CN112540776A - 一种基于iso9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法 - Google Patents

一种基于iso9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法 Download PDF

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Abstract

一种基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法，所述方法包括步骤：基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作；基于ISO9660镜像分片去重技术执行镜像读取操作；基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像生成操作；基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像下载操作。本申请提供的一种基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法，有效降低了系统的存储开销、镜像文件出库时的时间开销以及下载时的网络开销，具有自主可控性、实现方式的独创性、实现效果明显等优点。

Description

一种基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理 方法
技术领域
本发明属于ISO9660镜像分片去重技术技术领域，具体涉及一种基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法。
背景技术
在操作系统的开发中，针对不同的硬件条件和使用环境，往往会形成众多的系统版本，在实际开发和维护过程中，每个系统版本因为补丁升级、定制等原因发展出不同的子版本，并生成不同版本的操作系统镜像。操作系统镜像就是通过将操作系统的安装文件按照ISO9660文件系统格式制作而成的单一的文件，以方便进行管理和使用。
镜像仓库提供了对所有创建好的版本镜像进行统一存储和分发的服务，可以有效减少版本冲突和存储开销，同时也可提高进行协同开发的效率，减少开发人员、测试人员的负担。此外，在产品部门需要进行产品出库时，镜像仓库也生成和分发出库镜像提供了服务支撑。
镜像仓库可以有效提高系统版本镜像管理的自动化程度。然而，随着开发的持续进行，不断增加的版本镜像将会持续增加镜像仓库的存储开销，给镜像仓库带来持续增长的存储压力。此外，在镜像出库流程中，出库镜像生成(主要是LICENSE文件和系统info文件的更新)的系统开销也相对较大，一旦同时存在大量的镜像出库需求，也会对镜像仓库带来极大的负载压力。
基于此，亟需一种新的操作系统版本的镜像管理技术，来解决上述问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法，所述方法包括步骤：
基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作；
基于ISO9660镜像分片去重技术执行镜像读取操作；
基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像生成操作；
基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像下载操作。
优选地，所述基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作包括步骤：
获取待分片ISO镜像文件；
创建与所述待分片ISO镜像文件对应的table文件；
访问所述待分片ISO镜像文件；
获取所述待分片ISO镜像文件中文件信息；
将所述文件信息保存在所述table文件中；
建立镜像的分片元数据信息；
根据所述文件信息在所述镜像中找到对应的区域块；
按照预设分片大小将所述区域块的数据分片；
获取每个所述数据分片的摘要信息；
将所述数据分片存储至分片池中；
保存所述镜像的table文件和分片元数据信息。
优选地，所述基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作包括步骤：
基于ISP9660镜像分片去重技术列出镜像；
基于ISP9660镜像分片去重技术打开所述镜像；
基于ISP9660镜像分片去重技术读取所述镜像中文件内容；
基于ISP9660镜像分片去重技术关闭所述镜像。
优选地，所述基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像生成操作包括步骤：
创建出库镜像所需的info文件和LICENSE文件；
找到并复制待出库的内部版本镜像的table文件和分片元数据文件；
分别找到并复制镜像的info文件和LICENSE文件所对应的分片；
在复制分片中写入info文件和LICENSE文件的数据；
计算复制分片的sha1摘要；
对复制分片进行重命名；
更新复制的分片元数据文件中相关的分片的指针，使其指向新的分片；
完成复制的table文件和分片元数据文件的重命名。
优选地，所述基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像下载操作包括步骤：
向本地服务器请求下载出库镜像；
下载出库镜像的table文件和分片元数据信息到本地服务器；
本地服务器根据分片元数据信息得到所有的分片文件信息并准备逐个请求分片下载：
判断所述本地服务器缓存目录查找中是否存在同名分片；
若是，则跳过下载操作并开始下一分片的下载；
若否，则向下载该分片并将其保存到本地服务器缓存中；
根据分片元数据信息中的分片排序和位置，依次读取每个分片的数据，发送给下载请求方。
本申请提供的一种基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法，有效降低了系统的存储开销、镜像文件出库时的时间开销以及下载时的网络开销，具有自主可控性、实现方式的独创性、实现效果明显等优点。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法的流程示意图。
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了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1，在本申请实施例中，本发明提供了一种基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法，所述方法包括步骤：
S1：基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作；
S2：基于ISO9660镜像分片去重技术执行镜像读取操作；
S3：基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像生成操作；
S4：基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像下载操作。
在本申请实施例中，步骤S1中的基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作包括步骤：
获取待分片ISO镜像文件；
创建与所述待分片ISO镜像文件对应的table文件；
访问所述待分片ISO镜像文件；
获取所述待分片ISO镜像文件中文件信息；
将所述文件信息保存在所述table文件中；
建立镜像的分片元数据信息；
