CN103218312B

CN103218312B - 文件访问方法及系统

Info

Publication number: CN103218312B
Application number: CN201310105367.5A
Authority: CN
Inventors: 李顺芬; 陈小刚; 周密; 李鸽子; 宋志棠
Original assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2017-07-11
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: CN103218312A

Abstract

本发明提供一种文件访问方法及系统，其应用于包含动态随机存取存储器及非易失性存储器的存储系统。根据本发明的方法，当监测到应用程序打开文件时，先请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为文件分配虚拟段地址空间，并建立该文件的数据在分配的虚拟地址空间中的逻辑地址与该文件的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表；随后基于所述文件的访问请求，再提供该文件的数据的逻辑地址与物理地址间的映射关系表，以便所述文件被访问，由此实现以内存方式访问非易失性存储器中的文件数据，提高文件的读写访问速度，节省有限的DRAM资源，从而提高系统I/O 性能，实现应用进程对文件数据的快速访问。

Description

文件访问方法及系统

技术领域

本发明涉及文件系统领域，特别是涉及一种文件访问方法及系统。

背景技术

文件系统是操作系统的重要组成部分，用于控制对数据文件的存取；它提供对文件和目录的分层组织形式、数据缓冲(对于实时系统，允许绕过缓冲)以及对文件存取权限的控制。

随着半导体存储技术的发展以及新型存储架构的提出，特别是将基于新型非易失随机存储器+DRAM的存储架构替代传统NOR+NAND+DRAM的存储架构的提出，传统的文件系统工作方式及文件访问方式在新型存储架构下不能很好的发挥新型非易失随机存储器的优势，尤其是传统的文件系统不能充分发挥新型存储架构下非易失存储器的随机访问特性，因为：传统的文件系统保存在非易失存储器中，当应用进程访问文件系统中的各个文件时，首先操作系统需要将要访问的数据从非易失存储器中以数据页形式顺序加载到动态随机存取存储器（DRAM），然后CPU以随机访问的方式内存DRAM中的数据，进行相应的读取或改写，可见，传统的文件系统访问数据时需要将数据加载至DRAM会导致文件读写速度慢、加载至DRAM内的数据的副本占用有限的DRAM内存资源，同时由于无法直接随机访问非易失存储器中的数据而不能发挥新型存储器随机访问的特性。

因此，如何在新型存储架构下管理文件系统及控制文件访问，充分发挥新型非易失存储器随机访问的优势，如何提高文件的读写访问速度，如何节省有限的DRAM资源，提高系统I/O性能，成为从业者亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种文件访问方法及系统，以实现以内存方式访问文件，提高文件的读写访问速度，节省有限的DRAM资源。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种文件访问方法，应用于包含动态随机存取存储器及非易失性存储器的存储系统，其至少包括：

-当监测到应用程序打开文件时，请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为文件分配虚拟段地址空间，并建立该文件的数据在虚拟段地址空间中的逻辑地址与该文件的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表；

-基于所述文件的访问请求，提供该文件的数据的逻辑地址与物理地址间的映射关系表，以便所述文件被访问。

优选地，基于页面为单位建立文件中相应数据在虚拟段地址空间中的逻辑地址与在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表。

优选地，所述非易失性存储器包括：相变存储器、阻变存储器、磁存储器、铁电存储器中的一种或多种。

本发明还提供一种文件访问系统，应用于包含动态随机存取存储器及非易失性存储器的存储系统，其至少包括：

创建模块，用于当监测到应用程序打开文件时，请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为文件分配虚拟段地址空间，并建立该文件的数据在虚拟段地址空间中的逻辑地址与该文件的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表；

提供模块，用于基于所述文件的访问请求，提供该文件的数据的逻辑地址与物理地址间的映射关系表，以便所述文件被访问。

优选地，所述创建模块基于页面为单位建立文件中相应数据在虚拟段地址空间中的逻辑地址与在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表。

