CN110502498A - 一种分布式文件系统文件预读方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式文件系统文件预读方法和系统，预读方法包括：步骤1，判断当前的缓存中是否需要进行文件预读；若是，步骤2，获取当前预读位置，其中，所述当前预读位置为需读取文件中已预读文段后的初始需预读文件的起始位置；步骤3，将所述需读取文件中从所述当前预读位置开始预定大小范围的连续部分提取到所述缓存中作为预读文段。通过判断当前的缓存中是否需要进行文件预读，并在需要进行预读之后，获取当前预读位置，由于所述当前预读位置为需读取文件中已预读文段后的初始需预读文件的起始位置，使得不管是文件连续场景还是文件非连续场景的预读机制，都能够实现正常精确预读，提高了预读效率。
Description
技术领域
本发明涉及分布式文件系统技术领域，特别是涉及一种分布式文件系统文件预读方法和系统。
背景技术
在云计算、大数据时代，海量数据存储在存储服务器中，当读取数据时，文件读取性能就显得至关重要。
目前，分布式文件系统中常用的方法是预读，即在读取文件中一段数据的同时，提取读取之后的一端数据放入缓冲，当文件连续读取时，这种方法能够有效的提高文件的读取效率，从而提高读性能，但是当文件非连续读取时，这种方法对性能的提高就维护其微。
因此，如何对文件非连续读取，提高对文件读取性能是本领域工作人员的努力方向。
发明内容
本发明的目的是提供了一种分布式文件系统文件预读方法和系统，实现了文件非连续的预读机制，提高了文件的读取性能。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种分布式文件系统文件预读方法，包括：
步骤1，判断当前的缓存中是否需要进行文件预读；
若是，步骤2，获取当前预读位置，其中，所述当前预读位置为需读取文件中已预读文段后的初始需预读文件的起始位置；
步骤3，将所述需读取文件中从所述当前预读位置开始预定大小范围的连续部分提取到所述缓存中作为预读文段。
其中，所述步骤1包括：
根据当前所述缓存中的已预读文段量、每次读取文件的IO容量以及剩余缓存容量，判断当前的缓存中是否需要进行文件预读。
其中，在所述步骤3之后，还包括：
步骤4，判断所述需读取文件中已预读文段后是否都为未来需预读文段；
若否，步骤5，读取并记录各个连续的所述未来需预读文段在所述需读取文件中的起始位置以及预读大小，形成预读指针文件，按照所述预读指针文件进行文件预读。
其中，所述步骤5还包括：
按照所述预读指针文件将所述未来需预读文段从所述需读取文件中逐段顺次剪切到过渡文件中，将所述预读指针文件转换为与所述过渡文件对应的过渡预读指针文件，从所述过渡文件中将所述未来需预读文段顺次读取到所述缓存进行预读。
其中，所述步骤3还包括：
当前预读文段与当前读取文段之间至少包括两个未来需预读文段。
其中，在所述步骤5之后还包括：
判断所述预读指针文件或所述过渡预读指针文件的指针是否已经全部使用；
若是，判定已完成文件预读。
除此之外，本发明实施例还提供了一种分布式文件系统文件预读系统，包括：
预读判定单元，判定当前的缓存中需要进行文件预读后输出预读信号；
预读位置获取单元，与所述预读判定单元连接，接收所述预读信号，用于获取当前预读位置，其中，所述当前预读位置为需读取文件中已预读文段后的初始需预读文件的起始位置，并在输出所述当前预读位置；
预读执行单元，与所述预读位置获取单元连接，接收所述当前预读位置，并将所述需读取文件中从所述当前预读位置开始预定大小范围的连续部分提取到所述缓存中作为预读文段。
其中，还包括与所述预读执行单元、所述预读位置获取单元连接的预读指针单元，读取并记录从所述预读位置获取单元获取的各个连续的所述未来需预读文段在所述需读取文件中的起始位置以及预读大小，形成预读指针文件，并将所述预读指针文件发送到所述预读执行单元，所述预读执行单元根据所述预读指针文件进行文件预读。
