CN111338895A - 一种基于位图的状态管理方法、装置、设备和介质 - Google Patents

一种基于位图的状态管理方法、装置、设备和介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于位图的状态管理方法，包括：根据系统最大可容纳的磁盘的数量开辟位图的空间，并定义位图中磁盘信息的计算方法；在位图中标记并持续更新磁盘的各个属性状态；响应于接受到获取预设类型磁盘的请求，通过与或非接口方法在位图中选择与预设类型磁盘属性匹配的属性数量最多的磁盘。本发明还公开了一种装置、设备和介质。本发明提供的一种基于位图的状态管理方法、装置、设备和介质能够保证磁盘状态的快速过滤和选择，提高系统维护的性能。

Description

一种基于位图的状态管理方法、装置、设备和介质
技术领域
本发明涉及存储技术领域，更具体地，特别是指一种基于位图的状态管理方法、装置、设备和介质。
背景技术
在存储技术领域中，由于系统要管理各种外接设备，最主要的就是磁盘的管理，但是磁盘包含各种类型，比如机械盘以及固态硬盘等，每一种盘又包含各种属性，比如磁盘容量，转速、块大小、磁盘位置、磁盘属性等。在创建RAID时或者插入磁盘或者移除磁盘或者盘坏掉选择热备时需要选择同一种类型的盘进行匹配，如果盘的数量比较大，比如几千块盘，或者盘类型比较多而且盘的类型不同时，如何对盘按照属性进行有效管理变得极为重要，因此需要优化盘的选择和分类管理。
传统的磁盘管理方法采用大数组和轮询查找的方式对盘状态进行状态管理和维护，在选择磁盘时要通过轮询所有的盘，并对盘的每一个属性进行轮询查找和比对，先选出完全的匹配的盘，再选出最佳匹配的盘，再选出次匹配的盘，最后筛选出可用的盘。在企业级用户中，存储磁盘数量是巨大的，在用户使用过程中，选盘的操作就变的异常复杂和难以管理，增加很多不必要的等待时间。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种基于位图的状态管理方法、装置、设备和介质。
基于上述目的，本发明一方面提供了一种基于位图的状态管理方法，该方法包括：根据系统最大可容纳的磁盘的数量开辟位图的空间，并定义位图中磁盘信息的计算方法；在位图中标记并持续更新磁盘的各个属性状态；响应于接受到获取预设类型磁盘的请求，通过与或非接口方法在位图中选择与预设类型磁盘属性匹配的属性数量最多的磁盘。
在本发明的基于位图的状态管理方法的一些实施方式中，方法还包括：配置初始化操作接口，响应于所有磁盘在系统中且未在使用，通过初始化操作接口将所有的磁盘位置数据置位为0，响应于所有磁盘被拔出，初始化操作接口将所有的磁盘位置数据置位为-1。
在本发明的基于位图的状态管理方法的一些实施方式中，方法还包括：配置查询接口并通过查询接口判断磁盘是否存在，配置加入接口运算加入的磁盘，配置移除接口运算移除的磁盘，配置废弃接口运算废弃的磁盘。
在本发明的基于位图的状态管理方法的一些实施方式中，响应于接受到获取预设类型磁盘的请求，通过与或非接口方法在位图中选择与预设类型磁盘属性匹配的属性数量最多的磁盘还包括：配置匹配算法接口根据磁盘所具有的预设类型磁盘的所需属性值定义and算法的数量，and算法的数量越多，磁盘属性与预设类型磁盘属性相匹配的数量越多。
在本发明的基于位图的状态管理方法的一些实施方式中，磁盘信息包括：磁盘的ID、索引、以及偏移；磁盘信息的计算方法包括：通过索引和偏移计算ID，通过ID和磁盘位图位置信息计算索引，通过ID和磁盘位图位置信息模运算计算偏移。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种基于位图的状态管理装置，该装置包括：准备模块，准备模块配置为根据系统最大可容纳的磁盘的数量开辟位图的空间，并定义位图中磁盘信息的计算方法；更新模块，更新模块配置为在位图中标记并持续更新磁盘的各个属性状态；管理模块，管理模块配置为响应于接受到获取预设类型磁盘的请求，通过与或非接口方法在位图中选择与预设类型磁盘属性匹配的属性数量最多的磁盘。
在本发明的基于位图的状态管理装置的一些实施方式中，装置还包括：辅助模块，辅助模块配置为配置查询接口并通过查询接口判断磁盘是否存在，配置加入接口运算加入的磁盘，配置移除接口运算移除的磁盘，配置废弃接口运算废弃的磁盘。
在本发明的基于位图的状态管理装置的一些实施方式中，管理模块还配置为：配置匹配算法接口根据磁盘所具有的预设类型磁盘的所需属性值定义and算法的数量，and算法的数量越多，磁盘属性与预设类型磁盘属性相匹配的数量越多。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时执行前述的基于位图的状态管理方法。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时执行前述的基于位图的状态管理方法。
本发明至少具有以下有益技术效果：能够保证磁盘状态的快速过滤和选择，提高系统维护的性能。同时，设置灵活的与或非匹配操作函数，用法更灵活。另外基于位图的逻辑运算匹配有很好的扩展性能，保证数量增加时容易扩展。通过此方法对状态管理和维护更加简洁高效。
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实施例。
图1示出了根据本发明的基于位图的状态管理方法的实施例的示意性框图；
