CN103559231B - 一种文件系统配额管理方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种文件系统配额管理方法、装置及系统，应用于计算机领域，以解决现有技术中对配额的操作效率低的缺陷。该方法包括：在文件系统加载时，从存储对象中获取每个文件系统配额的配额项，所述配额项包括所述文件系统配额的配置数据和统计数据；根据所有文件系统配额中的目录配额生成配额树，所述配额树的内存管理对象包含两棵内存自平衡二叉查找树，其中第一内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中用户配额的配额项，第二内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中组配额的配额项；更新所述配额项，将更新后的每个文件系统配额的配额项存储至所述存储对象中。本发明的实施例应用于文件系统配额管理。

Description

一种文件系统配额管理方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种文件系统配额管理方法、装置及系统。

背景技术

文件系统的存储资源在提供用户使用后，若不加以限制，就会存在过度使用的危险。比如，某些用户创建大量文件、写入大量数据，从而占用过多的存储空间，导致其他用户无法正常使用文件系统。

文件系统配额管理功能提供了精细化的存储资源管理方法，以解决这些问题。通过配额，管理员可以方便地限制单个目录可用的资源、单个用户可用的资源、以及单个用户组可用的资源。通过这些方式，系统管理员可以合理地为各种资源使用个体分配存储资源，避免出现某些用户过度使用资源，而令文件系统不可用的风险。

配额根据限制对象的不同，可以分为：用户配额、组配额和目录配额。配额主要是处理两类数据，一类是配置数据，一类是统计数据。结合这两类数据，然后进行配额的检查和限制。

对于配置数据的处理，现有技术主要是将配置数据全部存储于一个配置文件中，即将用户配额、组配额和目录配额都存储于同一个配置文件中。

在配额统计数据的处理上，现有技术主要是使用内部对象(即用户不可见的文件)来保存统计数据。在每次影响配额的文件操作中，必须同时更新配额的统计数据。其中，更新配额统计数据的操作，实际上都会转化为对内部对象的修改操作。为了保证统计文件中数据的一致性，在修改时，需要对统计文件进行加锁。所以在修改配额统计数据时，所有操作都变成了串行执行。

另外，现有技术在配额关闭期间，不进行配额的检查，也不能进行配额的更新。这样，在配额关闭期间，新建的文件，新写入的数据以及删除的数据都不会被更新到配额统计数据中。在配额开启时，需要进行整文件系统的扫描。在扫描过程中，统计出每个配额项已使用的空间和文件数。并且，直至扫描完成，配额功能才可用。在配额开启期间，对于新建的配额项，若想令其生效，现有技术的做法是：需要管理员关闭配额功能，再行打开，进而触发整文件系统的扫描。因为，对于新建配额项来说，其当前已使用的空间和文件数是未记录的。通过扫描，才能统计出该配额项已使用的空间和文件数。由此，才能保证配额的检查和更新是准确的。

不难发现，现有技术中对配额的操作效率很低，例如，更新配额统计数据时，即使是不同用户修改不同目录的文件，因为需对统计文件进行加锁，修改统计文件变成了串行执行，并发性能低。所有配额配置数据保存在一个文件中，造成在查找某个配额项时，最坏需要扫描整个文件，查找效率低。在启用一个文件系统的配额功能时，需要进行整文件系统的扫描，影响文件系统的性能，且在扫描完成之前，配额均不可用。即使在配额功能开启的情况下，新建一个配额项，若想令其生效，也必须进行整文件系统的扫描。

发明内容

本发明的实施例提供一种文件系统配额管理方法、装置及系统，以解决现有技术中对配额的操作效率低的缺陷。

本发明的第一方面提供一种文件系统配额管理方法，包括：

在文件系统加载时，从存储对象中获取每个文件系统配额的配额项，所述配额项包括所述文件系统配额的配置数据和统计数据；

根据所有文件系统配额中的目录配额生成配额树，所述配额树的内存管理对象包含两棵内存自平衡二叉查找树，其中第一内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中用户配额的配额项，第二内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中组配额的配额项；

更新内存中的文件系统配额的配额项，将更新后的每个文件系统配额的配额项存储至所述存储对象中。

结合第一方面，在第一种实现方式中，所述根据所有文件系统配额中的目录配额生成配额树，还包括：

对所述配额树进行编号，将所述配额树对应的编号保存在文件系统的文件的元数据信息及文件系统的目录的元数据信息中；

根据所述配额树对应的编号操作文件或目录。

结合第一方面的第一种实现方式，在第二种实现方式中，所述更新内存中的文件系统配额的配额项，包括：

检测到对文件或目录的操作，根据所述配额树对应的编号对所述配额树中的配额的统计数据进行更新。

结合第一方面的第二种实现方式，在第三种实现方式中，所述根据所述配额树对应的编号对所述配额树中的配额的统计数据进行更新，包括：

根据所述配额树对应的编号对所述配额树进行加锁；

更新加锁后的所述配额树中的配额项中的配额的统计数据。

结合第一方面的第二种实现方式，在第四种实现方式中，所述将内存中累积更新后的每个文件系统配额的配额项存储至所述存储对象中包括：

在预定的时间内内存中更新统计数据的次数或数据量达到预定的阈值时，将所述预定的时间内更新的文件系统配额的统计数据进行写盘。

结合第一方面的第四种实现方式，在第五种实现方式中，所述将所述预定的时间内更新的文件系统配额的统计数据进行写盘之前，还包括：

通知对象管理层将内存中更新的文件系统配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志，以便在系统掉电时，所述对象管理层将所述文件操作日志进行保电处理；