如上所述，本发明的文件访问方法及系统，具有以下有益效果：实现应用进程以内存方式访问非易失存储器中的文件数据，提高文件的读写访问速度，节省有限的DRAM资源，从而提高系统I/O性能，实现应用进程对文件数据的快速访问。

附图说明

图1显示为本发明的文件访问方法的流程图。

图2显示为本发明的文件访问系统示意图。

元件标号说明

1 文件访问系统

11 创建模块

12 提供模块

S1～S2 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种文件访问方法，该方法应用于包含动态随机存取存储器（DRAM）及非易失性存储器的存储系统，其中，所述非易失性存储器可包括：相变存储器（PCRAM）、阻变存储器（R-RAM）、磁存储器（MRAM）、铁电存储器（FeRAM）等。

其中，根据本发明的方法主要通过计算机设备中的文件访问系统来完成，该文件访问系统包括但不限于安装在计算机设备中且能够实现本发明方案的诸如应用模块、处理控制器等。其中，该计算机设备包括但不限于：1）用户设备；2）网络设备。所述用户设备包括但不限于计算机、智能手机、PDA等；所述网络设备包括但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算（Cloud Computing）的由大量计算机或网络服务器构成的云，其中，云计算是分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机集组成的一个超级虚拟计算机。

在步骤S1中，当所述文件访问系统监测到应用程序打开文件时，请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为文件分配虚拟地址空间，随后，所述文件访问系统建立该文件的数据在虚拟段地址空间中的逻辑地址与该文件的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表。

其中，所述文件包括任何一种能存储在非易失性存储器中的信息，优选地，包括但不限于：文字类信息、图片类信息、音视频类信息等等。

例如，所述文件访问系统监测到word程序打开文件aaa.doc时请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为该文件aaa.doc分配虚拟段地址空间，并建立文件aaa.doc的数据在该虚拟段地址空间中的逻辑地址与文件aaa.doc的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表。

优选地，所述文件访问系统基于页面为单位建立文件中相应数据在分配的虚拟地址空间中的逻辑地址与在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表。

在步骤S2中，所述文件访问系统基于所述文件的访问请求，提供该文件的数据的逻辑地址与物理地址间的映射关系表，以便所述文件被访问。

例如，计算机设备中的Windows8操作系统基于用户的请求打开视频文件A1，则所述文件访问系统请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为该视频文件A1分配虚拟段地址空间，并建立视频文件A1的数据在该虚拟段地址空间中的逻辑地址与视频文件A1的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表E1，并将该视频文件A1的数据在所述虚拟段地址空间中的逻辑地址与物理地址间的映射关系表E1，提供给Windows8操作系统，随后，该Windows8操作系统基于该映射关系表E1查找到被访问的该视频文件A1相应数据的逻辑地址对应的物理地址，再基于查询所得的物理地址进行相应数据的读操作，从而播放该视频文件A1。

又例如，计算机设备中的Windows XP操作系统基于用户的请求打开word文件A2时，所述文件访问系统请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为该word文件A2分配虚拟段地址空间，并建立word文件A2的数据在该虚拟段地址空间中的逻辑地址与word文件A2的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表E2，并将该word文件A2在所述虚拟段地址空间中的逻辑地址与物理地址间的映射关系表E2提供给Windows XP操作系统，随后，该Windows XP操作系统基于该映射关系表E2查找到被访问的word文件A2相应数据的逻辑地址对应的物理地址，再基于查询所得的物理地址进行相应数据的读或写操作。

如图2所示，本发明提供一种文件访问系统，该文件访问系统应用于包含动态随机存取存储器（DRAM）及非易失性存储器的存储系统，其中，所述非易失性存储器可包括：相变存储器（PCRAM）、阻变存储器（R-RAM）、磁存储器（MRAM）、铁电存储器（FeRAM）等。

