CN103984641A - 一种基于精简配置技术的存储空间回收方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于精简配置技术的存储空间回收方法及其装置，其中，所述方法由位于文件系统与存储设备之间的支持精简配置技术的中间设备执行，其中，所述文件系统支持Trim指令，所述方法包括：与文件系统进行交互，使得文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备；接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令，所述第一Trim指令包括需要回收的逻辑块地址信息；根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间。通过上述方式，本申请能够实现存储空间回收时，无需耗费大量资源。

Description

一种基于精简配置技术的存储空间回收方法及其装置

技术领域

本申请涉及存储技术领域，特别是涉及一种基于精简配置技术的存储空间回收方法及其装置。

背景技术

自动精简配置(英文：Thin-Probisioning)技术是一项容量分配技术，其按照实际需求分配存储资源。当应用程序或者文件系统释放申请的空间，存储系统应回收释放的空间。

现有对自动精简配置的存储空间回收的技术中，一般采用以下两种方法：(1)零页回收，在应用程序或者文件系统释放空间时，将存储设备上需要释放的空间中写入0x0。当存储设备对存储空间进行检测，当检测到某个页面(英文：page)的内容全为0x0时，则将该页面进行回收。(2)通过应用数据的在线迁移和整理实现空间回收，通过对文件系统中的有效数据进行迁移，并整理到连续的存储空间中，实现同步的空间回收。

然而，上述方法(1)在释放空间时，对释放的空间均写入零数据，造成极大的输入/输出(英文：Input/Output，简称IO)资源的耗费；上述方法(2)要实现空间回收，则需要对存储空间中的数据进行大量迁移，同样也存在资源的大量耗费。故，现有空间回收方法均存在需要耗费大量资源的问题。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种基于精简配置技术的存储空间回收方法及其装置，能够实现存储空间回收时，无需耗费大量资源。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于精简配置技术的存储空间回收方法，由位于文件系统与存储设备之间的支持精简配置技术的中间设备执行，其中，所述文件系统支持Trim指令，所述方法包括：

与所述文件系统进行交互，使得所述文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备；

接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令，所述第一Trim指令包括需要回收的逻辑块地址信息；

根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间的步骤包括：

从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息；

删除所述需回收的逻辑块地址在逻辑-物理地址映射表中的映射关系，其中，所述逻辑-物理地址映射表用于记录存储数据的逻辑块地址与在所述存储设备的物理块地址之间的映射关系。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息的步骤之后还包括：

根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址；

判断所述物理块地址是否属于所述存储设备中的固态硬盘SSD的地址；

如果属于，则将所述物理块地址发送给所述固态硬盘SSD，以使所述固态硬盘SSD擦除所述物理块地址指向的物理块。

结合第一方面，或者第一方面第一至第二种任意一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令的步骤包括：

接收所述文件系统在删除文件后发送的块的输入和输出BIO，获得所述BIO中用于回收存储空间的第一Trim指令。

结合第一方面，或者第一方面第一至第三种任意一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，使得文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备的步骤包括：

接收所述文件系统发送的询问是否支持Trim指令的指令；

根据所述指令向所述文件系统发送提示支持Trim指令的应答，使得文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备。

第二方面，本发明实施例提供了一种中间设备，设置在文件系统与存储设备之间，并支持精简配置技术，其中，所述文件系统支持Trim指令，

所述中间设备包括交互模块、接收模块和回收模块，

所述交互模块用于与文件系统进行交互，使得文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备；

所述接收模块用于接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令，并将所述第一Trim指令发送给回收模块，所述第一Trim指令包括需要回收的逻辑块地址信息；

所述回收模块用于根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间。

在第二方面的第一种可能的实现方式中，

所述获得单元用于从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息，并将所述需回收的逻辑块地址信息发送给删除单元；

所述删除单元用于删除所述需回收的逻辑块地址在逻辑-物理地址映射表中的映射关系，其中，所述逻辑-物理地址映射表用于记录存储数据的逻辑块地址与在所述存储设备的物理块地址之间的映射关系。

结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述存储设备包括固态硬件SSD，

所述查找单元用于根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址，并将所述物理块地址发送给所述判断单元；

所述判断单元用于判断所述物理块地址是否属于所述存储设备中的固态硬盘SSD的地址，并将判断结果发送给第一发送单元；

所述第一发送单元用于在所述物理块地址属于固态硬盘SSD的地址时，将所述物理块地址发送给所述固态硬盘SSD，以使所述固态硬盘SSD擦除所述物理块地址指向的物理块。

结合第二方面，或者第二方面第一至第二种任意一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，获得所述BIO中用于回收存储空间的第一Trim指令。

结合第二方面，或者第二方面第一至第三种任意一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，

所述接收单元用于接收所述文件系统发送的询问是否支持Trim指令的指令，并将所述指令发送给所述第二发送单元；

所述第二发送单元用于根据所述指令向所述文件系统发送提示支持Trim指令的应答，使得文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机系统，包括处理器、内存以及存储设备，所述内存用于存储从所述存储设备中加载进来的程序，所述处理器用于读取所述内存中的程序来运行操作系统，所述操作系统包括支持Trim指令的文件系统，所述处理器还用于运行位于所述操作系统中的驱动层中的中间设备模块，通过所述中间设备模块来执行以下方法：