在系统重新上电时，从经过保电处理的所述文件操作日志更新配额的统计数据。

结合第一方面，在第六种实现方式中，还包括：

在关闭配额时，如果有配额的统计数据需要更新，则对配额的统计数据进行更新。

结合第一方面，在第七种实现方式中，所述将内存中累积更新后的每个文件系统配额的配额项存储至所述存储对象中，包括：

将更新后的所述每个文件系统配额的配额项中的配置数据以内部文件的形式存储至所述存储对象中。

结合第一方面的第七种实现方式，在第八种实现方式中，所述将更新后的所述每个文件系统配额的配额项中的配置数据以内部文件的形式存储至所述存储对象中，包括：

根据所有文件系统配额中的目录配额确定所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属；

根据所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属及类型，将所述每个文件系统配额的配额项的配置数据分别以不同的内部文件存储至所述存储对象中。

结合第一方面，在第九种实现方式中，所述方法还包括：

接收对所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的操作命令；

根据所述操作命令对所述配置数据执行对应的操作，所述操作至少包括：设置、删除、查询。

本发明的第二方面提供一种文件系统配额管理装置，包括：

获取单元，在文件系统加载时，用于从存储对象中获取每个文件系统配额的配额项，所述配额项包括所述文件系统配额的配置数据和统计数据；

生成单元，用于根据所有文件系统配额中的目录配额生成配额树，所述配额树的内存管理对象包含两棵内存自平衡二叉查找树，其中第一内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中通过所述获取单元获取的用户配额的配额项，第二内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中通过所述获取单元获取的组配额的配额项；

更新单元，用于在更新所述获取单元获取的文件系统配额的配额项后，将更新后的每个文件系统配额的配额项存储至所述存储对象中。

结合第二方面，在第一种实现方式中，所述生成单元，还包括：

编号子单元，用于对所述配额树进行编号，将所述配额树对应的编号保存在文件系统的文件的元数据信息及文件系统的目录的元数据信息中；

操作子单元，用于根据所述编号子单元生成的配额树对应的编号操作文件或目录。

结合第二方面的第一种实现方式，在第二种实现方式中，所述更新单元具体用于：在检测到对文件或目录的操作时，根据所述配额树对应的编号对所述配额树中的配额的统计数据进行更新。

结合第二方面的第二种实现方式，在第三种实现方式中，所述更新单元，包括：

加锁子单元，用于根据所述配额树对应的编号对所述配额树进行加锁；

更新子单元，用于更新通过所述加锁子单元加锁后的所述配额树中的配额项中的配额的统计数据。

结合第二方面的第二种实现方式，在第四种实现方式中，所述更新单元具体用于：在预定的时间内内存中更新统计数据的次数或数据量达到预定的阈值时，将所述预定的时间内更新的文件系统配额的统计数据进行写盘。

结合第二方面的第四种实现方式，在第五种实现方式中，所述更新单元，还包括：

通知子单元，用于通知对象管理层将内存中更新的文件系统配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志，以便在系统掉电时，所述对象管理层将所述文件操作日志进行保电处理；

恢复子单元，用于在系统重新上电时，从经过保电处理的所述文件操作日志恢复配额的统计数据。

结合第二方面，在第六种实现方式中，所述更新单元还用于：

在关闭配额时，如果有配额的统计数据需要更新，则对配额的统计数据进行更新。

结合第二方面，在第七种实现方式中，所述更新单元，具体用于：将更新后的所述每个文件系统配额的配额项中的配置数据以内部文件的形式存储至所述存储对象中。

结合第二方面的第七种实现方式，在第八种实现方式中，所述更新单元，包括：

确定子单元，用于根据所有文件系统配额中的目录配额确定所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属；

保存子单元，用于根据所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属及类型，将所述每个文件系统配额的配额项的配置数据分别以不同的内部文件存储至所述存储对象中。

结合第二方面，在第九种实现方式中，所述装置还包括：

接收单元，用于接收对所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的操作命令；

操作单元，用于根据所述操作命令对所述配置数据执行对应的操作，所述操作至少包括：设置、删除、查询。

本发明的第三方面提供一种文件系统配额管理系统，包括文件系统配额管理装置，所述文件系统配额管理装置上述第二方面提供的文件系统配额管理装置。

本发明实施例提供的文件系统配额管理方法、装置及系统，通过为目录配额对应的目录生成配额树，以便于用户根据所述配额树进行文件系统配额管理，提高了配额的操作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的一种文件系统配额管理方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的配额树的结构示意图；

图3为本发明又一实施例提供的一种文件系统配额管理方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种更新配额的统计数据的流程示意图

图5为本发明实施例提供的一种文件系统配额管理装置的结构示意图；

图6为本发明又一实施例提供的一种文件系统配额管理装置的结构示意图；

图7为本发明另一实施例提供的一种文件系统配额管理装置的结构示意图；

图8为本发明另一实施例提供的一种文件系统配额管理装置中的更新单元的结构示意图；

图9为本发明再一实施例提供的一种文件系统配额管理装置的结构示意图；

图10为本发明又一实施例提供的一种文件系统配额管理装置的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种文件系统配额管理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本实施例实用于文件系统中的文件系统配额管理场景。图1为本发明实施例提供的一种文件系统配额管理方法的流程示意图。该文件系统配额管理方法由文件系统配额管理装置执行，该装置通常为计算机的一部分实体装置。参考图1，该方法包括以下步骤：