其中，还包括与所述预读执行单元、所述预读指针单元连接的过渡文件单元，所述过渡文件单元根据所述预读指针单元输出的预读指针文件，将所述未来需预读文段从所述需读取文件中逐段顺次剪切到所述过渡文件单元创建的过渡文件中，将所述预读指针文件转换为与所述过渡文件对应的过渡预读指针文件，所述预读执行单元从所述过渡文件中将所述未来需预读文段顺次读取到所述缓存进行预读。
其中，还包括与所述预读指针单元、所述过渡文件单元连接的预读进度单元，根据查询所述预读指针文件或所述过渡预读指针文件的指针是否已经全部使用，判定是否已完成文件预读，并在完成所述文件预读之后，输出已完成文件预读信号。
本发明实施例所提供的分布式文件系统文件预读方法和系统，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明实施例提供的分布式文件系统文件预读方法和系统通过判断当前的缓存中是否需要进行文件预读，并在需要进行预读之后，获取当前预读位置，由于所述当前预读位置为需读取文件中已预读文段后的初始需预读文件的起始位置，使得不管是文件连续场景还是文件非连续场景的预读机制，都能够实现正常精确预读，提高了预读效率。
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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种分布式文件系统文件预读方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种分布式文件系统文件预读方法的另一种具体实施方式的步骤流程示意图；
图3为本发明实施例提供的分布式文件系统文件预读系统的一种具体实施方式的连接结构示意图；
图4为本发明实施例提供的分布式文件系统文件预读系统的另一种具体实施方式的连接结构示意图。
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。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4，图1为本发明实施例提供的一种分布式文件系统文件预读方法的一种具体实施方式的步骤流程示意图；图2为本发明实施例提供的一种分布式文件系统文件预读方法的另一种具体实施方式的步骤流程示意图；图3为本发明实施例提供的分布式文件系统文件预读系统的一种具体实施方式的连接结构示意图；图4为本发明实施例提供的分布式文件系统文件预读系统的另一种具体实施方式的连接结构示意图。
在一种具体实施方式中，所述分布式文件系统文件预读方法，包括：
步骤1，判断当前的缓存中是否需要进行文件预读；这里的是否需要进行文件预定的机制，目的在于判定当前的预读情况，如已经完成全部的文件预读，或者是在缓存中预读的文件数量已经够多，能够满足短时间的读取需要等，使得在满足预读要求的情况下，减轻缓存压力，增加计算机的剩余性能，提高其综合处理能力。
若是，步骤2，获取当前预读位置，其中，所述当前预读位置为需读取文件中已预读文段后的初始需预读文件的起始位置；这里的当前预读位置，指的是下一步需要预读的文件的位置，不管是连续文件还是断续文件都能够适应，获取当期预读位置，与现有技术中直接连续预读不同在于，前者的预读位置都是顺延的，即如果开始预读，只要找到文件即可，如果已经预读一部分，在已经预读的那部分中，找到预读过程，在上次的预读部分基础上递增即可，而对于断续预读的文件来说，相邻的预读片段有前后顺序，但是采用现有的预读机制，会将不需要预读的部分预读进去，不符合要求，因而需要在读取过程中获得当前预读位置，可以是根据要求，如预先要求读取第1、3、6、8自然段，可以根据这个要求，在完成第1自然段读取之后，当前预读位置自动变为第3自然段，依次类推，也可以是逐段判断，如完成第1自然段的预读之后，指向第2自然段，但是其与预读的要求不同，即舍去，自动加1，判断第3自然段，以此类推，获得当前预读位置，本发明包括但不限定于上述的获取当前预读位置的方法，同样的也可以不局限于自然段，可以从每句话截取也可以。