与所述文件系统进行交互，使得所述文件系统感知到所述中间设备模块为支持Trim指令的设备；

接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令，所述第一Trim指令包括需要回收的逻辑块地址信息；

根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间。

在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间的步骤包括：

从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息；

删除所述需回收的逻辑块地址在逻辑-物理地址映射表中的映射关系，其中，所述逻辑-物理地址映射表用于记录存储数据的逻辑块地址与在所述存储设备的物理块地址之间的映射关系。

结合第三方面第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述存储设备包括固态硬件SSD，所述从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息的步骤之后还包括：

根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址；

判断所述物理块地址是否属于所述存储设备中的固态硬盘SSD的地址；

如果属于，则将所述物理块地址发送给所述固态硬盘SSD，以使所述固态硬盘SSD擦除所述物理块地址指向的物理块。

结合第三方面，或者第三方面第一至第二种任意一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令的步骤包括：

接收所述文件系统在删除文件后发送的块的输入和输出BIO，获得所述BIO中用于回收存储空间的第一Trim指令。

结合第三方面，或者第三方面第一至第三种任意一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，使得文件系统感知到所述中间设备模块为支持Trim指令的设备的步骤包括：

接收所述文件系统发送的询问是否支持Trim指令的指令；

根据所述指令向所述文件系统发送提示支持Trim指令的应答，使得文件系统感知到所述中间设备模块为支持Trim指令的设备。

区别于现有技术，本申请先虚拟出一个能够支持Trim指令的中间设备，在需要对存储空间进行回收时，通过Trim指令，将需要回收的逻辑块地址信息发送给中间设备，使得管理存储空间的中间设备能够直接根据逻辑块地址信息，对相应的逻辑块进行回收，进而实现对存储设备相应存储空间的回收，中间设备直接根据逻辑块地址对存储空间回收，无需对存储空间写入数据以提示回收，也不无对存储空间上的数据进行迁移，故避免了耗费大量资源。

附图说明

图1是本申请基于精简配置技术的存储空间回收方法一实施方式的流程图；

图2是本申请基于精简配置技术的存储空间回收方法另一实施方式的流程图；

图3是本申请计算机系统一实施方式的结构示意图；

图4是本申请计算机系统另一实施方式的结构示意图；

图5是本申请计算机系统再一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式进行说明。

请参阅图1，图1是本申请基于精简配置技术的存储空间回收方法一实施方式的流程图。本实施方式中，所述方法由位于文件系统与存储设备之间的支持精简配置技术的中间设备执行，其中，所述文件系统支持Trim指令，具体所述方法包括：

S101：中间设备与文件系统进行交互，使得文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备。

本申请方法可用于基于精简配置技术的装置。本实施方式以基于精简配置技术的计算机系统为例，所述计算机系统可以包括位于硬件层的存储设备、位于操作系统中的文件系统以及位于操作系统中的驱动层中的中间设备，中间设备在系统中的层次位于文件系统与存储设备之间。所述存储设备为用于存储数据且速度相对于内存较慢的非易失性存储设备，典型的如基于磁技术进行数据保存的传统硬盘以及新兴的固态硬盘(Solid State Disk，简称SSD)等。存储设备可以只包括传统硬盘或者SSD，或者也可以两者混用。另外，存储设备未必设置在计算机系统内部，还可为外部设备，并通过接口接入计算机系统。所述文件系统用于管理存储数据的逻辑块的地址，以对所述数据的存储进行组织和分配。所述中间设备处于块设备层，支持精简配置技术，用于将所述存储设备的物理存储空间对应映射在逻辑块上，形成虚拟的资源池，通过管理所述资源池的逻辑块来管理所述存储设备的存储空间，并为位于上层的文件系统的数据按需分配存储空间。

中间设备在执行回收存储空间前，先与文件系统进行交互，以使文件系统会检测到中间设备是否支持Trim指令。例如，文件系统向中间设备发送预设的Trim指令以询问是否支持Trim指令，中间设备接收该询问指令，如果自身支持Trim指令，则根据该询问指令向文件系统作发送应答消息，文件系统如果收到该应答则确定所述中间设备为支持Trim指令的设备。

其中，所述Trim为数据管理指令集(DATA MANAGEMENT SET，简称DMS)命令的子命令，当所述DMS的feature属性的最低位置1时，即为Trim指令。

S102：中间设备接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令，所述第一Trim指令包括需要回收的逻辑块地址信息。

例如，文件系统在在删除文件时，获取删除的文件的逻辑块地址作为需回收的逻辑块地址，并根据所述逻辑块地址生成并下发出第一Trim指令，以提示回收存储空间。中间设备在检测到所述文件系统下发用于回收存储空间的第一Trim指令时，获取所述第一Trim指令。其中，所述第一Trim指令包括需回收的逻辑块地址(Logic Block Address，简称LBA)信息，如删除文件所在扇区起始地址和扇区数目。