101、在文件系统加载时，从存储对象中获取每个文件系统配额的配额项，配额项包括文件系统配额的配置数据和统计数据。

其中，文件系统配额根据限制对象的不同，可以分为：用户配额、组配额和目录配额。用户配额用于限制单个用户可以使用的存储资源。

组配额用于限制一个用户组可以使用的存储资源，通常一个用户组包含了若干用户，组配额是限制这些用户共同所用的存储资源。

目录配额用于限制一个目录下所有文件最多可占用的存储资源。

针对每一种配额，在具体配置时，又可以分别配置其可使用的空间量和可拥有的文件数。为了使用文件系统配额功能，第一步是进行配额的设置，一条配置数据的示意图如下表：

表1配额配置数据示意图

表1是一个用户配额的配置数据的示意图，具体含义如下：

第一列Target是用户名/组名/目录名，表中举例的是用户名；

第二列Type是配额的类型，表中举例的是用户配额；

第三列Filesystem/Dir是配额的所属的文件系统或目录，表中所举的例子是将一个用户配额设置在文件系统根目录FS1的一级目录dir1上，即限制用户user1在该目录上使用的资源；

第四列SpaceHardLimit是该用户最多可使用的磁盘空间，一般称为空间硬配额，该值是不允许超出的；

第五列SpaceSoftLimit是用于告警的空间值，在用户使用的空间超过该值时产生告警，一般称为空间软配额；

第六列FileHardLimit是该用户最多可拥有的文件数，一般称为文件数硬配额，该值是不可超出的；

最后一列FileSoftLimit是用于告警的文件数，在用户拥有的文件数超过该值时产生告警，一般称为文件数软配额。

各个存储厂商提供的配置参数虽有差异(参数称法不同或增减一些参数)，但基本都包含以上内容。以上配置数据，为配额的配置数据。

为了限制每个配额(目录、用户、用户组)的使用空间和拥有文件数，则在影响配额的文件操作前必须进行配额检查，因而必须知道配额当前的已用空间和文件数，这两个数据称为配额的统计数据。影响配额的操作主要包括创建文件、创建符号链接、创建硬链接、删除文件以及写入文件数据、删除文件数据。前面四个操作主要是影响文件数配额，后面两个主要影响空间配额。

配额主要是处理两类数据，一类是配置数据，一类是统计数据。结合这两类数据，然后进行配额的检查和限制。

在文件系统加载时，从存储对象中(例如从内部文件或外部文件中)获取配额的配置数据和统计数据，将配额的配置数据和统计数据全部读取到内存中。一个配额的配置数据和统计数据合并起来作为一个配额项。

102、根据所有文件系统配额中的目录配额生成配额树，配额树的内存管理对象包含两棵内存自平衡二叉查找树，其中第一内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中用户配额的配额项，第二内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中组配额的配额项。

其中，具体地可以参考图2所示，图2中tree0至tree_MAX为文件系统配额中的目录配额生成的配额树。每个配额树的内存管理对象上包含了两棵内存自平衡二叉(AdelsonVelsky Landis，简称AVL)查找树，分别管理该目录上所有的用户配额和组配额，树中的每个结点都是配额项。参考图2中的tree1中的用户配额AVL数和组配额AVL数。

如图2所示，配额在最上层按照配额树的编号组织了一个数组，数组中每个元素是一个配额树的管理结构，而管理结构上又分别保存了两棵AVL树的指针分别指向该目录上的用户配额和组配额。

103、更新内存中的文件系统配额的配额项，将内存中累积更新后的每个文件系统配额的配额项存储至所述存储对象中。

本实施例，通过文件系统配额中的目录配额生成配额树，以便于用户根据所述配额树对文件或目录进行文件系统配额管理，提高了配额的操作效率。

在上述方案基础上，参考图3所示，步骤102中根据所有文件系统配额中的目录配额生成配额树，还可以包括以下步骤：

1021、对配额树进行编号，将配额树对应的编号保存在文件系统的文件的元数据信息及文件系统的目录的元数据信息中。

可以参考图2所示，tree0、tree1即是对配额树进行编号。在文件系统的文件的元数据信息及文件系统的目录的元数据信息中保存该编号，编号和配额树一一对应。

1022、根据配额树对应的编号操作文件或目录。

通过对配额树进行编号，在操作文件或目录时，根据配额树对应的编号操作文件或目录，即可快速知道操作将影响的配额树，也就知道了将影响到的目录配额、用户配额以及组配额。

进一步地，步骤103具体包括：当文件系统配额管理装置检测到对文件或目录的操作时，根据配额树对应的编号对配额树中的配额的统计数据进行更新。

具体地，根据配额树对应的编号对配额树中的配额的统计数据进行更新，可以包括以下步骤：

a、根据配额树对应的编号对配额树进行加锁。

在进行更新时，首先要对配额的统计数据进行加锁，加锁的目的是为了防止在更新统计数据时用户再写入数据，影响到统计数据的准确性。本方案可以通过配额树对应的编号找到相应的配额树，对该配额树中的统计数据进行加锁。

b、更新加锁后的配额树中的配额项中的配额的统计数据。

本方案，在更新配额统计数据时，只需要对相应的配额树进行加锁，然后更新配额统计数据即可。和现有技术中加锁所有的配额相比，本方案提高了效率，并且本方案可以并发执行，而现有技术只能串行执行。