图2示出了根据本发明的基于位图的状态管理方法的实施例的位图结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”和“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种基于位图的状态管理方法的实施例。图1示出的是根据本发明的基于位图的状态管理方法的实施例的示意图。如图1所示的实施例中，该方法至少包括如下步骤：
S100、根据系统最大可容纳的磁盘的数量开辟位图的空间，并定义位图中磁盘信息的计算方法；
S200、在位图中标记并持续更新磁盘的各个属性状态；
S300、响应于接受到获取预设类型磁盘的请求，通过与或非接口方法在位图中选择与预设类型磁盘属性匹配的属性数量最多的磁盘。
在本发明的一些实施例中，该方法采用位图的方法对磁盘属性进行管理，当插入一块磁盘时，各属性状态比如容量，类型等按照对应的规格在bitmap(位图)中用boolean(二进制变量)进行标记，每一块磁盘一旦插入系统，bitmap图就自动更新。这样当需要某一种类型的盘时只需要通过对应匹配的与或非接口方法将满足属性最佳匹配的盘选择出来。位图的逻辑运算的优势远比数组轮询的方式性能要好，大大提高了盘匹配的速度。其中，图2示出的是根据本发明的基于位图的状态管理方法的实施例的位图结构示意图。如图2所示的实施例，开辟bitmap的maps(图)空间，根据系统最大磁盘数量，定义32位maps[MAX_COUNT]。
根据本发明的基于位图的状态管理方法的一些实施方式，方法还包括：配置初始化操作接口，响应于所有磁盘在系统中且未在使用，通过初始化操作接口将所有的磁盘位置数据置位为0，响应于所有磁盘被拔出，初始化操作接口将所有的磁盘位置数据置位为-1。
在本发明的一些实施例中，初始化操作，接口中定义初始化操作clear和full接口，当所有磁盘在系统中但不在使用时clear接口将所有的位置位0，当所有磁盘被拔出时full操作将所有的位置位-1无效值。通过此接口可以方便初始化以及清空操作。
根据本发明的基于位图的状态管理方法的一些实施方式，方法还包括：配置查询接口并通过查询接口判断磁盘是否存在，配置加入接口运算加入的磁盘，配置移除接口运算移除的磁盘，配置废弃接口运算废弃的磁盘。
在本发明的一些实施例中，定义查询接口includes的&判断磁盘是否存在，定义add加入接口的|运算加入新的磁盘，通过remove接口的&～运算移除磁盘，通过not接口的～运算废弃磁盘。其中，定义查询接口includes的&判断磁盘是否存在：maps[INDEX]&(1<<OFFSET)！＝0；定义add加入接口的|运算加入新的磁盘：maps[INDEX]|＝(1<<OFFSET)；通过remove接口的&～运算移除磁盘：maps[INDEX]&＝～(1<<OFFSET)；
根据本发明的基于位图的状态管理方法的一些实施方式，响应于接受到获取预设类型磁盘的请求，通过与或非接口方法在位图中选择与预设类型磁盘属性匹配的属性数量最多的磁盘还包括：配置匹配算法接口根据磁盘所具有的预设类型磁盘的所需属性值定义and算法的数量，and算法的数量越多，磁盘属性与预设类型磁盘属性相匹配的数量越多。
在本发明的一些实施例中，实现匹配算法接口，根据磁盘所有具有的属性值定义and算法的数量，这里定义最高阶梯的数量为6(此方法可以扩展其他领域，接口数量可以根据需要进行扩展)即可满足需要：
and接口满足两个属性匹配，通过&运算进行输出；
output->maps[INDEX]＝intput_a->maps[INDEX]&intput_b->maps[INDEX]；
and_and接口满足三个个属性匹配；
and_and_and接口满足四个属性匹配；
and_and_and_and接口满足五个属性匹配；
and_and_and_and_and接口满足六个属性匹配；
and_and_and_and_and_and接口满足七个属性匹配；
根据本发明的基于位图的状态管理方法的一些实施方式，磁盘信息包括：磁盘的ID、索引、以及偏移；磁盘信息的计算方法包括：通过索引和偏移计算ID，通过ID和磁盘位图位置信息计算索引，通过ID和磁盘位图位置信息模运算计算偏移。
在本发明的一些实施例中，自定义ID、INDEX、以及OFFSET计算方法。通过索引和偏移计算ID，通过ID和MAX_COUNT(位图位置信息)计算索引，通ID和MAX_COUNT模运算计算偏移。其中，自定义ID、INDEX、以及OFFSET计算方法包括以下三种情况：通过索引和偏移计算ID：ID＝(INDEX*MAX_COUNT)+OFFSET；通过ID和MAX_COUNT计算索引：INDEX＝ID/MAX_COUNT；通ID和MAX_COUNT模运算计算偏移：OFFSET＝ID％MAX_COUNT；
本发明实施例的另一方面，提出了一种基于位图的状态管理装置的实施例。该装置包括：准备模块，准备模块配置为根据系统最大可容纳的磁盘的数量开辟位图的空间，并定义位图中磁盘信息的计算方法；更新模块，更新模块配置为在位图中标记并持续更新磁盘的各个属性状态；管理模块，管理模块配置为响应于接受到获取预设类型磁盘的请求，通过与或非接口方法在位图中选择与预设类型磁盘属性匹配的属性数量最多的磁盘。
根据本发明的基于位图的状态管理装置的一些实施方式，装置还包括：辅助模块，辅助模块配置为配置查询接口并通过查询接口判断磁盘是否存在，配置加入接口运算加入的磁盘，配置移除接口运算移除的磁盘，配置废弃接口运算废弃的磁盘。
根据本发明的基于位图的状态管理装置的一些实施方式，管理模块还配置为：配置匹配算法接口根据磁盘所具有的预设类型磁盘的所需属性值定义and算法的数量，and算法的数量越多，磁盘属性与预设类型磁盘属性相匹配的数量越多。
