CN106227678B - 一种虚拟存储介质的存取方法 - Google Patents

一种虚拟存储介质的存取方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种虚拟存储介质的存取方法,所述存取方法包括:对虚拟存储介质位置O进行存取;根据位置O计算出该位置在虚拟存储介质中所属的存储单元号U;再根据存储单元号U计算出该位置所属的二级索引表页号P;根据二级索引表页号P查找一级索引表对应项,得到该二级索引表页在映像文件中对应的存储单元号Up;根据存储单元号U在二级索引表页P中查出虚拟存储介质位置O在映像文件中的存储单元号Uo;对映像文件中的存储单元Uo进行存取。通过两级索引,最终确定虚拟存储介质中各存储单元与映像文件中各存储单元的映射关系。通过所述虚拟存储介质的存取方法,能够充分减少对于不必要的物理存储空间的浪费,并且具有较好的存取性能。

Description

一种虚拟存储介质的存取方法
技术领域
本发明涉及计算机数据存取的技术领域,特别涉及一种虚拟存储介质的存取方法。
背景技术
最初的虚拟存储介质采用一个映像文件来存储数据,虚拟存储介质中的位置与映像文件中的位置一一对应,对虚拟存储介质的存取直接映射到对映像文件的存取。这种存取方法易于实现,存取效率与物理存储较为接近,但映像文件的大小与虚拟存储介质的容量相同,需要占用大量的存储空间。
为了减少占用不必要的存储空间,可以采用不连续的映射方法,只将写入虚拟存储介质中的数据储存在映像文件中,建立一张映射表记录虚拟存储介质与映像文件中的位置对应关系,同时可对数据做压缩存储。映射表的存储有两种方式,一种是储存在映像文件中的固定位置,另一种单独建立一个文件来储存。
上述方法可在一定程度上减少对不必要的存储空间的占用,但仍有一些局限性:当虚拟存储介质容量很大(TB级以上)时,存取性能不佳,并且当实际存储数据量较小时,储存映射表的浪费的空间较大。
发明内容
针对现有技术的不足之处,本发明的所要解决的技术问题在于提供一种适用于大容量的虚拟存储介质的存取方法,能够充分减少不必要的物理存储空间的浪费,并且具有较好的存取性能。
为了解决上述技术问题,本发明可以通过以下技术措施实现:一种虚拟存储介质的存取方法,包括以下步骤:
S10、将虚拟存储介质划分为一系列大小相等的存储单元,按照存储位置的先后从零开始依次编号,对虚拟存储介质位置O进行存取;
S20、首先根据位置O计算出该位置在虚拟存储介质中所属的存储单元号U;
S30、再根据存储单元号U计算出该位置所属的二级索引表页号P;
S40、根据二级索引表页号P查找一级索引表对应项,得到该二级索引表页号P在映像文件中对应的存储单元号Up;
S50、判断Up是否为零,若是,则表示二级索引表页尚未建立,此时在映像文件末尾追加分配一个存储单元用于储存二级索引表页数据,将所分配的存储单元号记录到对应的一级索引表项,并把该二级索引表页数据全部初始化为零;若否,则根据Up计算出映像文件中的相应位置,读取该二级索引表页数据。
S60、根据存储单元号U在二级索引表页号P中查出虚拟存储介质位置O在映像文件中的存储单元号Uo;
S70、判断Uo是否为零,若是,则表示此次存取的存储单元尚未分配,此时在映像文件末尾追加分配一个存储单元用于储存虚拟存储介质中该存储单元的数据,并把储存虚拟存储介质中该存储单元的数据全部初始化为零;若否,则根据Uo计算出映像文件中相应的位置,将此次存取转换为对映像文件中相应位置的存取。
作为本发明虚拟存储介质的存取方法的优选实施方式,所述的步骤S30中,二级索引表按照存储单元的大小分页存储,每个存储单元储存一个二级索引表页,各个二级索引表页在映像文件中的位置根据具体情况分配,其位置信息记录在一级索引表中;其中,一级索引表用于描述二级索引表在映像文件中的存储位置;二级索引表用于描述虚拟存储介质数据在映像文件中的存储位置。
作为本发明虚拟存储介质的存取方法的优选实施方式,所述的步骤S40中,一级索引表中连续储存二级索引表中各页在映像文件中所分配的存储单元号,每个一级索引表项对应一个二级索引表页,从0开始,直至最后一个二级索引表页;若其中某个二级索引表页尚未建立,则对应的一级索引表项为0;一级索引表的长度由二级索引表的页数决定,二级索引表的页数由二级索引表的长度和存储单元的大小决定,二级索引表的页数等于二级索引表的长度除以存储单元的大小,余数进1。
可选的,所述映像文件储存数据和相关信息,虚拟存储介质和映像文件均按照特定大小划分为一系列的存储单元,并对其按位置顺序进行编号,以存储单元为单位建立虚拟存储介质与映像文件之间的映射。