S103：中间设备根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间。

例如，所述中间设备对所述第一Trim指令进行解析，得到所述第一Trim指令中的逻辑块地址信息，并根据该逻辑块地址信息执行精简配置技术中的存储空间回收，如回收所述逻辑块地址指向的逻辑块，具体如删除所述逻辑块地址指向的逻辑块与存储设备的存储空间之间的映射关系，实现逻辑块的回收。由于文件系统中文件的存储地址信息为逻辑块地址信息，经由中间设备根据对应逻辑块与存储设备的存储空间之间的映射关系，实现对文件的实际存储空间的分配，故在回收对应逻辑块后，存储在所述逻辑块映射的存储空间中的数据即为无效数据，即所述存储空间处于空闲状态，使得文件系统根据所述映射表后可知所述存储空间可再使用，即实现了存储空间的回收。

本实施方式，文件系统在获得回收指令时，发送包括需回收对的逻辑块地址的第一Trim指令，使得中间设备能够根据Trim指令中的逻辑块地址回收逻辑块，实现存储空间的回收，所述中间设备直接获取需回收的逻辑块地址以实现回收，无需对需回收的存储空间写入数据、或进行数据迁移，故避免了耗费大量资源，且保证了回收空间的准确性，同时，文件系统在删除文件后，即下发Trim指令实现回收，具有很高的实时性。另外，由于文件系统均支持Trim指令，故无需针对文件系统进行特别的设计支持。而且，本实施方式通过驱动层的中间设备进行识别Trim指令，实现利用Trim指令进行存储空间的回收，无需受到存储设备是否能够识别Trim指令的限制，保证了该回收方法兼容性高，具有普遍适用性。

请参阅图2，图2是本申请存储空间回收的方法另一实施方式的流程图。本实施方式中，所述方法由位于文件系统与存储设备之间的支持精简配置技术的中间设备执行，其中，所述文件系统支持Trim指令，中间设备设置在如上面实施方式所述的计算机系统中。具体所述方法包括：

S201：中间设备接收所述文件系统发送的询问是否支持Trim指令的指令。

具体，在中间设备执行存储空间回收前，文件系统先向中间设备发送询问指令，以询问中间设备是否支持Trim指令。中间设备接收所述文件系统发送的询问指令。

S202：中间设备根据所述指令向所述文件系统发送提示支持Trim指令的应答，使得文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备。

例如，中间设备在接收到文件系统发送的询问指令后，如果确定自身支持Trim指令，则向文件系统做出应答，以提示支持Trim指令。文件系统接收到中间设备发送的应答后，则确定中间设备支持Trim指令，并启动在删除文件时，可向中间设备发送Trim指令以回收存储空间的机制。如果中间设备不支持Trim指令，则提醒用户不支持Trim指令进行回收，或者采用其他存储空间回收机制，如零页回收、通过应用数据的在线迁移和整理实现空间回收方法等。

S203：中间设备接收所述文件系统在删除文件后发送的块的输入和输出BIO，获得所述BIO中用于回收存储空间的第一Trim指令。

例如，文件系统在检测到删除文件时，获取所述数据的逻辑块地址信息，如删除的文件所在的起始扇区地址和扇区大小，或删除的文件所在的起始扇区地址和结束扇区地址，作为需回收的逻辑块地址信息，并将所述逻辑块地址信息记载在Trim指令中。文件系统将包括逻辑块地址信息的第一Trim指令打包成输入和输出(Block Input Output，简称BIO)结构，通过所述下发所述BIO，实现下发所述第一Trim指令，其中，所述BIO设置有回收标记，以表示所述BIO为回收类BIO，且所述BIO携带包括回收信息的第一Trim指令。

中间设备接收到文件系统下发的BIO后，判断所述BIO是否有回收标记，如果没有，则表示所述BIO不为回收类BIO，并结束流程。如果有，则表示所述BIO为回收类BIO，所述中间设备从BIO中获取到第一Trim指令。

需要说明的是，文件系统并不限定Trim指令打包成BIO，在其他实施方式中，文件系统还可将Trim指令打包成其他结构进行下发，在此不作限定。

S204：中间设备从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息。

所述中间设备获取到BIO中的第一Trim指令后，对所述第一Trim指令进行解析，获得需要回收的逻辑块地址信息，如被删除文件所在的起始扇区地址和扇区大小，根据所述扇区与逻辑块间的大小关系，计算得到需回收的逻辑块起始地址和逻辑块数。

S205：中间设备根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址(Physics Block Address，简称PBA)。

所述中间设备中设置有逻辑-物理地址映射表，如哈希表，所述逻辑-物理地址映射表记录了文件的逻辑块地址与存储设备的物理块地址(即存储空间在存储设备中的实际地址)间的映射关系，通过所述映射关系实现对文件的实际存储空间的分配。

本实施方式中，所述存储设备包括SSD，由于SSD本身具有识别Trim指令，并根据Trim指令回收存储空间的特性。故为了实现不但回收逻辑存储空间，还回收实际物理存储空间，中间设备在获取需回收的逻辑块地址信息后，根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，即可查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址。

S206：所述中间设备判断所述物理块地址是否属于所述存储设备中的SSD的地址。

优化地，在查找到需回收的逻辑块地址指向的物理块地址后，所述中间设备判断查找到的物理块地址是否属于所述存储设备中SSD的存储空间地址，如果属于，则执行S207，如果不属于则直接执行S208。