根据所述文件信息在所述镜像中找到对应的区域块；
按照预设分片大小将所述区域块的数据分片；
获取每个所述数据分片的摘要信息；
将所述数据分片存储至分片池中；
保存所述镜像的table文件和分片元数据信息。
本实施例基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作的实现方法的实施步骤如下：
1)针对要分片的ISO镜像文件，创建与其对应的table文件，table文件用来按序存储ISO镜像文件系统中的文件的相关信息(位置、大小、访问路径)；
2)借助于开源库isoparser来访问ISO镜像文件，通过递归遍历镜像文件的各个“Directory Entry”段，获得镜像中所有文件在镜像中的偏移位置、文件大小和文件访问路径信息，并将获取得到的偏移位置、文件大小和文件访问路径作为一个三元组，并按起始位置排序后保存到table文件中；
3)由于ISO9660文件系统保存文件内容时，是按照2048字节的块大小分配的，末尾块不足2048字节的部分将以0填充，如果严格按照table中的偏移位置和文件大小计算得到的文件大小分片，会产生很多1～2047字节的‘\0’块需要保存，额外占用磁盘和索引表空间。因此需要根据table中的文件大小进行分析，当文件大小并非2048的整数倍时，将其补充到2048的整数倍，并将补充后的文件开始位置和结束位置缓存到breaks列表中；
4)建立镜像的分片元数据信息，准备开始对镜像进行分片操作，因为breaks列表中的每一项，均记录了一个镜像中一个文件的起始和结束位置。因此，遍历breaks列表，对其中每一项记录的文件进行如下循环操作；
5)通过文件的起始位置和结束位置信息，到镜像文件中找到对应的区域块，并按照预先指定的分片大小(2048字节的整数倍，如2M)将该区域的数据分片；
6)对于得到的每个分片，调用sha1算法得到分片的sha1摘要信息，并以分片的sha1摘要信息+分片大小来作为分片的名称，将分片存储到分片池中。存储时，若分片池中无同名分片，则完成分片存储，返回分片的访问指针；若分片池中已存在同名分片，则说明该分片已重复，跳过存储操作，仅返回分片池中同名分片的访问指针。存储完毕后，将分片在镜像中对应的起始位置、结束位置以及分片在分片池中的访问指针作为一个三元组保存到镜像的分片元数据信息；
7)重复步骤6)，直到完成指定文件的所有分片的存储操作；
8)重复步骤5)到步骤6)，直到完成镜像中所有文件的分片及存储操作；
9)保存镜像的table文件和分片元数据信息，镜像文件的分片去重操作完成。
在原始的镜像仓库中，仅通过镜像池来按序存储所有的镜像文件；而在基于ISO9660镜像分片去重技术的镜像仓库中，镜像文件的存储分为镜像池和分片池两个部分：在镜像池中存储了镜像文件的基本信息，如table文件以及分片元数据信息；在分片池中存放了所有的镜像分片数据；镜像通过分片元数据信息中的分片指针来关联到自己的所有分片；每一个分片都被至少1个镜像所关联。
在本申请实施例中，所述基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作包括步骤：
基于ISP9660镜像分片去重技术列出镜像；
基于ISP9660镜像分片去重技术打开所述镜像；
基于ISP9660镜像分片去重技术读取所述镜像中文件内容；
基于ISP9660镜像分片去重技术关闭所述镜像。
本发明开发linkfs处理应用程序，该程序利用FUSE(用户空间文件系统)技术，来处理对分片后ISO镜像的读取请求，本实施例基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作的实现方法的实施步骤如下：
1)列出镜像：当镜像池中存在example.iso.table文件时，通过FUSE将其展示为文件；
2)打开镜像：应用程序请求打开example.iso，则实际打开example.iso.table，加载并展示table文件中保存的镜像内的文件路径信息；
3)读取文件内容：当应用程序请求读取镜像内某一文件的内容时，linkfs首先获取table文件中保存的文件的偏移量x和大小y，然后根据镜像的分片元数据信息，找到起始位置a<＝x，并且大小b>x-a的分片，读取长度为y的内容，如果b-x<y，依次读取下一个分片文件，直到一共读取了长度为y的内容或读取完所有剩余分片的内容，最后将读取到的内容一起返回给应用程序；
4)关闭镜像：关闭FUSE所打开的分片文件和镜像table文件。
因为版本镜像在导入镜像仓库时会插入初始的info文件和LICENSE文件，因此出库镜像相对内部版本镜像仅仅是这两个文件的内容有变化。
在本申请实施例中，所述基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像生成操作包括步骤：
创建出库镜像所需的info文件和LICENSE文件；
找到并复制待出库的内部版本镜像的table文件和分片元数据文件；
分别找到并复制镜像的info文件和LICENSE文件所对应的分片；
在复制分片中写入info文件和LICENSE文件的数据；
计算复制分片的sha1摘要；
对复制分片进行重命名；
更新复制的分片元数据文件中相关的分片的指针，使其指向新的分片；
完成复制的table文件和分片元数据文件的重命名。
本实施例基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像生成操作的实现方法的实施步骤如下：
1)创建出库镜像所需的info文件和LICENSE文件；
2)找到并复制待出库的内部版本镜像；
3)通过开源库pycdlib等工具实现了对复制镜像中info文件和LICENSE文件的替换，并自动更新Volume Descriptor Set段；
4)完成复制镜像的重命名，出库镜像的生成操作完成。
在本申请实施例中，所述基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像下载操作包括步骤：
向本地服务器请求下载出库镜像；
下载出库镜像的table文件和分片元数据信息到本地服务器；
本地服务器根据分片元数据信息得到所有的分片文件信息并准备逐个请求分片下载：
判断所述本地服务器缓存目录查找中是否存在同名分片；
若是，则跳过下载操作并开始下一分片的下载；
若否，则向下载该分片并将其保存到本地服务器缓存中；
根据分片元数据信息中的分片排序和位置，依次读取每个分片的数据，发送给下载请求方。
本实施例基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像下载操作的实现方法的实施步骤如下：
1)向本地服务器请求下载出库镜像，本地服务器将连接远程的镜像仓库，提出下载请求；
2)待镜像仓库完成出库镜像的生成后，下载出库镜像的table文件和分片元数据信息到本地服务器；
3)本地服务器根据分片元数据信息，得到所有的分片文件信息，准备逐个请求分片下载：
4)当需要下载某一分片时，首先在本地服务器缓存目录查找是否有同名分片，若分片存在，则无需下载该分片，跳过并开始下一分片的下载；若分片在本地服务器缓存中不存在，则向镜像仓库发送下载请求，下载该分片并将其保存到本地服务器缓存中；
5)当完成所有分片下载后，将根据分片元数据信息中的分片的排序和分片位置，依次读取每个分片的数据，发送给下载请求方。
本申请提供的一种基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法，有效降低了系统的存储开销、镜像文件出库时的时间开销以及下载时的网络开销，具有自主可控性、实现方式的独创性、实现效果明显等优点。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (5)