可选的,所述映像文件的长度是动态变化的,根据需要在文件末尾追加分配存储单元。通过一级索引表和二级索引表两级索引来确定虚拟存储介质中各个存储单元与映像文件中各个存储单元之间的对应关系。
可选的,二级索引表采用分页的方式储存在映像文件的存储单元中,在一级索引表中记录二级索引表各页在映像文件中所占据的存储单元号。二级索引表的各页是根据需要动态建立的,未使用前不分配存储单元。
实施本发明的虚拟存储介质的存取方法的技术方案具有如下有益效果:
本发明的虚拟存储介质的存取方法通过两级索引,最终确定虚拟存储介质中各存储单元与映像文件中各存储单元的映射关系,能够充分减少不必要的物理存储空间的浪费,并且具有较好的存取性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下结合优选实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的虚拟存储介质的存取方法的存取流程图。
图2是本发明的虚拟存储介质的存取方法的虚拟存储介质结构示意图。
图3是本发明的虚拟存储介质的存取方法的映像文件结构示意图。
图4是本发明的虚拟存储介质的存取方法的一级索引表结构示意图。
图5本发明的虚拟存储介质的存取方法的二级索引表页结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式,其作为本说明书的一部分,通过实施例来说明本发明的原理,本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中,不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。为使本发明更加容易理解,下面将进一步阐述本发明的具体实施例。
如图1-5所示,本发明的虚拟存储介质的存取方法中的虚拟存储介质被划分为一系列大小相等的存储单元,按照存储位置的先后从零开始依次编号。所述存储单元的大小在创建虚拟存储介质时确定,虚拟存储介质的容量按存储单元大小的整数倍设置,以免产生不足大小的存储单元。虚拟存储介质中的数据以存储单元为单位储存在映像文件中,存储位置根据具体情况分配,相邻存储单元在映像文件中的位置可以相邻也可以不相邻。
本发明的虚拟存储介质的存取方法包括以下步骤:
S10、将虚拟存储介质划分为一系列大小相等的存储单元,按照存储位置的先后从零开始依次编号,对虚拟存储介质位置O进行存取。
S20、首先根据位置O计算出该位置在虚拟存储介质中所属的存储单元号U。
S30、再根据存储单元号U计算出该位置所属的二级索引表页号P。
S40、根据二级索引表页号P查找一级索引表对应项,得到该二级索引表页号P在映像文件中对应的存储单元号Up。
S50、判断Up是否为零,若是,则表示二级索引表页尚未建立,此时在映像文件末尾追加分配一个存储单元用于储存二级索引表页数据,将所分配的存储单元号记录到对应的一级索引表项,并把该二级索引表页数据全部初始化为零;若否,则根据Up计算出映像文件中的相应位置,读取该二级索引表页数据。
S60、根据存储单元号U在二级索引表页号P中查出虚拟存储介质位置O在映像文件中的存储单元号Uo。
S70、判断Uo是否为零,若是,则表示此次存取的存储单元尚未分配,此时在映像文件末尾追加分配一个存储单元用于储存虚拟存储介质中该存储单元的数据,并把储存虚拟存储介质中该存储单元的数据全部初始化为零;若否,则根据Uo计算出映像文件中相应的位置,将此次存取转换为对映像文件中相应位置的存取。
本公开实施例的种映像文件结构,如图3所示,映像文件开始部分为映像头部,其中储存与虚拟存储介质及其映像有关的信息,包括虚拟存储介质的容量、存储单元大小、一级索引表位置及长度、映像文件长度等。
所述的步骤S30中,二级索引表按照存储单元的大小分页存储,每个存储单元储存一个二级索引表页,各个二级索引表页在映像文件中的位置根据具体情况分配,其位置信息记录在一级索引表中;其中,一级索引表用于描述二级索引表在映像文件中的存储位置;二级索引表用于描述虚拟存储介质数据在映像文件中的存储位置。所述存储单元,是把虚拟存储介质和映像文件分别划分为一系列大小相等的区域,并分别按位置的先后次序进行编号。虚拟存储介质的存储单元与映像文件中的存储单元相对应,对虚拟存储介质中的某一存储单元的存取操作将转换为对映像文件中与其向对应的某一存储单元的存取。
所述存储单元的大小在建立映像文件时确定,为便于计算,取值为2的整数次幂字节,例如:64KB、1MB等。所述一级索引表,连续储存在映像文件前端的固定位置,根据虚拟存储介质的容量和存储单元的大小确定其长度,在创建映像文件时建立。