步骤3，将所述需读取文件中从所述当前预读位置开始预定大小范围的连续部分提取到所述缓存中作为预读文段。之所以需要根据预定大小范围的连续部分提取到所述缓存中作为预读文段，是因为如果一个自然段的容量很小，缓存中剩余部分能够容纳，还可以完成预定，但是该自然段中的容量过大，如该自然段很长，达到10K的容量，但缓存剩余为预读分配的容量只有8K，那么就不可能全部将其预读，只能是最多8K预读，甚至于分两次，每次5K的预读，达到在完成预读的同时，不影响计算机正常运行。
所述分布式文件系统文件预读方法，通过判断当前的缓存中是否需要进行文件预读，并在需要进行预读之后，获取当前预读位置，由于所述当前预读位置为需读取文件中已预读文段后的初始需预读文件的起始位置，使得不管是文件连续场景还是文件非连续场景的预读机制，都能够实现正常精确预读，提高了预读效率。
本发明中对于判定是否需要进行预读的机制不做限定，在一个实施例中，所述步骤1包括：
根据当前所述缓存中的已预读文段量、每次读取文件的IO容量以及剩余缓存容量，判断当前的缓存中是否需要进行文件预读。
为了提高预读效率，在本发明的一个实施例中，在所述步骤3之后，还包括：
步骤4，判断所述需读取文件中已预读文段后是否都为未来需预读文段；
若否，步骤5，读取并记录各个连续的所述未来需预读文段在所述需读取文件中的起始位置以及预读大小，形成预读指针文件，按照所述预读指针文件进行文件预读。
通过读取并记录各个连续的所述未来需预读文段在所述需读取文件中的起始位置以及预读大小，形成预读指针文件，使得在后续的预定过程中，将原有的逐步判断预读机制，变为连续判断预读机制，如原有的文件中，包括六个(1,2,3,4,5,6)自然段，但是只有1、3、5自然段需要预读，这样将1、3、5自然段的初始位置以及每个自然段的大小形成预读指针文件，而在预读指针文件中是相邻的，只需要依次从预读指针文件中进行读取，那么获得的都是需要预读的部分，即实现了断续到连续的转换，提高了读取效率。
为了进一步提高读取效率，在本发明的一个实施例中，所述步骤5还包括：
按照所述预读指针文件将所述未来需预读文段从所述需读取文件中逐段顺次剪切到过渡文件中，将所述预读指针文件转换为与所述过渡文件对应的过渡预读指针文件，从所述过渡文件中将所述未来需预读文段顺次读取到所述缓存进行预读。
将原来的断续的未来需预读文段，进行顺次剪切，集中到过渡文件中，使得过渡文件中，都是需要预读的部分，也将其中对应的预读位置进行一定的变换，进一步实现了将断续的文件变为连续的预读文件，提高了预读效率。
需要指出的是，这样的过渡文件中，也可以是全部一次性的剪切，也可以是随着预读的进行，先预读一步进行操作，工作人员可以根据不同的需要进行不同的操作，本发明在此不做限定。
在文件的预读过程中，一般文件读取的速度是一定的，但是每个自然段的文件的长度是不同，在文件预读的过程中，如果采用相隔一段，即当前读取的是第一自然段，而预读的是第二自然段，如果自然段很短，但是第二自然段很长，导致出现了已经读取到第二自然段，但是第二自然段还没有预读完成，这样的预读就可能有些由于同时对一个文件进行两个不同的操作变得不安全，为了解决这一技术问题，一般所述步骤3还包括：
当前预读文段与当前读取文段之间至少包括两个未来需预读文段。
本发明对于当前预读文段与当前读取文段之间至少包括两个未来需预读文段的数量不做限定，当然这一步也可以是在是否需要进行文件预读中进行判定，二者可以相互配合，避免出现意外，如即使是相邻两个未来需预读文段，如果仅仅都是几个字，很容易完成读取，与前者的读取速度等配合，就能够避免这一情况的发生。
本发明采用提前预读文件数据的方法，支持在文件数据不连续读的情况下数据提前预读，从而提高文件的读性能，在视频播放场景，视频速播效果尤为明显。采用这种方式能够实现不连续场景的预读机制，达到将读取数据尽可能的提前放入到本地缓存，提高文件读取命中率，从而提高文件读取性能。
为了进一步完善读取机制，避免出现读取错误，在本发明的一个实施例中，在所述步骤6之后还包括：