为提高更新效率，根据配额树对应的编号对配额树中的配额的统计数据进行更新，还可以包括：

在预定的时间内内存中更新统计数据的次数或数据量达到预定的阈值时，将预定的时间内更新的文件系统配额的统计数据进行写盘。

其中，先将更新的统计数据读取至内存中，等内存中聚集到预定的时间时，如果更新统计数据的次数或数据量达到预定的阈值，例如更新统计数据的次数达到10000次或者数据量达到100MB，才将内存中的更新的统计数据进行写盘，例如写入文件或目录中。

具体的，本发明提供一种方案，在内存中聚集一定时间的配额统计数据更新后，才将配额统计数据写盘一次。聚集的时间称之为一个事务组(Transaction)。事务组是一个逻辑时间，不是物理时间，最大物理时间由定时器决定(5s)。即这里可以将在预定的时间内内存中更新统计数据的次数定义为一个事务组，事务组时间的另外一个决定因素是：用户提交的数据量多少。若在一个单位时间内，用户提交的数据量过多，则文件系统缓存Cache很快就填满了，此时事务组就需要推进一次(也就是将文件系统Cache的数据写入磁盘)。本发明的方案是：在事务组推进时，才将配额统计数据中，在此期间的更新进行一次统一的写盘处理。

本方案，通过现在内存中多次更新，等达到预定的时间和预定的阀值时，在进行写盘，减少了系统的读取/写入的次数，从而提高了更新效率。

由于统计数据是，将预定的时间内更新的在内存中多次更新后才进行写盘，如果在内存更新完成但是还没来得及写盘的时候，系统掉电，那么内存中的统计数据将全部丢失，则不能保证配额的统计数据的一致性，为解决上述问题，在配额的统计数据进行写盘之前，还可以包括以下步骤：

a、通知对象管理层将内存中更新的文件系统配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志，以便在系统掉电时，所述对象管理层将所述文件操作日志进行保电处理。

其中，文件操作日志用于记录操作中的变化，例如增加的操作或减少的操作等。将内存中更新的配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志，可以记录更新的配额的统计数据的更新过程。

例如，通常为，将文件操作日志通过保电装置写入保险箱盘。

b、在系统重新上电时，从经过保电处理的文件操作日志更新配额的统计数据。

具体地，参考图4，图4为本发明实施例提供的一种更新配额的统计数据的流程示意图。如图4所示，可以包括以下步骤：

401、用户设备向协议封装设备发送IO请求。

402、协议封装设备将IO请求发送到协议适配层。

403、协议适配层将用户请求转换为对象操作指令，并提交到对象管理层。

404、如果是影响配额的对象操作，则通知文件系统配额管理装置进行配额的检查及更新。

405、文件系统配额管理装置首先对操作进行配额检查，发现空间硬配额或文件数硬配额会超出，则返回检查不通过，否则执行步骤406。

406、配额检查通过后，文件系统配额管理装置在内存中对配额的统计数据进行更新，然后返回更新完毕响应至对象管理层，以便于通知对象管理层将内存中更新的配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志。

具体地，参考上述方案，步骤406还包括：在预定的时间内内存中更新统计数据的次数或数据量达到预定的阈值时，将预定的时间内更新的配额的统计数据进行写盘。

407、对象管理层生成文件操作日志，并提交到日志模块进行保电处理，其中包含了内存中更新的配额的统计数据。

408、对象管理层接收日志模块返回的日志提交成功响应；

步骤408之后，协议适配层将对象操作指令再向下层的I/O(INPUT/OUTPUT，输入/输出)接口传递，步骤408不在此图展示。

409、对象管理层将处理结果逐层向上返回，最终返回给用户。

本方案，通过将内存中更新的配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志，在系统掉电时，将文件操作日志进行保电处理，在系统重新上电时，从经过保电处理的文件操作日志更新配额的统计数据，可以保证即使在系统掉电的情况下也能保证配额的统计数据的可靠性。

在上述方案基础上，进一步地，在关闭配额时，如果有配额的统计数据需要更新，则对配额的统计数据进行更新。

基于上述方案，更新配额的统计数据对系统影响较小，因此在关闭配额时，可以不做配额检查，仍然更新配额的统计数据。本方案的有益效果是：在开启配额时，不需要扫描整个文件系统，就可以知道配额的统计数据，可以立即正确地限制配额的资源的使用。生效一个新建的配额项，也不需要扫描整个文件系统，从而进一步提高了配额的操作效率。

