CN104461923A - 一种硬盘物理块管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于计算机领域，提供了一种硬盘物理块管理方法，所述方法包括：在文件系统加载过程中，在内存中创建位图文件，所述位图文件所有的位的初始化状态均置为空闲；在文件系统加载过程中，生成并初始化散列表；对所述录像文件在硬盘中申请空闲物理块，并通过所述位图文件和散列表的结合对该空闲物理块进行判定和进行装填。本发明通过在内存中动态创建位图文件，并通过位图文件和散列表的对申请的空闲物理块进行判定和填装，因此该位图文件不存在于硬盘实体文件，仅驻留内存，位图实体文件的完整性被破坏不会造成硬盘物理块无法被回收，或实际上正在使用的物理块被当做空闲物理块而导致误分配。

Description

一种硬盘物理块管理方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种硬盘物理块管理方法和系统。

背景技术

录像监控文件系统通常使用位图文件来记录硬盘空间物理块的状态，空闲和在用，例如，用二进制0和1表示，0为空闲，1为在用。而位图文件的内存工作映象和其硬盘实体之间的非实时同步容易影响位图文件完整性。在使用过程中，出于硬盘IO性能方面的考虑，每次申请或释放物理块操作所带来的位图文件的更新，并没有立即同步到硬盘。当发生硬盘与系统的链接意外脱离或系统电源故障，驻留内存的位图文件的工作映象来不及同步到硬盘。系统重启后，硬盘的静态位图文件实体并不能真实反映硬盘全体物理块的真实状况，表现在三个方面：a)系统突然断电前已经投入使用的少量物理块，由于“在用”状态未被同步到位图文件的硬盘实体，会被视为空闲而重新投入使用，造成数据丢失。b)主机系统与硬盘重新恢复物理连接后，会把脱离连接前缓冲的数据同步到硬盘中，测试发现，这个时刻同步到硬盘的数据是“被污染”的，被同步的位图文件实体的数据会被修改为无意义的数值，甚至有可能破坏位图实体文件的索引，导致无法范文位图文件。c)数据丢失是一方面，另一方面是系统断电前已经被“释放”的数据块由于位图文件的同步缺失，被永久置为“占用”状态，如果频繁发生异常断电，系统运行一段时期后，会出现硬盘存在大量空间闲置，而文件系统却报告“无剩余空闲物理块”。而现如今，业界对位图文件的完整性保护退化为备份措施，即多处备份。但多处备份依然受制于内存映象和硬盘实体非实时同步，并没有解决录像数据丢失和硬盘空间丢失问题，而且，多处备份增加了用于同步的系统开销。

发明内容

本发明的实施例提供了一种硬盘物理块管理方法和系统，旨在解决位图文件完整性被破坏造成的物理块无法被回收以及实际上的物理块被当做空闲物理块被误分配问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种硬盘物理块管理方法。

一种硬盘物理块管理方法，所述方法包括：

在文件系统加载过程中，在内存中创建位图文件，所述位图文件所有的位的初始化状态均置为空闲；

在文件系统加载过程中，生成并初始化散列表；

通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块。

作为进一步的技术方案，所述在文件系统加载过程中，生成并初始化散列表包括：

顺序遍历所述硬盘；

在顺序遍历硬盘的过程中，若找到录像文件，则将该录像文件的标志戳添加到散列表中，所述录像文件占用一个或多个物理块，同一个录像文件中的所有物理块的标志戳相同。

作为进一步的技术方案，所述通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块包括：

遍历所述位图文件，并获取所述位图文件的每一个位的位值，其中，硬盘的每个物理块对应唯一一个位值，若该位值对应的状态为在用，则检查下一个位的位值，若该位值对应的状态为空闲，则读取该位值对应的物理块的标志戳，检查该标志戳在散列表中是否存在，若该标志戳存在于散列表中，则认定该物理块不可用，并继续检查下一个物理块，若该位值对应的状态为空闲，并且位值对应的物理块的标志戳不存在散列表中，则判定该物理块可用