S207：中间设备将所述物理块地址发送给所述SSD，以使所述SSD擦除所述物理块地址指向的物理块。

由于SSD本身具有识别Trim指令，并根据Trim指令回收存储空间的特性，故在判断查找到的物理块地址属于SSD的存储空间地址时，所述中间设备将所述查找到的物理块地址通过Trim指令发送给SSD，SSD在获得所述Trim指令后，解析出所要回收的物理块地址，并将所述物理块地址指向的存储空间进行回收，实现对存储空间中存储的数据的真正清除。

S208：中间设备删除所述需回收的逻辑块地址在逻辑-物理地址映射表中的映射关系，其中，所述逻辑-物理地址映射表用于记录存储数据的逻辑块地址与在所述存储设备的物理块地址之间的映射关系。

在判断查找到的物理块地址不属于SSD的存储空间地址，如所述物理块地址属于传统硬盘设备时，或者查找到的物理块地址属于SSD的存储空间地址，且SSD执行物理块擦除后，中间设备调用相关函数将逻辑-物理映射表中记录需要回收的逻辑块地址与物理块地址的映射关系的表项删除，以表示删除的物理块地址指向的存储空间处于空闲状态，提示上层系统所述存储空间可被再使用，进而实现所述存储空间的回收。

需要说明的是S208不限定在S206-S207之后执行，在其他实施方式中，中间设备在获取需回收的逻辑块地址和物理块地址后，先执行S208实现逻辑块回收后，在判断物理块地址是否属于SSD，并在属于时指示SSD对相应物理块进行擦除。

本实施方式利用Trim指令携带需回收的逻辑块地址，实现存储空间回收，保证了存储空间回收的实时性、准确性，且无需耗费大量资源。同时，在需回收的存储空间属于SSD时，还将SSD的存储空间进行真正的数据清除，优化了SSD的效能。同时，由于自动精简配置模块工作在驱动层，不用受到存储设备限制，保证了对Trim指令的兼容性。

请参阅图3，图3是本申请计算机系统一实施方式的结构示意图。本申请的中间设备用于基于精简配置技术的装置如本实施方式的计算机系统中，具体设置在支持Trim指令的文件系统与存储设备之间，并支持精简配置技术。

本实施方式以基于精简配置技术的计算机系统为例，所述计算机系统300包括位于硬件层的存储设备310、位于操作系统中的文件系统330以及位于驱动层的中间设备320，中间设备在系统中的层次位于文件系统与存储设备之间。所述存储设备310为用于存储数据且速度相对于内存较慢的非易失性存储设备，典型的如基于磁技术进行数据保存的传统硬盘以及新兴的SSD等。存储设备可以只包括传统硬盘或者SSD，或者也可以两者混用。另外，存储设备310未必设置在计算机系统300内部，还可为外部设备，并通过接口接入计算机系统300。所述文件系统330用于管理存储数据的逻辑块的地址，以对所述数据的存储进行组织和分配。中间设备320处于文件系统330与存储设备310之间，支持精简配置技术，用于将所述存储设备310的物理存储空间对应映射在逻辑块上，形成虚拟的资源池，通过管理所述资源池的逻辑块来管理所述存储设备310的存储空间，并为位于上层的文件系统330的数据按需分配存储空间。

具体，所述中间设备320包括交互模块321、接收模块322和回收模块323。

交互模块321用于与文件系统330进行交互，使得文件系统330感知到所述中间设备320为支持Trim指令的设备。

中间设备320在执行回收存储空间前，先与文件系统330进行交互，以使文件系统330会检测到中间设备320是否支持Trim指令。例如，文件系统330向中间设备320的交互模块321发送预设的Trim指令以询问是否支持Trim指令，中间设备320的交互模块321接收该询问指令，如果自身支持Trim指令，则根据该询问指令向文件系统330作发送应答消息，文件系统330如果收到该应答则确定所述中间设备320为支持Trim指令的设备。

其中，所述Trim为DMS命令的子命令，当所述DMS的feature属性的最低位置1时，即为Trim指令。

接收模块322用于接收所述文件系统330在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令，并将所述第一Trim指令发送给回收模块323，所述第一Trim指令包括需要回收的逻辑块地址信息。

例如，文件系统330在删除文件时，获取删除的文件的逻辑块地址作为需回收的逻辑块地址，并根据所述逻辑块地址生成并下发出第一Trim指令，以提示回收存储空间。中间设备320的接收模块322在检测到所述文件系统下发用于回收存储空间的第一Trim指令时，获取所述第一Trim指令。其中，所述第一Trim指令包括需回收的逻辑块地址信息，如删除文件所在扇区起始地址和扇区数目。

回收模块323用于根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间。

例如，所述中间设备320的回收模块323对所述第一Trim指令进行解析，得到所述第一Trim指令中的逻辑块地址信息，并根据该逻辑块地址信息执行精简配置技术中的存储空间回收，如回收所述逻辑块地址指向的逻辑块，具体如删除所述逻辑块地址指向的逻辑块与存储设备310的存储空间之间的映射关系，实现逻辑块的回收。由于文件系统330中文件的存储地址信息为逻辑块地址信息，经由中间设备320根据对应逻辑块与存储设备310的存储空间之间的映射关系，实现对文件的实际存储空间的分配，故在回收对应逻辑块后，存储在所述逻辑块映射的存储空间中的数据即为无效数据，即所述存储空间处于空闲状态，使得文件系统330根据所述映射表后可知所述存储空间可再使用，即实现了存储空间的回收。