判断所述预读指针文件或所述过渡预读指针文件的指针是否已经全部使用；
若是，判定已完成文件预读。
通过判断所述预读指针文件或所述过渡预读指针文件的指针是否已经全部使用，判定是否完成文件的全部预读，避免出现文件已经全部完成预读，但是没有对应的信号，预读机制中找不到预读内容的逻辑错误的可能，提高了预读的可靠性。
除此之外，本发明实施例还提供了一种分布式文件系统文件预读系统，包括：
预读判定单元10，判定当前的缓存中需要进行文件预读后输出预读信号；
预读位置获取单元20，与所述预读判定单元10连接，接收所述预读信号，用于获取当前预读位置，其中，所述当前预读位置为需读取文件中已预读文段后的初始需预读文件的起始位置，并在输出所述当前预读位置；
预读执行单元30，与所述预读位置获取单元20连接，接收所述当前预读位置，并将所述需读取文件中从所述当前预读位置开始预定大小范围的连续部分提取到所述缓存中作为预读文段。
由于分布式文件系统文件预读系统为上述的分布式文件系统文件预读方法对应的系统，二者具有相同的有益效果，本发明在此不再赘述。
本发明中为了进一步提高预读效率，避免每次在需要预读的文件中寻找预读位置而耽误时间，在本发明的一个实施例中，所述分布式文件系统文件预读系统还包括与所述预读执行单元30、所述预读位置获取单元20连接的预读指针单元，读取并记录从所述预读位置获取单元20获取的各个连续的所述未来需预读文段在所述需读取文件中的起始位置以及预读大小，形成预读指针文件，并将所述预读指针文件发送到所述预读执行单元30，所述预读执行单元30根据所述预读指针文件进行文件预读。
通过预读指针单元读取并记录从所述预读位置获取单元20获取的各个连续的所述未来需预读文段在所述需读取文件中的起始位置以及预读大小，形成预读指针文件，并将所述预读指针文件发送到所述预读执行单元30，所述预读执行单元30根据所述预读指针文件进行文件预读，使得每次预读只需在预读指针文件寻找预读位置，并根据对应的大小进行预读，无需在文件中寻找，提高了预读效率。
更进一步，为了将断续的文件变为连续的预读文件，在本发明的一个实施例中，所述分布式文件系统文件预读系统还包括与所述预读执行单元30、所述预读指针单元连接的过渡文件单元50，所述过渡文件单元50根据所述预读指针单元输出的预读指针文件，将所述未来需预读文段从所述需读取文件中逐段顺次剪切到所述过渡文件单元50创建的过渡文件中，将所述预读指针文件转换为与所述过渡文件对应的过渡预读指针文件，所述预读执行单元30从所述过渡文件中将所述未来需预读文段顺次读取到所述缓存进行预读。
将原来的断续的未来需预读文段，进行顺次剪切，集中到过渡文件中，使得过渡文件中，都是需要预读的部分，也将其中对应的预读位置进行一定的变换，进一步实现了将断续的文件变为连续的预读文件，提高了预读效率。
需要指出的是，这样的过渡文件中，也可以是全部一次性的剪切，也可以是随着预读的进行，先预读一步进行操作，工作人员可以根据不同的需要进行不同的操作，本发明在此不做限定。
本发明中，预读判定单元10，判定当前的缓存中需要进行文件预读后输出预读信号，可以是根据当前所述缓存中的已预读文段量、每次读取文件的IO容量以及剩余缓存容量，判断当前的缓存中是否需要进行文件预读，也可以是根据其它的用户或工作人员设定的规则进行判定，本发明对此不作限定，这种规则可以是预先设定的，也可以是后期重新设定的，可以是单一的，也可以是综合的。
为了进一步完善读取机制，避免出现读取错误，在本发明的一个实施例中，所述分布式文件系统文件预读方法和系统还包括与所述预读指针单元、所述过渡文件单元50连接的预读进度单元，根据查询所述预读指针文件或所述过渡预读指针文件的指针是否已经全部使用，判定是否已完成文件预读，并在完成所述文件预读之后，输出已完成文件预读信号。
综上所述，本发明实施例提供的分布式文件系统文件预读方法和系统，通过判断当前的缓存中是否需要进行文件预读，并在需要进行预读之后，获取当前预读位置，由于所述当前预读位置为需读取文件中已预读文段后的初始需预读文件的起始位置，使得不管是文件连续场景还是文件非连续场景的预读机制，都能够实现正常精确预读，提高了预读效率。