将所述录像文件装填在一个或多个可用物理块。

作为进一步的技术方案，在将所述录像文件装填在一个或多个被判定为可用的物理块后，所述通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块还包括：重新确定所述可用物理块的标志戳，并将该重新确定的标志戳添加到散列表中。

作为进一步的技术方案，在对所述文件系统的录像文件在硬盘中申请空闲物理块，并通过所述位图文件和散列表对该空闲物理块进行判定和进行装填后，所述方法还包括：

在删除录像文件时，将录像文件的标志戳从散列表中删除，并把录像文件中的各个物理块对应的位值置为空闲状态对应的值以释放物理块。

作为进一步的技术方案，所述系统包括：

创建模块，用于在文件系统加载过程中，在内存中创建位图文件，所述位图文件的所有位的初始化状态均置为空闲；

生成模块，用于在文件系统加载过程中，初始化散列表；

申请模块，用于通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块。

作为进一步的技术方案，所述生成模块包括：

遍历单元，用于顺序遍历所述硬盘；

添加单元，用于在顺序遍历硬盘的过程中，若找到录像文件，则将该录像文件的标志戳添加到散列表中，所述录像文件包括一个或多个物理块，同一个录像文件中的物理块的标志戳相同。

作为进一步的技术方案，所述申请模块包括：

判定单元，用于遍历所述位图文件，并获取所述位图文件的每一个位的位值，其中，硬盘的每个物理块对应唯一一个位值，若该位值对应的状态为在用，则检查下一个位的位值，若该位值的状态为空闲，则读取该位值对应物理块的标志戳，检查该标志戳在散列表中是否存在，若该标志戳存在于散列表中，则认定该物理块不可用，并继续检查下一个物理块，若该位值对应的状态为空闲，并且位值对应的物理块的标志戳不存在散列表中，则判定该物理块可用；

装填单元，用于将所述录像文件装填在一个或多个可用物理块。

作为进一步的技术方案，所述申请模块还包括：第二添加单元，用于在将所述录像文件装填在一个或多个可用物理块后，重新确定所述可用物理块的标志戳，并将该重新确定的标志戳，添加到散列表中。

作为进一步的技术方案，在通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块后，所述系统还包括：

释放模块，用于在删除录像文件时，将录像文件的标志戳从散列表中删除，并将录像文件中的各个物理块对应的位值置为空闲状态对应的值，以此释放物理块。

有益效果：

本发明通过在内存中动态创建位图文件，并通过位图文件和散列表的结合，为录像文件申请到可用物理块由于该位图文件不存在于硬盘实体文件，仅驻留内存，位图实体文件的完整性被破坏不会造成硬盘物理块无法被回收，或实际上正在使用的物理块被当做空闲物理块而导致误分配，也因为结合了散列表对空闲物理块进一步判定，确保了为录像文件申请到可用物理块。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种硬盘物理块管理方法的实现流程图。

图2是本发明实施例2的一种硬盘物理块管理系统的模块框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来说明。

实施例1

请参阅图1，本发明实施例1提供了一种硬盘物理块管理方法。一种硬盘物理块管理方法，包括步骤S101：在文件系统加载过程中，在内存中创建位图文件，所述位图文件所有的位的初始化状态均置为空闲；步骤S102：在文件系统加载过程中，生成并初始化散列表；步骤S103：通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块。在本发明实施例1中，我们以二进制0和1表示位图文件中物理块的空闲和在用，则建立起的位图文件如下，当然，在其他的实施例中，位图文件可以为其他的方式，并不局限于以下示例。