本实施方式，文件系统在获得回收指令时，发送包括需回收对的逻辑块地址的第一Trim指令，使得中间设备能够根据Trim指令中的逻辑块地址回收逻辑块，实现存储空间的回收，所述中间设备直接获取需回收的逻辑块地址以实现回收，无需对需回收的存储空间写入数据、或进行数据迁移，故避免了耗费大量资源，且保证了回收空间的准确性，同时，文件系统在删除文件后，即下发Trim指令实现回收，具有很高的实时性。另外，由于文件系统均支持Trim指令，故无需针对文件系统进行特别的设计支持。而且，本实施方式通过驱动层的中间设备进行识别Trim指令，实现利用Trim指令进行存储空间的回收，无需受到存储设备是否能够识别Trim指令的限制，保证了该回收方法兼容性高，具有普遍适用性。

请参阅图4，图4是本申请计算机系统另一实施方式的结构示意图。与上一实施方式相比，本实施方式中，计算机系统400的中间设备420包括交互模块421、接收模块422和回收模块423。其中，交互模块421包括接收单元4211和第二发送单元4212，回收模块423包括获得单元4231、删除单元4232、查找单元4233、判断单元4234和第一发送单元4235。

接收单元4211用于接收所述文件系统430发送的询问是否支持Trim指令的指令，并将所述指令发送给所述第二发送单元4212。

具体，在中间设备420执行存储空间回收前，文件系统430先向中间设备420发送询问指令，以询问中间设备420是否支持Trim指令。中间设备420的接收单元4211接收所述文件系统430发送的询问指令。

第二发送单元4212用于根据所述指令向所述文件系统430发送提示支持Trim指令的应答，使得文件系统430感知到所述中间设备420为支持Trim指令的设备。

例如，在中间设备420的接收单元4211接收到文件系统430发送的询问指令后，第二发送单元4212如果确定中间设备420自身支持Trim指令，则向文件系统430做出应答，以提示支持Trim指令。文件系统430接收到中间设备420发送的应答后，则确定中间设备420支持Trim指令，并启动在删除文件时，可向中间设备420发送Trim指令以回收存储空间的机制。如果中间设备不支持Trim指令，则提醒用户不支持Trim指令进行回收，或者采用其他存储空间回收机制，如零页回收、通过应用数据的在线迁移和整理实现空间回收方法等。

接收模块422用于接收所述文件系统430在删除文件后发送的块的输入和输出BIO，获得所述BIO中用于回收存储空间的第一Trim指令。

例如，文件系统430在检测到删除文件时，获取所述数据的逻辑块地址信息，如删除的文件所在的起始扇区地址和扇区大小，或删除的文件所在的起始扇区地址和结束扇区地址，作为需回收的逻辑块地址信息，并将所述逻辑块地址信息记载在Trim指令中。文件系统430将包括逻辑块地址信息的第一Trim指令打包成BIO结构，通过所述下发所述BIO，实现下发所述第一Trim指令，其中，所述BIO设置有回收标记，以表示所述BIO为回收类BIO，且所述BIO携带包括回收信息的第一Trim指令。

中间设备420的接收模块422接收到文件系统430下发的BIO后，判断所述BIO是否有回收标记，如果没有，则表示所述BIO不为回收类BIO，并结束流程。如果有，则表示所述BIO为回收类BIO，所述中间设备从BIO中获取到第一Trim指令。

需要说明的是，文件系统并不限定Trim指令打包成BIO，在其他实施方式中，文件系统还可将Trim指令打包成其他结构进行下发，在此不作限定。

获得单元4231用于从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息，并将所述需回收的逻辑块地址信息发送给删除单元4232和查找单元4233。

中间设备420的获得单元4231获取到BIO中的第一Trim指令后，对所述第一Trim指令进行解析，获得需要回收的逻辑块地址信息，如被删除文件所在的起始扇区地址和扇区大小，根据所述扇区与逻辑块间的大小关系，计算得到需回收的逻辑块起始地址和逻辑块数。

查找单元4233用于根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址，并将所述物理块地址发送给所述判断单元4234。

中间设备420中设置有逻辑-物理地址映射表，如哈希表，所述逻辑-物理地址映射表记录了文件的逻辑块地址与存储设备的物理块地址(即存储空间在存储设备中的实际地址)间的映射关系，通过所述映射关系实现对文件的实际存储空间的分配。

本实施方式中，所述存储设备410包括SSD，由于SSD本身具有识别Trim指令，并根据Trim指令回收存储空间的特性。故为了实现不但回收逻辑存储空间，还回收实际物理存储空间，中间设备420的查找单元4233在获取需回收的逻辑块地址信息后，根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，即可查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址。

判断单元4234用于判断所述物理块地址是否属于所述存储设备410中的SSD的地址，并将判断结果发送给第一发送单元4235。

优化地，在中间设备420的查找单元4233查找到需回收的逻辑块地址指向的物理块地址后，判断单元4234判断查找到的物理块地址是否属于所述存储设备中的SSD的存储空间地址。

