CN105373487A - 一种存储操作系统的碎片整理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种存储操作系统的碎片整理方法，包括：从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中；将所述初始碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；判断是否有待写入磁盘的新数据；若有，则将所述初始碎片数据与待写入磁盘的新数据组合成新的条带，并将新的条带写入磁盘；该方法能够有效的回收磁盘碎片，保证磁盘的利用率以及条带数据写入的效率；本发明还公开了一种存储操作系统的碎片整理系统。

Description

一种存储操作系统的碎片整理方法及系统
技术领域
本发明涉及数据处理领域，特别涉及一种存储操作系统的碎片整理方法及系统。
背景技术
存储阵列是把多个磁盘组成一个阵列，当作单一磁盘使用，它将数据以条带(striping)的方式储存在不同的磁盘中，存取数据时，阵列中的相关磁盘一起动作，大幅降低数据的存取时间，同时有更佳的空间利用率。磁盘阵列所利用的不同的技术，称为RAIDlevel，不同的level针对不同的系统及应用，以解决数据安全的问题。
条带化的主要目的是将由一块硬盘负担的IO合理的分配到多块磁盘上，通过分散IO来提高系统的IO性能，以RAID0为例，它一般由两块硬盘组成，可用容量是两块硬盘可用容量的和，在进行写操作时，数据按一定的规律分别写到两地块硬盘上，在硬盘性能相同的情况下，写数据所需时间只有使用一块硬盘情况下的一半；读数据时，数据分别从两块硬盘读取，由阵列卡组合好后交给操作系统，同样的，读数据所需时间也只有使用一块硬盘情况下的一半。
条带化数据写入磁盘阵列后，应用软件会对数据进行修改、删除等操作，势必会破坏原有的条带化数据，即会产生磁盘碎片，随着磁盘使用时间的增长，磁盘碎片会越来越多，当磁盘剩余的连续空间不足以存放条带化写入的数据的时候，这时条带化数据将被分为很多小的数据块分多次写入磁盘，将影响数据写入效率。因此，如何对存储操作系统的碎片进行整理，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种存储操作系统的碎片整理方法及系统，能够有效的回收磁盘碎片，保证磁盘的利用率以及条带数据写入的效率。
为解决上述技术问题，本发明提供一种存储操作系统的碎片整理方法，包括：
从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中；
将所述初始碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；
判断是否有待写入磁盘的新数据；
若有，则将所述初始碎片数据与待写入磁盘的新数据组合成新的条带，并将新的条带写入磁盘。
其中，所述判断是否有待写入磁盘的新数据之后，包括：
S20、若未有待写入磁盘的新数据，则从磁盘中读取另一碎片数据，将另一碎片数据存储到存储操作系统的缓存中，将另一碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；将初始碎片数据与另一碎片数据组合；
S21、判断组合后的碎片数据是否能够形成新的条带；
S22、若是，则将新的条带写入磁盘；
S23、若否，则将组合后的碎片数据作为初始碎片数据，并进入步骤S20直到组合后的碎片数据能够形成新的条带。
其中，所述从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中之前，还包括：
判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值；
若达到阈值，则从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中。
其中，判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值，若达到阈值之后，还包括：
判断所述存储操作系统的繁忙程度是否达到预定等级；
若是，则不进行碎片整理；
若否，则从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中。
其中，判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值，若达到阈值之后，还包括：
发出碎片数据达到阈值的告警信息。
本发明提供一种存储操作系统的碎片整理系统，包括：
读取模块，用于从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中；
清空模块，用于将所述初始碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；
判断模块，用于判断是否有待写入磁盘的新数据；
写入模块，用于若有，则将所述初始碎片数据与待写入磁盘的新数据组合成新的条带，并将新的条带写入磁盘。
其中，还包括：碎片数据拼接模块，其中，所述碎片数据拼接模块包括：
读取单元，用于若未有待写入磁盘的新数据，则从磁盘中读取另一碎片数据，将另一碎片数据存储到存储操作系统的缓存中，将另一碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；将初始碎片数据与另一碎片数据组合；
碎片组合判断单元，用于判断组合后的碎片数据是否能够形成新的条带；
若是，则触发写入模块将新的条带写入磁盘；
若否，则触发读取单元，其中，初始碎片数据为组合后的碎片数据。
其中，还包括：
阈值判断模块，用于判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值；
若达到阈值，则触发读取模块从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中。
其中，还包括：
等级判断模块，用于判断所述存储操作系统的繁忙程度是否达到预定等级。
其中，还包括：
告警模块，用于发出碎片数据达到阈值的告警信息。
本发明所提供的存储操作系统的碎片整理方法及系统，包括：从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中；将所述初始碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；判断是否有待写入磁盘的新数据；若有，则将所述初始碎片数据与待写入磁盘的新数据组合成新的条带，并将新的条带写入磁盘；
