磁盘空间16TB、最大文件大小2TB、最长文件名255字节等诸多优点，但是其在日志管理方面有明显的缺陷，不适合于对安全性要求高的系统。2001年，ext3应运而生，它在ext2基础上加入了健全的日志功能，解决了ext2的致命弱点，使用ext3能够极大提高文件系统数据的可靠性，即使发生非正常宕机，在开机后只需要10秒钟即可恢复数据。为了支持更大的文件、管理更大的磁盘空间、做出若干优化，产生了ext4文件系统，它使用延迟分配、多块分配、无日志模式等来提高性能，并支持无限数量的子目录、在线碎片整理、持久预分配等功能，是对ext3的进一步优化。

ext3是当前最为流行的Linux文件系统，本文挑选ext3作为传统文件系统的代表，将ext3作为研究对象，分析这一类文件系统架构的共同特点。

在ext3等传统文件系统为用户提供高可用性、高存取速度、多日志模式支持等诸多优点的同时，此类传统文件系统架构也有它不足的地方，尤其是对于小文件存储而言，具体来说体现在如下三个方面的缺陷：数据分布随机化、空间浪费和索引节点资源有限。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于LSM-Tree结构的日志文件系统的构建方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于LSM-Tree结构的日志文件系统的构建方法，包括如下步骤：

步骤S1，构建基于LSM-Tree结构的日志文件系统fuse框架接口，包括如下步骤：