进一步地，步骤103中，将内存中累积更新后的每个文件系统配额的配额项存储至所述存储对象中，可以包括：

将更新后的每个文件系统配额的配额项中的配置数据以内部文件的形式存储至存储对象中。

其中，内部文件不被用户可见，也不被用户直接操作，用户只能通过配额的设置、查询、删除等命令对文件系统配额的配额项中的配置数据进行相应的操作。

具体地，由于内部文件不被用户可见，本发明还提供了对配置数据的操作方法，包括：

a、接收对每个文件系统配额的配额项的配置数据的操作命令。

b、根据操作命令对配置数据执行对应的操作，操作至少包括：设置、删除或查询等。

其中，当执行设置或者删除操作时，由于涉及到配置项的改变，需要对配置数据进行更新，而进行查询时，不对配置数据进行更新。

本方案，通过将配置项中的配置数据以内部文件的形式保存，提高了配额的安全性。

进一步可选地，将更新后的每个文件系统配额的配额项中的配置数据以内部文件的形式存储至存储对象中，具体实现方式包括：

a、根据所有文件系统配额中的目录配额确定每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属。

其中，目录归属是指所保存的目录。

b、根据每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属及类型，将每个文件系统配额的配额项的配置数据分别以不同的内部文件存储至存储对象中。

其中，文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属是指该配置数据所保存的目录，文件系统配额的配额项的配置数据的类型通常包括：目录配额、组配额和用户配额。按照上述目录归属和类型的不同，分别保存在不同的内部文件中。

例如，将目录配额保存在同一个内部文件中，参考表2所示。

表2保存目录配额的内部文件示意图

再例如表3所示的用户配额的内部文件示意图，表3中的用户配额是指文件系统级别，即设置到文件系统根目录FS1上。用户配额也可以设置到目录级别，即一级目录dir1，参考表4所示。表5为保存组配额的内部文件示意图，其中该组配额是指目录级别的组目录。组配额与用户配额一样，既可以在文件系统级别设置，也可以在一级目录设置。文件系统级别与此类似，不再赘述。

表3保存用户配额的内部文件示意图(文件系统级别)

表4保存用户配额的内部文件示意图(目录级别)

表5保存组配额的内部文件示意图(目录级别)

本方案，通过将配置数据按目录归属及类型区分，分别保存于不同的内部对象中，保证了即使出现某个对象损坏，也不会影响到其他对象的配置数据，最小程度减少了数据损坏的影响。另外，在查找配额的配置数据时，不需要遍历所有配置数据，只需根据其归属的目录以及类型，直接在相应的内部对象上查找即可，提高了查找性能。

图5为本发明实施例提供的一种文件系统配额管理装置的结构示意图，该装置用于执行上述文件系统配额管理文件方法，参考图5所示，该装置主要包括：获取单元51、生成单元52和更新单元53。

其中，获取单元51，在文件系统加载时，用于从存储对象中获取每个文件系统配额的配额项，配额项包括文件系统配额的配置数据和统计数据。

生成单元52，用于根据所有文件系统配额中的目录配额生成配额树，所述配额树的内存管理对象包含两棵内存自平衡二叉查找树，其中第一内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中通过获取单元51获取的用户配额的配额项，第二内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中通过获取单元51获取的组配额的配额项。

更新单元53，用于更新获取单元51获取的文件系统配额的配额项，将更新后的每个文件系统配额的配额项存储至存储对象中。

本实施例，通过文件系统配额中的目录配额生成配额树，以便于用户根据所述配额树对文件或目录进行文件系统配额管理，提高了配额的操作效率。

在上述方案基础上，生成单元52，还可以包括：编号子单元521和操作子单元522。参考图6，图6为本发明又一实施例提供的一种文件系统配额管理装置的结构示意图。

其中，编号子单元521，用于对配额树进行编号，将配额树对应的编号保存在文件系统的文件的元数据信息及文件系统的目录的元数据信息中。

操作子单元522，根据编号子单元521生成的配额树对应的编号操作文件或目录。

通过对配额树进行编号，在操作文件或目录时，根据配额树对应的编号操作文件或目录，即可快速知道操作将影响的配额树，也就知道了将影响到的目录配额、用户配额以及组配额。

在上述方案基础上，进一步地，更新单元53具体用于：在检测到对文件或目录的操作时，根据配额树对应的编号对配额树中的配额的统计数据进行更新。参考图7所示。

具体地，更新单元53，可以包括：加锁子单元531和更新子单元532。

其中，加锁子单元531，用于根据配额树对应的编号对配额树进行加锁。

更新子单元532，用于更新通过加锁子单元531加锁后的配额树中的配额项中的配额的统计数据。

在进行更新时，首先要对配额的统计数据进行加锁，加锁的目的是为了防止在更新统计数据时用户再写入数据，影响到统计数据的准确性。本方案可以通过配额树对应的编号找到相应的配额树，对该配额树中的统计数据进行加锁。在更新配额统计数据时，只需要对相应的配额树进行加锁，然后更新配额统计数据即可。和现有技术中加锁所有的配额相比，本方案提高了效率，并且本方案可以并发执行，而现有技术只能串行执行。

为提高更新效率，更新单元53，还可以具体用于：在预定的时间内内存中更新统计数据的次数或数据量达到预定的阈值时，将预定的时间内更新的文件系统配额的统计数据进行写盘。

其中，先将更新的统计数据读取至内存中，等内存中聚集到预定的时间时，如果更新统计数据的次数达到预定的阈值，例如更新统计数据的次数达到10000次或者数据量达到100MB，才将内存中的更新的统计数据进行写盘，例如写入文件或目录中。