第一发送单元4235用于在所述物理块地址属于SSD的地址时，将所述物理块地址发送给SSD，以使SSD擦除所述物理块地址指向的物理块。

由于SSD本身具有识别Trim指令，并根据Trim指令回收存储空间的特性，故在中间设备420的判断单元4234判断查找到的物理块地址属于SSD的存储空间地址时，第一发送单元4235将所述查找到的物理块地址通过Trim指令发送给SSD，SSD在获得所述Trim指令后，解析出所要回收的物理块地址，并将所述物理块地址指向的存储空间进行回收，实现对存储空间中存储的数据的真正清除。

删除单元4232用于删除所述需回收的逻辑块地址在逻辑-物理地址映射表中的映射关系，其中，所述逻辑-物理地址映射表用于记录存储数据的逻辑块地址与在存储设备410的物理块地址之间的映射关系。

在中间设备420的判断单元4234判断查找到的物理块地址不属于SSD的存储空间地址，如所述物理块地址属于传统硬盘设备时，或者查找单元4233查找到的物理块地址属于SSD的存储空间地址，且SSD执行物理块擦除后，删除单元4232调用相关函数将逻辑-物理映射表中记录需要回收的逻辑块地址与物理块地址的映射关系的表项删除，以表示删除的物理块地址指向的存储空间处于空闲状态，提示上层系统所述存储空间可被再使用，进而实现所述存储空间的回收。

本实施方式利用Trim指令携带需回收的逻辑块地址，实现存储空间回收，保证了存储空间回收的实时性、准确性，且无需耗费大量资源。同时，在需回收的存储空间属于SSD时，还将SSD的存储空间进行真正的数据清除，优化了SSD的效能。同时，由于自动精简配置模块工作在驱动层，不用受到存储设备限制，保证了对Trim指令的兼容性。

请参阅图5，图5是本申请计算机系统再一实施方式的结构示意图。本实施方式中，计算机系统500包括处理器510、内存520以及存储设备530和总线540，处理器510、内存520以及存储设备530通过总线540连接。

存储设备530为用于存储数据且速度相对于内存520较慢的非易失性存储设备，典型的如基于磁技术进行数据保存的传统硬盘以及新兴的SSD等。存储设备530可以只包括传统硬盘或者SSD，或者也可以两者混用。另外，存储设备530未必设置在计算机系统500内部，还可为外部设备，并通过接口与计算机系统500的总线540连接。

内存520用于存储从存储设备530中加载进来的程序。

处理器510用于读取内存520中的程序来运行操作系统，所述操作系统包括支持Trim指令的文件系统，所述处理器510还用于运行位于所述操作系统中的驱动层中的中间设备模块，通过所述中间设备模块来执行：与文件系统进行交互，使得文件系统感知到所述中间设备模块为支持Trim指令的设备，接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令，所述第一Trim指令包括需要回收的逻辑块地址信息，根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间。

本实施方式中，在执行回收存储空间前，处理器510先使所述中间设备模块与文件系统进行交互，以使文件系统会检测到中间设备模块是否支持Trim指令。例如，处理器510运行文件系统向中间设备模块发送预设的Trim指令以询问是否支持Trim指令，中间设备模块接收该询问指令，如果自身支持Trim指令，则处理器510运行中间设备模块执行根据该询问指令向文件系统作发送应答消息，文件系统如果收到该应答则确定所述中间设备模块为支持Trim指令的设备。

处理器510运行文件系统执行在删除文件时，获取删除的文件的逻辑块地址作为需回收的逻辑块地址，并根据所述逻辑块地址生成并下发出第一Trim指令，以提示回收存储空间。处理器510运行中间设备模块执行在检测到所述文件系统下发用于回收存储空间的第一Trim指令时，获取所述第一Trim指令。其中，所述第一Trim指令包括需回收的逻辑块地址信息，如删除文件所在扇区起始地址和扇区数目。

处理器510运行中间设备模块执行对所述第一Trim指令进行解析，得到所述第一Trim指令中的逻辑块地址信息，并根据该逻辑块地址信息执行精简配置技术中的存储空间回收，如回收所述逻辑块地址指向的逻辑块，具体如删除所述逻辑块地址指向的逻辑块与存储设备的存储空间之间的映射关系，实现逻辑块的回收，即实现了存储空间的回收。

优选地，处理器510还用于运行中间设备模块执行：接收所述文件系统发送的询问是否支持Trim指令的指令，根据所述指令向所述文件系统发送提示支持Trim指令的应答，使得文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备。

具体，在中间设备执行存储空间回收前，处理器510运行文件系统先向中间设备发送询问指令，以询问中间设备是否支持Trim指令。处理器510运行中间设备模块接收所述文件系统发送的询问指令。如果确定中间设备模块自身支持Trim指令，则处理器510运行中间设备模块向文件系统做出应答，以提示支持Trim指令。处理器510运行文件系统执行在接收到中间设备模块发送的应答后，则确定中间设备模块支持Trim指令，并启动在删除文件时，可向中间设备模块发送Trim指令以回收存储空间的机制。