该方法在数据条带化写入硬盘后，对数据进行修改、删除后，会产生的磁盘碎片，将产生的磁盘碎片数据读取到缓存中，并与待写入磁盘的新数据组合成新的条带并将新的条带写入磁盘，即有效地将碎片数据所占用的条带进行清理回收磁盘碎片，从而保证磁盘的利用率以及条带数据写入的效率。
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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的存储操作系统的碎片整理方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的存储操作系统的碎片整理系统的结构框图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种存储操作系统的碎片整理方法及系统，能够有效的回收磁盘碎片，保证磁盘的利用率以及条带数据写入的效率。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的存储操作系统的碎片整理方法的流程图；该方法可以包括：
s100、从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中；
其中，这里的初始数据可以是按照预定规则读取的磁盘中的一个碎片数据或几个碎片数据，例如按照磁盘存储地址的前后顺序，从前往后依次读取磁盘中碎片数据；每次读取出来的碎片数据都可以作为初始碎片数据。
s110、将所述初始碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；
s120、判断是否有待写入磁盘的新数据；
若未有待写入磁盘的新数据，可以等到有待写入磁盘的新数据时，进行清理；也可以利用其他碎片数据进行清理。
s130、若有，则将所述初始碎片数据与待写入磁盘的新数据组合成新的条带，并将新的条带写入磁盘。
其中，应用程序存在待写入磁盘的新数据，则将将初始碎片数据与待写入磁盘的新数据组合成新的条带，在将新的条带写入磁盘。这里就可以将碎片数据利用待写入磁盘的新数据，重新写入磁盘，避免磁盘空间的浪费。
其中，这里的清理过程可以是实时进行的，也可以是根据实际需要启动该方法；上述方法的过程即：首先系统从磁盘读取碎片数据到系统缓存，然后与应用待写入磁盘的新数据组合成新的条带重新写入磁盘，同时原来条带占用的磁盘清空，即完成磁盘碎片整理。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的存储操作系统的碎片整理方法，能够有效地将碎片数据所占用的条带进行清理回收磁盘碎片，从而保证磁盘的利用率以及条带数据写入的效率。
上述清理方法是将碎片数据与待写入磁盘的新数据进行组合完成的，但是若没有待写入磁盘的新数据的话，该方法也可以直接将各个碎片数据进行整理组合成新的条带；优选的，具体过程可以是：
S10、从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中；
S11、将所述初始碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；
S12、判断是否有待写入磁盘的新数据；
S20、若未有待写入磁盘的新数据，则从磁盘中读取另一碎片数据，将另一碎片数据存储到存储操作系统的缓存中，将另一碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；将初始碎片数据与另一碎片数据组合；
S21、判断组合后的碎片数据是否能够形成新的条带；
S22、若是，则将新的条带写入磁盘；
S23、若否，则将组合后的碎片数据作为初始碎片数据，并进入步骤S20直到组合后的碎片数据能够形成新的条带。
其中，如果从磁盘读取碎片数据后，无新写入的数据组成新的条带，则再次从磁盘读取其他碎片数据，直到组成新条带为止。即在没有待写入磁盘的新数据时，就依次从磁盘中读取碎片数据，进行组合，直到组合后的碎片数据能够形成新的条带为止。将组合后形成的新的条带写入磁盘中，相当于将碎片数据进行整理后重新写入磁盘中，则只会占用一个条带，从而保证磁盘的利用率以及条带数据写入的效率。
基于上述技术方案，优选的，所述从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中之前，还可以包括：
判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值；
若达到阈值，则从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中。
其中，对磁盘中的碎片数据进行清理也会占用系统的资源，用户可以选择实时进行碎片数据的整理，也可以等到磁盘中的碎片数据达到阈值后在进行清理，这里的阈值可以根据实际情况进行确定。这样可以节省处理的次数，提高碎片数据处理效率。
基于上述技术方案，优选的，所述从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中之前，还可以包括：
判断所述存储操作系统的繁忙程度是否达到预定等级；
若达到预定等级，则从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中。
其中，用户不仅可以根据碎片数据的量选择是否进行碎片数据的清理，也可以根据存储操作系统是否繁忙，确定是否进行碎片数据的清理，若系统比较忙，则不进行，若系统不繁忙，则进行碎片数据清理。
基于上述两个技术方案，该方法既可以首先判断碎片数据是否达到阈值，若达到阈值，再判断系统是否繁忙；也可以是首先判断系统是否繁忙，若系统不繁忙，再判断碎片数据是否达到阈值；优选的，先判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值，若达到阈值之后，还包括：
判断所述存储操作系统的繁忙程度是否达到预定等级；
若是，则不进行碎片整理；
若否，则从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中。
其中，通过这两个判断过程，可以根据系统的繁忙程度和系统碎片情况，实时的对系统碎片进行整理；提高用户体验。
基于上述任意技术方案，可选的，判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值，若达到阈值之后，还包括：
发出碎片数据达到阈值的告警信息。