可选的,在映像文件前端的固定位置储存虚拟存储介质的相关信息,包括但不限于:虚拟存储介质容量、存储单元大小、一级索引表位置及长度、映像文件长度等。
映像文件创建时只包含一级索引表和相关信息,其它存储单元在使用时根据需要动态分配。
所述二级索引表,分页存储于映像文件中,每页大小为一个存储单元。在创建映像文件时不分配所述二级索引表的存储单元,在使用过程中根据需要动态分配。所述一级索引表中储存一系列一级索引项,每个一级索引项对应二级索引表中的一页,记录该页在映像文件中的存储单元序号,用一个特殊的值(例如:0)表示对应的二级索引表页未分配存储单元。
所述二级索引表中储存一系列二级索引项,每个二级索引项对应虚拟存储介质中的一个存储单元,记录该单元在映像文件中对应的存储单元序号,用一个特殊的值(例如:0)表示对应的虚拟存储介质中的存储单元未在映像文件中分配对应的存储单元。
可选的,所述映像头部还可以包括一些属性,例如压缩方法、加密方法等。
可选的,所述映像头部还可以包括映像文件标识、备注信息、创建时间、创建者、最后修改时间、最后修改者、校验和等附加信息。
本公开实施例的映像头部之后为一级索引表,一级索引表之后为一系列固定长度的存储单元,直至映像文件末尾,用于储存二级索引表和储存虚拟存储介质中的数据。映像文件中的存储单元大小与虚拟存储介质中的存储单元大小相等,按照在映像文件中的位置先后从1开始依次编号。
可选的,在所述映像头部与一级索引表之间,以及一级索引表和存储单元之间,可以存在一定的间隙,使得一级索引表和存储单元的开始位置为系统存取粒度的整数倍,以便在实际运行中具有较高的存取效率。
可选的,所述映像头部与一级索引表之间的间隙可以用于日后扩展,储存其它信息。
可选的,所述一级索引表与存储单元之间的间隙可以用于日后扩展,增加一级索引表的长度,以便扩大虚拟存储介质的容量。
在步骤S40中,如图4所示,本公开实施例的一级索引表中连续储存二级索引表中各页在映像文件中所分配的存储单元号,每个一级索引表项对应一个二级索引表页,从0开始,直至最后一个二级索引表页。若其中某个二级索引表页尚未建立,则对应的一级索引表项为0。所述一级索引表的长度由二级索引表的页数决定,二级索引表的页数由二级索引表的长度和存储单元的大小决定,即二级索引表的页数等于二级索引表的长度除以存储单元的大小,余数进1。
所述映像文件储存数据和相关信息,虚拟存储介质和映像文件均按照特定大小划分为一系列的存储单元,并对其按位置顺序进行编号,以所述存储单元为单位建立虚拟存储介质与映像文件之间的映射。所述映像文件的长度是动态变化的,根据需要在文件末尾追加分配存储单元,通过一级索引表和二级索引表两级索引来确定虚拟存储介质中各个存储单元与映像文件中各个存储单元之间的对应关系,二级索引表采用分页的方式储存在映像文件的存储单元中,在一级索引表中记录二级索引表各页在映像文件中所占据的存储单元号。二级索引表的各页是根据需要动态建立的,未使用前不分配存储单元。
本公开实施例的二级索引表中连续储存虚拟存储介质中各存储单元在映像文件中所分配的储存单元号,每个二级索引表项对应一个虚拟存储介质中的存储单元,从0开始,直至虚拟存储介质中的最后一个存储单元。图5为二级索引表页的结构示意图。若虚拟存储介质中的某个存储单元尚未执行过存取操作,则不在映像文件中为其分配对应的存储单元,其对应的二级索引表项为0。虚拟存储介质中各存储单元在首次使用时为其在映像文件中分配存储单元,并将存储单元号记录到对应的二级索引表项。
可选的,虚拟存储介质中各存储单元在首次写入数据时为其在映像文件中分配存储单元,在未执行写入操作前发生的读操作不从映像文件中读取数据,直接返回固定值,例如每字节均为0。
所述二级索引表的长度由虚拟存储介质的容量和存储单元的大小决定,即二级索引表的长度等于虚拟存储介质的容量除以存储单元的大小,余数进1。
为提高存取效率,避免大量重复存取,可将所述一级索引表全部常驻内存,对所述二级索引表采取缓冲机制,利用若干个缓冲区储存最近使用和最频繁使用的若干个二级索引表页。
可选的,在系统空闲时间,将有过变动的缓冲区数据储存到映像文件。
本发明的虚拟存储介质的存取方法通过两级索引,最终确定虚拟存储介质中各存储单元与映像文件中各存储单元的映射关系,能够充分减少不必要的物理存储空间的浪费,并且具有较好的存取性能。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种虚拟存储介质的存取方法,其特征在于,包括以下步骤:
S10、将虚拟存储介质划分为一系列大小相等的存储单元,按照存储位置的先后从零开始依次编号,对虚拟存储介质位置O进行存取;
S20、首先根据位置O计算出该位置在虚拟存储介质中所属的存储单元号U;
S30、再根据存储单元号U计算出该位置所属的二级索引表页号P;二级索引表按照存储单元的大小分页存储,每个存储单元储存一个二级索引表页,各个二级索引表页在映像文件中的位置根据具体情况分配,其位置信息记录在一级索引表中;其中,一级索引表用于描述二级索引表在映像文件中的存储位置;二级索引表用于描述虚拟存储介质数据在映像文件中的存储位置;
S40、根据二级索引表页号P查找一级索引表对应项,得到该二级索引表页号P在映像文件中对应的存储单元号Up;一级索引表中连续储存二级索引表中各页在映像文件中所分配的存储单元号,每个一级索引表项对应一个二级索引表页,从0开始,直至最后一个二级索引表页;若其中某个二级索引表页尚未建立,则对应的一级索引表项为0;一级索引表的长度由二级索引表的页数决定,二级索引表的页数由二级索引表的长度和存储单元的大小决定,二级索引表的页数等于二级索引表的长度除以存储单元的大小,余数进1。
S50、判断Up是否为零,若是,则表示二级索引表页尚未建立,此时在映像文件末尾追加分配一个存储单元用于储存二级索引表页数据,将所分配的存储单元号记录到对应的一级索引表项,并把该二级索引表页数据全部初始化为零;若否,则根据Up计算出映像文件中的相应位置,读取该二级索引表页数据;
S60、根据存储单元号U在二级索引表页号P中查出虚拟存储介质位置O在映像文件中的存储单元号Uo;
S70、判断Uo是否为零,若是,则表示此次存取的存储单元尚未分配,此时在映像文件末尾追加分配一个存储单元用于储存虚拟存储介质中该存储单元的数据,并把储存虚拟存储介质中该存储单元的数据全部初始化为零;若否,则根据Uo计算出映像文件中相应的位置,将此次存取转换为对映像文件中相应位置的存取。
2.根据权利要求1所述的虚拟存储介质的存取方法,其特征在于,所述映像文件储存数据和相关信息,虚拟存储介质和映像文件均按照特定大小划分为一系列的存储单元,并对其按位置顺序进行编号,以存储单元为单位建立虚拟存储介质与映像文件之间的映射。
3.根据权利要求1所述的虚拟存储介质的存取方法,其特征在于,所述映像文件的长度是动态变化的,根据需要在文件末尾追加分配存储单元。
4.根据权利要求1所述的虚拟存储介质的存取方法,其特征在于,通过一级索引表和二级索引表两级索引来确定虚拟存储介质中各个存储单元与映像文件中各个存储单元之间的对应关系。
5.根据权利要求4所述的虚拟存储介质的存取方法,其特征在于,二级索引表采用分页的方式储存在映像文件的存储单元中,在一级索引表中记录二级索引表各页在映像文件中所占据的存储单元号。
6.根据权利要求4或5所述的虚拟存储介质的存取方法,其特征在于,二级索引表的各页是根据需要动态建立的,未使用前不分配存储单元。
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Patentee after: Beijing Siwei Anxin Software Co.,Ltd.

Address before: 100036 838, 8th floor, building 5, lianhuayuan, Haidian District, Beijing

Patentee before: BEIJING SIWEI YIYOU SOFTWARE Co.,Ltd.

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
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Application publication date: 20161214

Assignee: Beijing Mingli Zhiyuan Technology Center

Assignor: Beijing Siwei Anxin Software Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023980048421

Denomination of invention: A method for accessing virtual storage media

Granted publication date: 20181228

License type: Common License

Record date: 20231124