1	0	0	1	1
					0	0	0	0	1
1	0	1	0	0
					0	1	0	1	1
1	1	1	0	1

在该实施例1中，在文件系统加载过程中，初始化散列表包括：顺序遍历硬盘；在顺序遍历硬盘的过程中，若找到录像文件，则将该录像文件的标志戳添加到散列表中，录像文件占用一个或多个物理块，同一个录像文件中的物理块的标志戳相同。在该实施例1中，散列函数若为f(K)，则此时若录像文件的标志戳为N1，则将该标志戳通过散列函数f(K)添加到散列表中，其地址则为f(N1)，相同标志戳在散列表中的地址相同，由于在相同录像文件的物理块相同，则其在散列表中的地址相同。在该实施例1中，文件系统的录像文件集中在一逻辑空间中，所有的录像文件在逻辑上均是连续的，类似一个数组中的每个元素，在顺序遍历硬盘的过程中，其实也即是在该逻辑空间中对录像文件进行查找。而在进行物理块的申请过程中，即在进行每一次I/O操作时，其是在硬盘的物理空间中进行硬盘的数据存取。

另外，在该实施例中，通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块包括：遍历位图文件，并获取位图文件的每一个位的位值，其中，硬盘的每个物理块对应唯一一个位值，若该位值对应的状态为在用，即该位值为1，则检查下一个位的位值，若该位值的状态为空闲，则读取该位值对应物理块的标志戳，检查该标志戳在散列表中是否存在，若该标志戳存在于散列表中，则认定该物理块不可用，并继续检查下一个物理块；若该标志戳不存在散列表中，则认定该物理块可用，其为空闲物理块，将录像文件装填在一个或多个可用物理块。

此外，在本发明实施例1中，在将录像文件装填在一个或多个可用物理块后，对录像文件在硬盘中申请空闲物理块，通过位图文件和散列表对该空闲物理块进行判定，并对空闲物理块进行装填还包括：重新确定可用物理块的标志戳，并将该重新确定的标志戳，添加到散列表中。

在本发明实施例1中，在对文件系统的录像文件在硬盘中申请空闲物理块，并通过位图文件和散列表对该空闲物理块进行判定和进行装填后，方法还包括：删除录像文件，将录像文件的标志戳从散列表中删除，并将录像文件中的各个物理块对应的位值置为空闲状态对应的值。

本发明的一种硬盘物理块管理方法通过在内存中动态创建位图文件，并通过位图文件和散列表的对申请的空闲物理块进行判定和填装，因此该位图文件不存在于硬盘实体文件，仅驻留内存，位图实体文件的完整性被破坏不会造成硬盘物理块无法被回收，或实际上正在使用的物理块被当做空闲物理块而导致误分配。

实施例2

请参阅图2，一种硬盘物理块管理系统，包括创建模块1，用于在文件系统加载过程中，在内存中创建位图文件，所述位图文件的所有位的初始化状态均置为空闲；生成模块2，用于在文件系统加载过程中，初始化散列表；申请模块3，用于通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块。

在该实施例2中，所述生成模块2包括：遍历单元，用于顺序遍历所述硬盘；添加单元，用于在顺序遍历硬盘的过程中，若找到录像文件，则将该录像文件的标志戳添加到散列表中，所述录像文件包括一个或多个物理块，同一个录像文件中的物理块的标志戳相同。

在该实施例2中，所述申请模块3包括：判定单元，用于遍历所述位图文件，并获取所述位图文件的每一个位的位值，其中，硬盘的每个物理块对应唯一一个位值，若该位值对应的状态为在用，则检查下一个位的位值，若该位值的状态为空闲，则读取该位值对应物理块的标志戳，检查该标志戳在散列表中是否存在，若该标志戳存在于散列表中，则认定该物理块不可用，并继续检查下一个物理块，若该位值对应的状态为空闲，并且位值对应的物理块的标志戳不存在散列表中，则判定该物理块可用；装填单元，用于将所述录像文件装填在一个或多个被判定的可用物理块。

在该实施例2中，所述申请模块还包括：第二添加单元，用于在将所述录像文件装填在一个或多个可用物理块后，重新确定可用物理块的标志戳，并将该重新确定的标志戳，添加到散列表中。