本方案，通过现在内存中多次更新，等达到预定的时间和预定的阀值时，在进行写盘，减少了系统的读取/写入的次数，从而提高了更新效率。

由于统计数据是，将预定的时间内更新的在内存中多次更新后才进行写盘，如果在内存更新完成但是还没来得及写盘的时候，系统掉电，那么内存中的统计数据将全部丢失，则不能保证配额的统计数据的一致性，为解决上述问题，更新单元可以包括通知子单元533和恢复子单元534。如图8所示，图8为本发明另一实施例提供的一种文件系统配额管理装置中的更新单元的结构示意图。

其中，通知子单元533，用于通知对象管理层将内存中更新的文件系统配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志，以便在系统掉电时，对象管理层将所述文件操作日志进行保电处理；

恢复子单元534，用于在系统重新上电时，从经过保电处理的文件操作日志恢复配额的统计数据。

本方案，通过将内存中更新的配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志，在系统掉电时，将文件操作日志进行保电处理，在系统重新上电时，从经过保电处理的文件操作日志更新配额的统计数据，可以保证即使在系统掉电的情况下也能保证配额的统计数据的可靠性。

该文件系统配额管理装置的更新单元还用于：在关闭配额时，如果有配额的统计数据需要更新，则对配额的统计数据进行更新。

基于上述方案，更新配额的统计数据对系统影响较小，因此在关闭配额时，可以不做配额检查，仍然更新配额的统计数据。本方案的有益效果是：在开启配额时，不需要扫描整个文件系统，就可以知道配额的统计数据，可以立即正确地限制配额的资源的使用。生效一个新建的配额项，也不需要扫描整个文件系统，从而进一步提高了配额的操作效率。

进一步地可选地，更新单元53，具体用于：

将更新后的每个文件系统配额的配额项中的配置数据以内部文件的形式存储至存储对象中。

其中，本实施例的存储对象主要包括内部文件，内部文件不被用户可见，也不被用户直接操作，用户只能通过配额的设置、查询、删除等命令对文件系统配额的配额项中的配置数据进行相应的操作。

具体地，由于内部文件不被用户可见。文件系统配额管理装置还可以包括：接收单元54和操作单元55。参考图9。

首先，接收单元54接收对每个文件系统配额的配额项的配置数据的操作命令。然后操作单元55根据操作命令对配置数据执行对应的操作，操作至少包括：设置、删除或查询等。

本方案，通过将配置项中的配置数据以内部文件的形式保存，提高了配额的安全性。

进一步可选地，更新单元53，可以包括：确定子单元535和保存子单元536。

其中，确定子单元535，用于根据所有文件系统配额中的目录配额确定每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属；

保存子单元536，用于根据每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属及类型，将每个文件系统配额的配额项的配置数据分别以不同的内部文件存储至存储对象中。

本方案，通过将配置数据按目录归属及类型区分，分别保存于不同的内部对象中，保证了即使出现某个对象损坏，也不会影响到其他对象的配置数据，最小程度减少了数据损坏的影响。另外，在查找配额的配置数据时，不需要遍历所有配置数据，只需根据其归属的目录以及类型，直接在相应的内部对象上查找即可，提高了查找性能。

图10为本发明又一实施例提供的一种文件系统配额管理装置的结构示意图。该文件系统配额管理装置用于实现上述方法实施例提供的文件系统配额管理方法，当然该文件系统配额管理装置可以为计算机或计算机上的功能实体，包括至少一个处理器61、存储器62、及总线63，总线63用于实现处理器61、存储器62之间的连接及通信，存储器62用于存储处理器61执行的程序代码及数据，

该总线63可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry Standard Architecture，简称为EISA)总线等，此处并不限定。该总线63可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。其中：

存储器62用于存储数据或可执行程序代码，其中程序代码包括计算机操作指令，具体可以为：操作系统、应用程序等。存储器62可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

处理器61可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

处理器61用于通过执行存储器62中的程序代码实现上述实施例中的虚拟资源分配方法，具体包括：

在文件系统加载时，从存储对象中获取每个文件系统配额的配额项，配额项包括文件系统配额的配置数据和统计数据；

根据所有文件系统配额中的目录配额生成配额树，配额树的内存管理对象包含两棵内存自平衡二叉查找树，其中第一内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中用户配额的配额项，第二内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中组配额的配额项；

更新配额项，将更新后的每个文件系统配额的配额项存储至存储对象中。

本实施例，通过文件系统配额中的目录配额生成配额树，以便于用户根据所述配额树对文件或目录进行文件系统配额管理，提高了配额的操作效率。

在上述方案基础上，处理器61，还用于：

对配额树进行编号，将配额树对应的编号保存在文件系统的文件的元数据信息及文件系统的目录的元数据信息中；

根据配额树对应的编号操作文件或目录。

通过对配额树进行编号，在操作文件或目录时，根据配额树对应的编号操作文件或目录，即可快速知道操作将影响的配额树，也就知道了将影响到的目录配额、用户配额以及组配额。

进一步地，处理器61，还用于：

检测到对文件或目录的操作时，根据配额树对应的编号对配额树中的配额的统计数据进行更新。

具体地，处理器61在用于根据配额树对应的编号对配额树中的配额的统计数据进行更新时，具体用于：

根据配额树对应的编号对配额树进行加锁；

更新加锁后的配额树中的配额项中的配额的统计数据。

在进行更新时，首先要对配额的统计数据进行加锁，加锁的目的是为了防止在更新统计数据时用户再写入数据，影响到统计数据的准确性。本方案可以通过配额树对应的编号找到相应的配额树，对该配额树中的统计数据进行加锁。