该文件访问系统1至少包括：创建模块11、及提供模块12。

当监测到应用程序打开文件时，所述创建模块11请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为文件分配虚拟段地址空间，并建立该文件的数据在虚拟段地址空间中的逻辑地址与该文件的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表。

例如，所述创建模块11监测到word程序打开文件aaa.doc时请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为该文件aaa.doc分配虚拟段地址空间，并建立该文件aaa.doc的数据在该虚拟段地址空间中的逻辑地址与文件aaa.doc的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表。

优选地，所述创建模块11基于页面为单位建立文件中相应数据在虚拟段地址空间中的逻辑地址与在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表。

所述提供模块12基于所述文件的访问请求，提供该文件的数据的逻辑地址与物理地址间的映射关系表，以便所述文件被访问。

例如，计算机设备中的Windows8操作系统基于用户的请求打开视频文件A1，创建模块请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为该视频文件A1分配虚拟段地址空间，并建立视频文件A1的数据在该虚拟段地址空间中的逻辑地址与视频文件A1的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表E1，提供模块将该视频文件A1的数据在所述虚拟段地址空间中的逻辑地址与物理地址间的映射关系表E1，提供给Windows8操作系统，随后，该Windows8操作系统基于该映射关系表E1查找到被访问的该视频文件A1相应数据的逻辑地址对应的物理地址，再基于查询所得的物理地址进行相应数据的读操作，从而播放该视频文件A1。

又例如，计算机设备中的Windows XP操作系统基于用户的请求打开word文件A2时，所述创建模块请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为该word文件A2分配虚拟段地址空间，并建立word文件A2的数据在该虚拟段地址空间中的逻辑地址与word文件A2的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表E2，提供模块将该word文件A2在所述虚拟地址空间中的逻辑地址与物理地址间的映射关系表E2提供给Windows XP操作系统，随后，该Windows XP操作系统基于该映射关系表E2查找到被访问的word文件A2相应数据的逻辑地址对应的物理地址，再基于查询所得的物理地址进行相应数据的读或写操作。

综上所述，本发明的文件访问方法及系统为存储在非易失性存储器中的文件的访问提供连续的虚拟地址空间，并为文件数据访问提供地址指针，实现应用进程以内存方式访问文件数据，充分发挥非易失存储器随机访问的优势，提高文件的读写访问速度，节省有限的DRAM资源，从而提高系统I/O性能，实现应用进程对文件数据的快速访问。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种文件访问方法，应用于包含动态随机存取存储器及非易失性存储器的存储系统，其特征在于，所述文件访问方法至少包括：

当监测到应用程序打开文件时，请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为文件分配虚拟段地址空间，并基于页面为单位建立该文件的数据在虚拟段地址空间中的逻辑地址与该文件的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表；

基于所述文件的访问请求，提供该文件的数据的逻辑地址与物理地址间的映射关系表，以便所述文件被访问。

2.根据权利要求1所述的文件访问方法，其特征在于：所述非易失性存储器包括：相变存储器、阻变存储器、磁存储器、铁电存储器中的一种。

3.根据权利要求1所述的文件访问方法，其特征在于：所述非易失性存储器包括：相变存储器、阻变存储器、磁存储器、铁电存储器中的多种。

4.一种文件访问系统，应用于包含动态随机存取存储器及非易失性存储器的存储系统，其特征在于，所述文件访问系统至少包括：

创建模块，用于当监测到应用程序打开文件时，请求进程管理模块在进程虚拟地址空间为文件分配虚拟段地址空间，并基于页面为单位建立该文件的数据在虚拟段地址空间中的逻辑地址与该文件的数据在非易失性存储器中的物理地址间的映射关系表；

5.根据权利要求4所述的文件访问系统，其特征在于：所述非易失性存储器包括：相变存储器、阻变存储器、磁存储器、铁电存储器中的一种。

6.根据权利要求4所述的文件访问系统，其特征在于：所述非易失性存储器包括：相变存储器、阻变存储器、磁存储器、铁电存储器中的多种。