优选地，处理器510还用于运行中间设备模块执行：接收所述文件系统在删除文件后发送的块的输入和输出BIO，获得所述BIO中用于回收存储空间的第一Trim指令。

例如，处理器510运行文件系统在检测到删除文件时，获取所述数据的逻辑块地址信息，如删除的文件所在的起始扇区地址和扇区大小，或删除的文件所在的起始扇区地址和结束扇区地址，作为需回收的逻辑块地址信息，并将所述逻辑块地址信息记载在Trim指令中。处理器510运行文件系统将包括逻辑块地址信息的第一Trim指令打包成BIO结构，通过所述下发所述BIO，实现下发所述第一Trim指令，其中，所述BIO设置有回收标记，以表示所述BIO为回收类BIO，且所述BIO携带包括回收信息的第一Trim指令。

处理器510运行中间设备模块执行在接收到文件系统下发的BIO后，判断所述BIO是否有回收标记，如果没有，则表示所述BIO不为回收类BIO，并结束流程。如果有，则表示所述BIO为回收类BIO，所述中间设备从BIO中获取到第一Trim指令。

需要说明的是，处理器510并不限定运行文件系统将Trim指令打包成BIO，在其他实施方式中，处理器510还可运行文件系统将Trim指令打包成其他结构进行下发，在此不作限定。

优选地，处理器510还用于运行中间设备模块执行：从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息，根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址，并删除所述需回收的逻辑块地址在逻辑-物理地址映射表中的映射关系，判断所述物理块地址是否属于所述存储设备中的SSD的地址，在所述物理块地址属于SSD的地址时，将所述物理块地址发送给所述SSD，以使所述SSD擦除所述物理块地址指向的物理块，其中，所述逻辑-物理地址映射表用于记录存储数据的逻辑块地址与在所述存储设备的物理块地址之间的映射关系。

例如，内存520中设置有逻辑-物理地址映射表，如哈希表，所述逻辑-物理地址映射表记录了文件的逻辑块地址与存储设备的物理块地址(即存储空间在存储设备中的实际地址)间的映射关系，通过所述映射关系实现对文件的实际存储空间的分配。

处理器510运行中间设备模块执行在获取到BIO中的第一Trim指令后，对所述第一Trim指令进行解析，获得需要回收的逻辑块地址信息，如被删除文件所在的起始扇区地址和扇区大小，根据所述扇区与逻辑块间的大小关系，计算得到需回收的逻辑块起始地址和逻辑块数。

本实施方式中，存储设备530包括SSD，由于SSD本身具有识别Trim指令，并根据Trim指令回收存储空间的特性。故为了实现不但回收逻辑存储空间，还回收实际物理存储空间，处理器510运行中间设备模块执行在获取需回收的逻辑块地址信息后，根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，即可查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址。

处理器510运行中间设备模块判断查找到的物理块地址是否属于所述存储设备中SSD的存储空间地址。在判断查找到的物理块地址属于SSD的存储空间地址时，处理器510运行中间设备模块将所述查找到的物理块地址通过Trim指令发送给SSD，SSD在获得所述Trim指令后，解析出所要回收的物理块地址，并将所述物理块地址指向的存储空间进行回收，实现对存储空间中存储的数据的真正清除。

同时，在判断查找到的物理块地址不属于SSD的存储空间地址，如所述物理块地址属于传统硬盘设备时，或者查找到的物理块地址属于SSD的存储空间地址，且SSD执行物理块擦除后，处理器510运行中间设备模块调用相关函数将逻辑-物理映射表中记录需要回收的逻辑块地址与物理块地址的映射关系的表项删除，以表示删除的物理块地址指向的存储空间处于空闲状态，提示上层系统所述存储空间可被再使用，进而实现所述存储空间的回收。

本申请还提供一种中间设备的实施方式，所述中间设备具体如上面实施方式的中间设备或中间设备模块，其中，中间设备为如图5所示实施方式所述的中间设备模块时，其硬件载体即为如图5所示的处理器。具体请参阅图3-5所示和上述实施方式的文字说明，在此不作赘述。

通过上述方案，本申请先虚拟出一个能够支持Trim指令的中间设备，在需要对存储空间进行回收时，通过Trim指令，将需要回收的逻辑块地址信息发送给中间设备，使得管理存储空间的中间设备能够直接根据逻辑块地址信息，对相应的逻辑块进行回收，进而实现对存储设备相应存储空间的回收，中间设备直接根据逻辑块地址对存储空间回收，无需对存储空间写入数据以提示回收，也不无对存储空间上的数据进行迁移，故避免了耗费大量资源。同时，在该技术方案中，需要回收的数据块是由文件系统通过trim指令发送，保证了回收数据的准确性，以及实时性，也不会造成大量数据的迁移，和读写操作。另外，自动精简配置模块工作在驱动层，不用受到存储设备的限制，保证了兼容性。同时目前主流的文件系统均对trim指令支持。因此基本不用针对文件系统进行特别的设计支持，进一步保证了兼容性。

在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本申请各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (15)

1.一种基于精简配置技术的存储空间回收方法，其特征在于，由位于文件系统与存储设备之间的支持精简配置技术的中间设备执行，其中，所述文件系统支持Trim指令，所述方法包括：

与所述文件系统进行交互，使得所述文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备；

接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令，所述第一Trim指令包括需要回收的逻辑块地址信息；

根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间的步骤包括：

从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息；

删除所述需回收的逻辑块地址在逻辑-物理地址映射表中的映射关系，其中，所述逻辑-物理地址映射表用于记录存储数据的逻辑块地址与在所述存储设备的物理块地址之间的映射关系。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述存储设备包括固态硬件SSD，所述从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息的步骤之后还包括：