本方案，在更新配额统计数据时，只需要对相应的配额树进行加锁，然后更新配额统计数据即可。和现有技术中加锁所有的配额相比，本方案提高了效率，并且本方案可以并发执行，而现有技术只能串行执行。

为提高更新效率，根据配额树对应的编号对配额树中的配额的统计数据进行更新时，处理器61还可以优选：

在预定的时间内内存中更新统计数据的次数或数据量达到预定的阈值时，将预定的时间内更新的配额的统计数据进行写盘。

其中，先将更新的统计数据读取至内存中，等内存中聚集到预定的时间时，如果更新统计数据的次数达到预定的阈值，例如更新统计数据的次数达到10000次或者100MB，才将内存中的更新的统计数据进行写盘，例如写入文件或目录中。

本方案，通过现在内存中多次更新，等达到预定的时间和预定的阀值时，在进行写盘，减少了系统的读取/写入的次数，从而提高了更新效率。

由于统计数据是，将预定的时间内更新的在内存中多次更新后才进行写盘，如果在内存更新完成但是还没来得及写盘的时候，系统掉电，那么内存中的统计数据将全部丢失，则不能保证配额的统计数据的一致性，为解决上述问题，在配额的统计数据进行写盘之前，处理器61，还用于：

通知对象管理层将内存中更新的配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志，以便在系统掉电时，对象管理层将文件操作日志进行保电处理；

在系统重新上电时，从经过保电处理的文件操作日志恢复配额的统计数据。

本方案，通过将内存中更新的配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志，在系统掉电时，将文件操作日志进行保电处理，在系统重新上电时，从经过保电处理的文件操作日志更新配额的统计数据，可以保证即使在系统掉电的情况下也能保证配额的统计数据的可靠性。

在上述方案基础上，进一步地，处理器61还用于：

在关闭配额时，如果有配额的统计数据需要更新，则对配额的统计数据进行更新。

基于上述方案，更新配额的统计数据对系统影响较小，因此在关闭配额时，可以不做配额检查，仍然更新配额的统计数据。本方案的有益效果是：在开启配额时，不需要扫描整个文件系统，就可以知道配额的统计数据，可以立即正确地限制配额的资源的使用。生效一个新建的配额项，也不需要扫描整个文件系统，从而进一步提高了配额的操作效率。

进一步地，处理器61用于：

将更新后的每个文件系统配额的配额项中的配置数据以内部文件的形式存储至存储对象中。

其中，本实施例的存储对象主要包括内部文件，内部文件不被用户可见，也不被用户直接操作，用户只能通过配额的设置、查询、删除等命令对文件系统配额的配额项中的配置数据进行相应的操作。

具体地，由于内部文件不被用户可见,处理器61还需要：

接收对每个文件系统配额的配额项的配置数据的操作命令；

根据操作命令对配置数据执行对应的操作，操作至少包括：设置、删除或查询等。

本方案，通过将配置项中的配置数据以内部文件的形式保存，提高了配额的安全性。

进一步可选地，处理器61可以用于：

根据所有文件系统配额中的目录配额确定每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属；

根据每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属及类型，将每个文件系统配额的配额项的配置数据分别以不同的内部文件存储至所述存储对象中。

本方案，通过将配置数据按目录归属及类型区分，分别保存于不同的内部对象中，保证了即使出现某个对象损坏，也不会影响到其他对象的配置数据，最小程度减少了数据损坏的影响。另外，在查找配额的配置数据时，不需要遍历所有配置数据，只需根据其归属的目录以及类型，直接在相应的内部对象上查找即可，提高了查找性能。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以用硬件实现，或固件实现，或它们的组合方式来实现。当使用软件实现时，可以将上述功能存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。以此为例但不限于：计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。此外。任何连接可以适当的成为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或者其他远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所属介质的定影中。如本发明所使用的，盘(Disk)和碟(disc)包括压缩光碟(CD)、激光碟、光碟、数字通用光碟(DVD)、软盘和蓝光光碟，其中盘通常磁性的复制数据，而碟则用激光来光学的复制数据。上面的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。

图11为本发明实施例提供的一种文件系统配额管理系统的结构示意图。该系统主要包括上述实施例的文件系统配额管理装置和用户应用装置，参考图11中的文件系统配额管理装置111和用户应用装置112。

文件系统配额管理装置111，主要负责处理文件系统中与配额相关的事务。例如，处理配额配置数据的保存和查询、删除等；在文件操作时，进行配额的检查及更新；把配额的配置数据和统计数据，进行统一的组织和管理。

最终，文件系统中的数据通过驱动写入存储对象中。

用户应用装置112主要负责用户侧的处理。例如，用户发出的IO请求经过TCP/IP网络，进入存储服务器。在服务器上，IO请求数据包经协议层以及协议适配层的处理后，转化为内部文件操作，从而进入对象管理层。对象管理层主要负责用户应用装置112和文件系统配额管理装置111的信息交互，例如将IO请求发送给文件系统配额管理装置，文件系统配额管理装置接收到该IO请求后，根据该IO请求的具体需求，例如更新配额的统计数据等，进行相应的配额操作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种文件系统配额管理方法，其特征在于，包括：