在该实施例2中，在通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块后，所述系统还包括：

释放模块，用于在删除录像文件时，将录像文件的标志戳从散列表中删除，并将录像文件中的各个物理块对应的位值置为空闲状态对应的值，以此释放物理块。

本发明的一种硬盘物理块管理方法通过在内存中动态创建位图文件，并通过位图文件和散列表的对申请的空闲物理块进行判定和填装，因此该位图文件不存在于硬盘实体文件，仅驻留内存，位图实体文件的完整性被破坏不会造成硬盘物理块无法被回收，或实际上正在使用的物理块被当做空闲物理块而导致误分配。

值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于计算机可读取存储介质中的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硬盘物理块管理方法，其特征在于，所述方法包括：

在文件系统加载过程中，在内存中创建位图文件，所述位图文件所有的位的初始化状态均置为空闲；

在文件系统加载过程中，生成并初始化散列表；

通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在文件系统加载过程中，生成并初始化散列表包括：

顺序遍历所述硬盘；

在顺序遍历硬盘的过程中，若找到录像文件，则将该录像文件的标志戳添加到散列表中，所述录像文件占用一个或多个物理块，同一个录像文件中的所有物理块的标志戳相同。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块包括：

遍历所述位图文件，并获取所述位图文件的每一个位的位值，其中，硬盘的每个物理块对应唯一一个位值，若该位值对应的状态为在用，则检查下一个位的位值，若该位值对应的状态为空闲，则读取该位值对应的物理块的标志戳，检查该标志戳在散列表中是否存在，若该标志戳存在于散列表中，则认定该物理块不可用，并继续检查下一个物理块，若该位值对应的状态为空闲，并且位值对应的物理块的标志戳不存在散列表中，则判定该物理块可用；

将所述录像文件装填在一个或多个可用物理块。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述录像文件装填在一个或多个可用物理块后，所述通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块还包括：重新确定所述可用物理块的标志戳，并将该重新确定的标志戳添加到散列表中。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述文件系统的录像文件在硬盘中申请空闲物理块，并通过所述位图文件和散列表对该空闲物理块进行判定和进行装填后，所述方法还包括：

在删除录像文件时，将录像文件的标志戳从散列表中删除，并将录像文件中的各个物理块对应的位值置为空闲状态对应的值以释放物理块。

6.一种硬盘物理块管理系统，其特征在于，所述系统包括：

创建模块，用于在文件系统加载过程中，在内存中创建位图文件，所述位图文件的所有位的初始化状态均置为空闲；

生成模块，用于在文件系统加载过程中，初始化散列表；

申请模块，用于通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述生成模块包括：

遍历单元，用于顺序遍历所述硬盘；

添加单元，用于在顺序遍历硬盘的过程中，若找到录像文件，则将该录像文件的标志戳添加到散列表中，所述录像文件包括一个或多个物理块，同一个录像文件中的物理块的标志戳相同。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述申请模块包括：

判定单元，用于遍历所述位图文件，并获取所述位图文件的每一个位的位值，其中，硬盘的每个物理块对应唯一一个位值，若该位值对应的状态为在用，则检查下一个位的位值，若该位值的状态为空闲，则读取该位值对应物理块的标志戳，检查该标志戳在散列表中是否存在，若该标志戳存在于散列表中，则认定该物理块不可用，并继续检查下一个物理块，若该位值对应的状态为空闲，并且位值对应的物理块的标志戳不存在散列表中，则判定该物理块可用；

装填单元，用于将所述录像文件装填在一个或多个可用物理块。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述申请模块还包括：第二添加单元，用于将所述录像文件装填在一个或多个可用物理块后，重新确定所述可用物理块的标志戳，并将该重新确定的标志戳添加到散列表中。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在通过所述位图文件和散列表的结合，在硬盘中为录像文件申请可用物理块后，所述系统还包括：

释放模块，用于在删除录像文件时，将录像文件的标志戳从散列表中删除，并将录像文件中的各个物理块对应的位值置为空闲状态对应的值，以此释放物理块。