以上对本发明所提供的分布式文件系统文件预读方法和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)
1.一种分布式文件系统文件预读方法，其特征在于，包括：
步骤1，判断当前的缓存中是否需要进行文件预读；
若是，步骤2，获取当前预读位置，其中，所述当前预读位置为需读取文件中已预读文段后的初始需预读文件的起始位置；
步骤3，将所述需读取文件中从所述当前预读位置开始预定大小范围的连续部分提取到所述缓存中作为预读文段。
2.如权利要求1所述分布式文件系统文件预读方法，其特征在于，所述步骤1包括：
根据当前所述缓存中的已预读文段量、每次读取文件的IO容量以及剩余缓存容量，判断当前的缓存中是否需要进行文件预读。
3.如权利要求2所述分布式文件系统文件预读方法，其特征在于，在所述步骤3之后，还包括：
步骤4，判断所述需读取文件中已预读文段后是否都为未来需预读文段；
若否，步骤5，读取并记录各个连续的所述未来需预读文段在所述需读取文件中的起始位置以及预读大小，形成预读指针文件，按照所述预读指针文件进行文件预读。
4.如权利要求3所述分布式文件系统文件预读方法，其特征在于，所述步骤5还包括：
按照所述预读指针文件将所述未来需预读文段从所述需读取文件中逐段顺次剪切到过渡文件中，将所述预读指针文件转换为与所述过渡文件对应的过渡预读指针文件，从所述过渡文件中将所述未来需预读文段顺次读取到所述缓存进行预读。
5.如权利要求4所述分布式文件系统文件预读方法，其特征在于，所述步骤3还包括：
当前预读文段与当前读取文段之间至少包括两个未来需预读文段。
6.如权利要求5所述分布式文件系统文件预读方法，其特征在于，在所述步骤5之后还包括：
判断所述预读指针文件或所述过渡预读指针文件的指针是否已经全部使用；
若是，判定已完成文件预读。
7.一种分布式文件系统文件预读系统，其特征在于，包括：
预读判定单元，判定当前的缓存中需要进行文件预读后输出预读信号；
预读位置获取单元，与所述预读判定单元连接，接收所述预读信号，用于获取当前预读位置，其中，所述当前预读位置为需读取文件中已预读文段后的初始需预读文件的起始位置，并在输出所述当前预读位置；
预读执行单元，与所述预读位置获取单元连接，接收所述当前预读位置，并将所述需读取文件中从所述当前预读位置开始预定大小范围的连续部分提取到所述缓存中作为预读文段。
8.如权利要求7所述分布式文件系统文件预读系统，其特征在于，还包括与所述预读执行单元、所述预读位置获取单元连接的预读指针单元，读取并记录从所述预读位置获取单元获取的各个连续的未来需预读文段在所述需读取文件中的起始位置以及预读大小，形成预读指针文件，并将所述预读指针文件发送到所述预读执行单元，所述预读执行单元根据所述预读指针文件进行文件预读。
9.如权利要求8所述分布式文件系统文件预读系统，其特征在于，还包括与所述预读执行单元、所述预读指针单元连接的过渡文件单元，所述过渡文件单元根据所述预读指针单元输出的预读指针文件，将所述未来需预读文段从所述需读取文件中逐段顺次剪切到所述过渡文件单元创建的过渡文件中，将所述预读指针文件转换为与所述过渡文件对应的过渡预读指针文件，所述预读执行单元从所述过渡文件中将所述未来需预读文段顺次读取到所述缓存进行预读。
10.如权利要求9所述分布式文件系统文件预读系统，其特征在于，还包括与所述预读指针单元、所述过渡文件单元连接的预读进度单元，根据查询所述预读指针文件或所述过渡预读指针文件的指针是否已经全部使用，判定是否已完成文件预读，并在完成所述文件预读之后，输出已完成文件预读信号。
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2019
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