根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址；

判断所述物理块地址是否属于所述存储设备中的固态硬盘SSD的地址；

如果属于，则将所述物理块地址发送给所述固态硬盘SSD，以使所述固态硬盘SSD擦除所述物理块地址指向的物理块。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令的步骤包括：

接收所述文件系统在删除文件后发送的块的输入和输出BIO，获得所述BIO中用于回收存储空间的第一Trim指令。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述与文件系统进行交互，使得文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备的步骤包括：

接收所述文件系统发送的询问是否支持Trim指令的指令；

根据所述指令向所述文件系统发送提示支持Trim指令的应答，使得文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备。

6.一种中间设备，其特征在于，所述中间设备设置在文件系统与存储设备之间，并支持精简配置技术，其中，所述文件系统支持Trim指令，

所述中间设备包括交互模块、接收模块和回收模块，

所述交互模块用于与所述文件系统进行交互，使得所述文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备；

所述接收模块用于接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令，并将所述第一Trim指令发送给回收模块，所述第一Trim指令包括需要回收的逻辑块地址信息；

所述回收模块用于根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间。

7.根据权利要求6所述的中间设备，其特征在于，所述回收模块包括获得单元和删除单元，

所述获得单元用于从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息，并将所述需回收的逻辑块地址信息发送给删除单元；

所述删除单元用于删除所述需回收的逻辑块地址在逻辑-物理地址映射表中的映射关系，其中，所述逻辑-物理地址映射表用于记录存储数据的逻辑块地址与在所述存储设备的物理块地址之间的映射关系。

8.根据权利要求7所述的中间设备，其特征在于，所述存储设备包括固态硬件SSD，所述回收模块还包括查找单元、判断单元和第一发送单元，

所述查找单元用于根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址，并将所述物理块地址发送给所述判断单元；

所述判断单元用于判断所述物理块地址是否属于所述存储设备中的固态硬盘SSD的地址，并将判断结果发送给第一发送单元；

所述第一发送单元用于在所述物理块地址属于固态硬盘SSD的地址时，将所述物理块地址发送给所述固态硬盘SSD，以使所述固态硬盘SSD擦除所述物理块地址指向的物理块。

9.根据权利要求6至8任一项所述的中间设备，其特征在于，所述接收模块具体用于接收所述文件系统在删除文件后发送的块的输入和输出BIO，获得所述BIO中用于回收存储空间的第一Trim指令。

10.根据权利要求6至9任一项所述的中间设备，其特征在于，所述交互模块包括接收单元和第二发送单元，

所述接收单元用于接收所述文件系统发送的询问是否支持Trim指令的指令，并将所述指令发送给所述第二发送单元；

所述第二发送单元用于根据所述指令向所述文件系统发送提示支持Trim指令的应答，使得文件系统感知到所述中间设备为支持Trim指令的设备。

11.一种计算机系统，其特征在于，包括处理器、内存以及存储设备，所述内存用于存储从所述存储设备中加载进来的程序，所述处理器用于读取所述内存中的程序来运行操作系统，所述操作系统包括支持Trim指令的文件系统，所述处理器还用于运行位于所述操作系统中的驱动层中的中间设备模块，通过所述中间设备模块来执行以下方法：

与所述文件系统进行交互，使得所述文件系统感知到所述中间设备模块为支持Trim指令的设备；

接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令，所述第一Trim指令包括需要回收的逻辑块地址信息；

根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间。

12.根据权利要求11所述的计算机系统，其特征在于，所述根据所述第一Trim指令执行精简配置技术中的存储空间回收方法回收所述逻辑块地址信息对应的存储空间的步骤包括：

从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息；

删除所述需回收的逻辑块地址在逻辑-物理地址映射表中的映射关系，其中，所述逻辑-物理地址映射表用于记录存储数据的逻辑块地址与在所述存储设备的物理块地址之间的映射关系。

13.根据权利要求12所述的计算机系统，其特征在于，所述存储设备包括固态硬件SSD，所述从所述Trim指令中获得需回收的逻辑块地址信息的步骤之后还包括：

根据所述逻辑-物理地址映射表中的映射关系，查找到所述需回收的逻辑块地址映射的物理块地址；

判断所述物理块地址是否属于所述存储设备中的固态硬盘SSD的地址；

如果属于，则将所述物理块地址发送给所述固态硬盘SSD，以使所述固态硬盘SSD擦除所述物理块地址指向的物理块。

14.根据权利要求11至13任一项所述的计算机系统，其特征在于，所述接收所述文件系统在删除文件后发送的用于回收存储空间的第一Trim指令的步骤包括：

接收所述文件系统在删除文件后发送的块的输入和输出BIO，获得所述BIO中用于回收存储空间的第一Trim指令。

15.根据权利要求11至14任一项所述的计算机系统，其特征在于，所述与文件系统进行交互，使得文件系统感知到所述中间设备模块为支持Trim指令的设备的步骤包括：

接收所述文件系统发送的询问是否支持Trim指令的指令；

根据所述指令向所述文件系统发送提示支持Trim指令的应答，使得文件系统感知到所述中间设备模块为支持Trim指令的设备。