基于上述目的，本发明实施例的另一方面，还提出了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时执行前述的基于位图的状态管理方法。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时执行前述的基于位图的状态管理方法。
同样地，本领域技术人员应当理解，以上针对根据本发明的基于位图的状态管理方法阐述的所有实施方式、特征和优势同样地适用于根据本发明的装置、计算机设备和介质。为了本公开的简洁起见，在此不再重复阐述。
需要特别指出的是，上述基于位图的状态管理方法、装置、设备和介质的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于基于位图的状态管理方法、装置、设备和介质也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，基于位图的状态管理方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
此外，应该明白的是，本文的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(RAM)，该RAM可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，RAM可以以多种形式获得，比如同步RAM(DRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据速率SDRAM(DDRSDRAM)、增强SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)、以及直接Rambus RAM(DRRAM)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。
结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性设计中，功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于位图的状态管理方法，其特征在于，所述方法包括：
根据系统最大可容纳的磁盘的数量开辟位图的空间，并定义所述位图中磁盘信息的计算方法；
在所述位图中标记并持续更新所述磁盘的各个属性状态；
响应于接受到获取预设类型磁盘的请求，通过与或非接口方法在所述位图中选择与所述预设类型磁盘属性匹配的属性数量最多的所述磁盘。
2.根据权利要求1所述的基于位图的状态管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
配置初始化操作接口，响应于所有所述磁盘在所述系统中且未在使用，通过初始化操作接口将所有的磁盘位置数据置位为0，响应于所有磁盘被拔出，所述初始化操作接口将所有的磁盘位置数据置位为-1。
3.根据权利要求1所述的基于位图的状态管理方法，其特征在于，所述方法还包括：
配置查询接口并通过所述查询接口判断所述磁盘是否存在，配置加入接口运算加入的磁盘，配置移除接口运算移除的磁盘，配置废弃接口运算废弃的磁盘。
4.根据权利要求1所述的基于位图的状态管理方法，其特征在于，所述响应于接受到获取预设类型磁盘的请求，通过与或非接口方法在所述位图中选择与所述预设类型磁盘属性匹配的属性数量最多的所述磁盘还包括：
配置匹配算法接口根据所述磁盘所具有的所述预设类型磁盘的所需属性值定义and算法的数量，所述and算法的数量越多，所述磁盘属性与所述预设类型磁盘属性相匹配的数量越多。
5.根据权利要求1所述的基于位图的状态管理方法，其特征在于，所述磁盘信息包括：磁盘的ID、索引、以及偏移；
所述磁盘信息的计算方法包括：通过所述索引和所述偏移计算所述ID，通过所述ID和磁盘位图位置信息计算所述索引，通过所述ID和所述磁盘位图位置信息模运算计算所述偏移。
6.一种基于位图的状态管理装置，其特征在于，所述装置包括：
准备模块，所述准备模块配置为根据系统最大可容纳的磁盘的数量开辟位图的空间，并定义所述位图中磁盘信息的计算方法；
更新模块，所述更新模块配置为在所述位图中标记并持续更新所述磁盘的各个属性状态；
管理模块，所述管理模块配置为响应于接受到获取预设类型磁盘的请求，通过与或非接口方法在所述位图中选择与所述预设类型磁盘属性匹配的属性数量最多的所述磁盘。
7.根据权利要求6所述的基于位图的状态管理装置，其特征在于，所述装置还包括：
辅助模块，所述辅助模块配置为配置查询接口并通过所述查询接口判断所述磁盘是否存在，配置加入接口运算加入的磁盘，配置移除接口运算移除的磁盘，配置废弃接口运算废弃的磁盘。
8.根据权利要求6所述的基于位图的状态管理装置，其特征在于，所述管理模块还配置为：
配置匹配算法接口根据所述磁盘所具有的所述预设类型磁盘的所需属性值定义and算法的数量，所述and算法的数量越多，所述磁盘属性与所述预设类型磁盘属性相匹配的数量越多。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时执行如权利要求1-5任意一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时执行权利要求1-5任意一项所述的方法。
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