[发明专利]一种基于JVM的磁盘直接I/O访问的方法

权利要求书

1.一种基于JVM的磁盘直接I/O访问方法，其特征在于，配置提供文件操作函数的API层、屏蔽操作系统文件系统访问差异的适配层、支持多种类编程语言转换的语言转换层、执行访问磁盘操作的直接调用I/O层，实现支持任何一种操作语言能跨越操作系统的页面高速缓存，获得直接操纵磁盘文件的能力；

在物理磁盘之上，基于系统架构层原始的结构，包括API层、适配层、语言转换层和直接调用I/O层，在相应的层结构上构建文件操作接口函数、文件操作指令语言转换接口函数、及直接访问磁盘接口函数；

层结构部署完毕后，写入数据请求，并根据请求内容直接访问磁盘，步骤包括：

步骤1：调用API层的文件打开函数，传入文件操作指令中的文件路径名参数，返回文件句柄fd；所述文件句柄是指操作系统为每一个文件分配的唯一标识，文件操作指令能通过文件句柄操作文件；在创建文件操作时，通过设置操作系统使用文件直接I/O访问的属性，使操作系统具备文件直接I/O访问能力；

步骤2：调用API层的文件读取函数或文件写入函数，提供传入文件句柄fd、文件偏移量offset、长度len、内存缓冲区buffer的参数；

步骤3：适配层读取当前运行的操作系统的配置信息，并根据配置信息判断该操作系统的类型，进而通过利用JVM的功能特性，调用预存在语言转换层中与操作系统对应的语言转换函数，将文件操作函数转换为当前操作系统能识别的语言，使文件操作指令能在当前操作系统内执行；

若不能根据当前运行的操作系统，找到相匹配的语言转换函数，则提示“不支持本操作系统”的错误标识；

步骤4：经语言转换层后的文件操作指令直接对磁盘进行操作：通过提前在磁盘区内设置文件操作指令对应的文件指针，并根据文件偏移量offset，将文件指针移动至距离文件开始位置为文件偏移量offset的地方；同时，提前在内存缓冲区中设置文件指针，并根据文件偏移量offset，将文件指针移动至距离文件开始位置为文件偏移量offset的地方；

步骤5：根据文件操作指令的内容，判定文件是读操作还是写操作，并按照文件内容所占字节数读取或写入相应数据量的数据；

若文件操作是读操作，则从磁盘区内文件指针当前位置开始，读取字节数为len的磁盘数据，传至内存缓存区中；

若文件操作是写操作，则从内存缓冲区内文件指针当前位置开始，读取字节数为len的缓冲数据，传至硬盘区中；

步骤6：文件读操作或写操作结束后，调用API层的关闭文件接口函数，传入文件句柄fd，关闭文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于JVM的磁盘直接I/O访问方法，其特征在于，所述API层中构建文件操作指令应用于磁盘直接访问的打开文件接口函数、关闭文件接口函数、读取文件接口函数、写入文件接口函数，提供负责文件的打开、文件的关闭、文件的读和写；接口函数基于JVM语言编写；

所述适配层根据当前运行的操作系统，利用JVM的功能特性，选择适合当前操作系统的语言转换接口函数，使文件操作指令适应于当前操作系统，屏蔽因不同操作系统需要不同操作语言的差异性；

所述语言转换层按照转换后的文件操作语言，提供实现适应于当前操作系统的文件操作函数，用于之后执行具体的磁盘文件直接读写操作；

所述直接调用I/O层按照当前运行的操作系统，提供该操作系统的系统调用，直接访问磁盘。

3.根据权利要求1所述的一种基于JVM的磁盘直接I/O访问方法，其特征在于，所述API层、适配层、语言转换层及直接调用I/O层，每一个层结构也能是具有相似功能的功能模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于JVM的磁盘直接I/O访问方法，其特征在于，步骤2中所述文件偏移量offset是指文件操作指令操作文件中数据的起始位置；所述长度len是指文件操作指令的操作文件中数据的字节数；所述内存缓冲区buffer：文件读取时，是指用来存放读取数据的内存区域；文件写入时，是指用来存放待写入数据的内存区域。

5.根据权利要求1所述的一种基于JVM的磁盘直接I/O访问方法，其特征在于，在步骤5中，针对所述内存缓冲区的内存地址，应按照操作系统内存分页大小，调整为内存分页大小的整数倍，以保持内存缓冲区与内存分页的对齐。

6.根据权利要求1所述的一种基于JVM的磁盘直接I/O访问方法，其特征在于，在步骤5中，针对所述磁盘区读写的字节数，应按照磁盘扇区大小，调整为磁盘扇区大小的整数倍，以保持内存缓冲区与扇区的对齐。