1.一种基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作；
基于ISO9660镜像分片去重技术执行镜像读取操作；
基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像生成操作；
基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像下载操作。
2.根据权利要求1所述的基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法，其特征在于，所述基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作包括步骤：
获取待分片ISO镜像文件；
创建与所述待分片ISO镜像文件对应的table文件；
访问所述待分片ISO镜像文件；
获取所述待分片ISO镜像文件中文件信息；
将所述文件信息保存在所述table文件中；
建立镜像的分片元数据信息；
根据所述文件信息在所述镜像中找到对应的区域块；
按照预设分片大小将所述区域块的数据分片；
获取每个所述数据分片的摘要信息；
将所述数据分片存储至分片池中；
保存所述镜像的table文件和分片元数据信息。
3.根据权利要求1所述的基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法，其特征在于，所述基于ISP9660镜像分片去重技术执行镜像分片去重操作包括步骤：
基于ISP9660镜像分片去重技术列出镜像；
基于ISP9660镜像分片去重技术打开所述镜像；
基于ISP9660镜像分片去重技术读取所述镜像中文件内容；
基于ISP9660镜像分片去重技术关闭所述镜像。
4.根据权利要求1所述的基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法，其特征在于，所述基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像生成操作包括步骤：
创建出库镜像所需的info文件和LICENSE文件；
找到并复制待出库的内部版本镜像的table文件和分片元数据文件；
分别找到并复制镜像的info文件和LICENSE文件所对应的分片；
在复制分片中写入info文件和LICENSE文件的数据；
计算复制分片的sha1摘要；
对复制分片进行重命名；
更新复制的分片元数据文件中相关的分片的指针，使其指向新的分片；
完成复制的table文件和分片元数据文件的重命名。
5.根据权利要求1所述的基于ISO9660镜像分片去重技术的操作系统镜像管理方法，其特征在于，所述基于ISO9660镜像分片去重技术执行出库镜像下载操作包括步骤：
向本地服务器请求下载出库镜像；
下载出库镜像的table文件和分片元数据信息到本地服务器；
本地服务器根据分片元数据信息得到所有的分片文件信息并准备逐个请求分片下载：
判断所述本地服务器缓存目录查找中是否存在同名分片；
若是，则跳过下载操作并开始下一分片的下载；
若否，则向下载该分片并将其保存到本地服务器缓存中；
根据分片元数据信息中的分片排序和位置，依次读取每个分片的数据，发送给下载请求方。
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