其中，可以通过告警信息告知用户碎片数据需要进行整理。提高用户体验。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的存储操作系统的碎片整理方法，根据系统的繁忙程度和系统碎片情况，实时的对系统碎片进行整理；能够有效地将碎片数据所占用的条带进行清理回收磁盘碎片，从而保证磁盘的利用率以及条带数据写入的效率。
本发明实施例提供了存储操作系统的碎片整理方法，能够有效的回收磁盘碎片，保证磁盘的利用率以及条带数据写入的效率。
下面对本发明实施例提供的存储操作系统的碎片整理系统进行介绍，下文描述的存储操作系统的碎片整理系统与上文描述的存储操作系统的碎片整理方法可相互对应参照。
请参考图2，图2为本发明实施例所提供的存储操作系统的碎片整理系统的结构框图；该系统可以包括：
读取模块100，用于从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中；
清空模块200，用于将所述初始碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；
判断模块300，用于判断是否有待写入磁盘的新数据；
写入模块400，用于若有，则将所述初始碎片数据与待写入磁盘的新数据组合成新的条带，并将新的条带写入磁盘。
优选的，该系统还可以包括：碎片数据拼接模块，其中，所述碎片数据拼接模块可以包括：
读取单元，用于若未有待写入磁盘的新数据，则从磁盘中读取另一碎片数据，将另一碎片数据存储到存储操作系统的缓存中，将另一碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；将初始碎片数据与另一碎片数据组合；
碎片组合判断单元，用于判断组合后的碎片数据是否能够形成新的条带；
若是，则触发写入模块将新的条带写入磁盘；
若否，则触发读取单元，其中，初始碎片数据为组合后的碎片数据。
优选的，该系统还可以包括：
阈值判断模块，用于判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值；
若达到阈值，则触发读取模块从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中。
优选的，该系统还可以包括：
等级判断模块，用于判断所述存储操作系统的繁忙程度是否达到预定等级。
优选的，该系统还可以包括：
告警模块，用于发出碎片数据达到阈值的告警信息。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的存储操作系统的碎片整理方法及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种存储操作系统的碎片整理方法，其特征在于，包括：
从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中；
将所述初始碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；
判断是否有待写入磁盘的新数据；
若有，则将所述初始碎片数据与待写入磁盘的新数据组合成新的条带，并将新的条带写入磁盘。
2.如权利要求1所述的碎片整理方法，其特征在于，所述判断是否有待写入磁盘的新数据之后，包括：
S20、若未有待写入磁盘的新数据，则从磁盘中读取另一碎片数据，将另一碎片数据存储到存储操作系统的缓存中，将另一碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；将初始碎片数据与另一碎片数据组合；
S21、判断组合后的碎片数据是否能够形成新的条带；
S22、若是，则将新的条带写入磁盘；
S23、若否，则将组合后的碎片数据作为初始碎片数据，并进入步骤S20直到组合后的碎片数据能够形成新的条带。
3.如权利要求1所述的碎片整理方法，其特征在于，所述从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中之前，还包括：
判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值；
若达到阈值，则从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中。
4.如权利要求3所述的碎片整理方法，其特征在于，判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值，若达到阈值之后，还包括：
判断所述存储操作系统的繁忙程度是否达到预定等级；
若是，则不进行碎片整理；
若否，则从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中。
5.如权利要求3所述的碎片整理方法，其特征在于，判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值，若达到阈值之后，还包括：
发出碎片数据达到阈值的告警信息。
6.一种存储操作系统的碎片整理系统，其特征在于，包括：
读取模块，用于从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中；
清空模块，用于将所述初始碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；
判断模块，用于判断是否有待写入磁盘的新数据；
写入模块，用于若有，则将所述初始碎片数据与待写入磁盘的新数据组合成新的条带，并将新的条带写入磁盘。
7.如权利要求6所述的碎片整理系统，其特征在于，还包括：碎片数据拼接模块，其中，所述碎片数据拼接模块包括：
读取单元，用于若未有待写入磁盘的新数据，则从磁盘中读取另一碎片数据，将另一碎片数据存储到存储操作系统的缓存中，将另一碎片数据对应的条带所占用的磁盘清空；将初始碎片数据与另一碎片数据组合；
碎片组合判断单元，用于判断组合后的碎片数据是否能够形成新的条带；
若是，则触发写入模块将新的条带写入磁盘；
若否，则触发读取单元，其中，初始碎片数据为组合后的碎片数据。
8.如权利要求6所述的碎片整理系统，其特征在于，还包括：
阈值判断模块，用于判断磁盘中的碎片数据是否达到阈值；
若达到阈值，则触发读取模块从磁盘中读取初始碎片数据，并将所述初始碎片数据存储到存储操作系统的缓存中。
9.如权利要求8所述的碎片整理系统，其特征在于，还包括：
等级判断模块，用于判断所述存储操作系统的繁忙程度是否达到预定等级。
10.如权利要求8所述的碎片整理系统，其特征在于，还包括：
告警模块，用于发出碎片数据达到阈值的告警信息。
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