在文件系统加载时，从存储对象中将每个文件系统配额的配额项读入内存，所述配额项包括所述文件系统配额的配置数据和统计数据；

根据所有文件系统配额中的目录配额生成配额树，所述配额树的内存管理对象包含两棵内存自平衡二叉查找树，其中第一内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中所述目录配额对应的目录上用户配额的配额项，第二内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中所述目录配额对应的目录上组配额的配额项；

更新内存中的文件系统配额的配额项，将内存中累积更新后的每个文件系统配额的配额项存储至所述存储对象中；

其中，所述更新内存中的所述配额项包括：确定需要更新的配额项所对应的至少一棵配额树，对所述至少一棵配额树进行加锁，更新加锁后的配额树中的配额项中的配额的统计数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所有文件系统配额中的目录配额生成配额树，还包括：

对所述配额树进行编号，将所述配额树对应的编号保存在文件系统的文件的元数据信息及文件系统的目录的元数据信息中；

根据所述配额树对应的编号操作文件或目录。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述更新内存中的文件系统配额的配额项，包括：

检测到对文件或目录的操作，根据所述配额树对应的编号对所述配额树中的配额的统计数据进行更新。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将内存中累积更新后的每个文件系统配额的配额项存储至所述存储对象中包括：

在预定的时间内内存中更新统计数据的次数或数据量达到预定的阈值时，将所述预定的时间内更新的文件系统配额的统计数据进行写盘。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述预定的时间内更新的文件系统配额的统计数据进行写盘之前，还包括：

通知对象管理层将内存中更新的文件系统配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志，以便在系统掉电时，所述对象管理层将所述文件操作日志进行保电处理；

在系统重新上电时，从经过保电处理的所述文件操作日志恢复配额的统计数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在关闭配额时，如果有配额的统计数据需要更新，则对配额的统计数据进行更新。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将内存中累积更新后的每个文件系统配额的配额项存储至所述存储对象中，包括：

将更新后的所述每个文件系统配额的配额项中的配置数据以内部文件的形式存储至所述存储对象中。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将更新后的所述每个文件系统配额的配额项中的配置数据以内部文件的形式存储至所述存储对象中，包括：

根据所有文件系统配额中的目录配额确定所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属；

根据所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属及类型，将所述每个文件系统配额的配额项的配置数据分别以不同的内部文件存储至所述存储对象中。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收对所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的操作命令；

根据所述操作命令对所述配置数据执行对应的操作，所述操作至少包括：设置、删除、查询。

10.一种文件系统配额管理装置，其特征在于，包括：

获取单元，在文件系统加载时，用于在存储对象中将每个文件系统配额的配额项读入内存，所述配额项包括所述文件系统配额的配置数据和统计数据；

生成单元，用于根据所有文件系统配额中的目录配额生成配额树，所述配额树的内存管理对象包含两棵内存自平衡二叉查找树，其中第一内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中通过所述获取单元获取的所述目录配额对应的目录上用户配额的配额项，第二内存自平衡二叉查找树用于管理所有文件系统配额中通过所述获取单元获取的所述目录配额对应的目录上组配额的配额项；

更新单元，用于更新内存中的文件系统配额的配额项，将内存中累积更新后的每个文件系统配额的配额项存储至所述存储对象中；

其中所述更新单元具体用于确定需要更新的配额项所对应的至少一棵配额树，对所述至少一棵配额树进行加锁，更新加锁后的配额树中的配额项中的配额的统计数据。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述生成单元，还包括：

编号子单元，用于对所述配额树进行编号，将所述配额树对应的编号保存在文件系统的文件的元数据信息及文件系统的目录的元数据信息中；

操作子单元，用于根据所述编号子单元生成的配额树对应的编号操作文件或目录。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述更新单元具体用于：在检测到对文件或目录的操作时，根据所述配额树对应的编号对所述配额树中的配额的统计数据进行更新。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述更新单元具体用于：在预定的时间内内存中更新统计数据的次数或数据量达到预定的阈值时，将所述预定的时间内更新的文件系统配额的统计数据进行写盘。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述更新单元，还包括：

通知子单元，用于通知对象管理层将内存中更新的文件系统配额的统计数据的更新信息写入文件操作日志，以便在系统掉电时，所述对象管理层将所述文件操作日志进行保电处理；

恢复子单元，用于在系统重新上电时，从经过保电处理的所述文件操作日志恢复配额的统计数据。

15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述更新单元还用于：

在关闭配额时，如果有配额的统计数据需要更新，则对配额的统计数据进行更新。

16.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述更新单元，具体用于：将更新后的所述每个文件系统配额的配额项中的配置数据以内部文件的形式存储至所述存储对象中。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述更新单元，包括：

确定子单元，用于根据所有文件系统配额中的目录配额确定所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属；

保存子单元，用于根据所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的目录归属及类型，将所述每个文件系统配额的配额项的配置数据分别以不同的内部文件存储至所述存储对象中。

18.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

接收单元，用于接收对所述每个文件系统配额的配额项的配置数据的操作命令；

操作单元，用于根据所述操作命令对所述配置数据执行对应的操作，所述操作至少包括：设置、删除、查询。

19.一种文件系统配额管理系统，其特征在于，包括文件系统配额管理装置，所述文件系统配额管理装置为权利要求10-18任一项所述的文件系统配额管理装置。