CN113050876A - 一种文件数据写入方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本申请提出一种文件数据写入方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：将文件链表中链尾存储节点的魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配；当魔幻数匹配结果符合允许写入条件，将待写入数据存储到所述链尾存储节点的文件体上；将本次数据写入操作对应的预设写操作相关信息存储在所述链尾存储节点的文件信息头中；在所述链尾存储节点的魔幻数头中写入所述预设魔幻数；将搜索到的空闲存储节点的地址填入所述链尾存储节点的下一级节点指针。通过在文件链表中链尾存储节点的文件体写入数据，并在文件信息头中存储写操作相关信息，有效的降低Flash存储介质的写放大系数，从而提高Flash存储器的寿命。

Description

一种文件数据写入方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请涉及数据存储技术，具体涉及一种文件数据写入方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
Flash类型的存储介质，由于其物理结构原因，其存储单元存在擦除操作次数限制。写入操作只能在空或已擦除的单元内进行，所以大多数情况下，在进行写入操作之前必须先执行擦除。现有技术中写入1比特的数据，需要将整个存储块擦除，因此实际擦除量比写入量大很多，造成写放大。而且文件系统会存储文件本身数据以外的其他附加信息，从而进一步加大设备的写放大系数，导致存储器件的寿命降低。
发明内容
本申请提供了一种文件数据写入方法、装置、设备及存储介质。用以解决Flash类型的存储介质写放大系数过大，降低存储器件的寿命的问题。
本申请实施例提供一种文件数据写入方法，包括：
将文件链表中链尾存储节点的魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配；其中，所述文件链表上挂接有至少一个存储节点；
当魔幻数匹配结果符合允许写入条件，将待写入数据存储到所述链尾存储节点的文件体上；
将本次数据写入操作对应的预设写操作相关信息存储在所述链尾存储节点的文件信息头中；
在所述链尾存储节点的魔幻数头中写入所述预设魔幻数；
将搜索到的空闲存储节点的地址填入所述链尾存储节点的下一级节点指针，以将挂接后的所述空闲存储节点作为新的链尾存储节点。
本申请实施例提供一种文件数据写入装置，包括：
魔幻数匹配模块，用于将文件链表中链尾存储节点的魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配；其中，所述文件链表上挂接有至少一个存储节点；
数据写入模块，用于当魔幻数匹配结果符合允许写入条件，将待写入数据存储到所述链尾存储节点的文件体上；
写操作信息存储模块，用于将本次数据写入操作对应的预设写操作相关信息存储在所述链尾存储节点的文件信息头中；
魔幻数写入模块，用于在所述链尾存储节点的魔幻数头中写入所述预设魔幻数；
预分配存储节点模块，用于将搜索到的空闲存储节点的地址填入所述链尾存储节点的下一级节点指针，以将挂接后的所述空闲存储节点作为新的链尾存储节点。
本申请实施例提供一种设备，所述设备包括处理器以及存储器；
所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现本申请实施例中的任意一种方法。
本申请实施例提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例中的任意一种方法。
本申请实施例所提供的文件数据写入方法、装置、设备及存储介质，通过在文件链表中链尾存储节点的文件体写入数据，并在文件信息头中存储写操作相关信息，有效的降低Flash存储介质的写放大系数，从而提高Flash存储器的寿命。
附图说明
图1为文件数据写入方法的流程图。
图2为文件的结构示意图。
图3为创建文件的结构示意图。
图4为写数据后的文件的结构示意图。
图5为文件数据写入装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
图1示出根据本申请实施例的文件数据写入方法，包括：
步骤S11、将文件链表中链尾存储节点的魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配；其中，所述文件链表上挂接有至少一个存储节点；
步骤S12、当魔幻数匹配结果符合允许写入条件，将待写入数据存储到所述链尾存储节点的文件体上；
步骤S13、将本次数据写入操作对应的预设写操作相关信息存储在所述链尾存储节点的文件信息头中；
步骤S14、在所述链尾存储节点的魔幻数头中写入所述预设魔幻数；
步骤S15、将搜索到的空闲存储节点的地址填入所述链尾存储节点的下一级节点指针，以将挂接后的所述空闲存储节点作为新的链尾存储节点。
其中，如图2所示，文件包括inode文件节点和文件链表，文件内容数据以链表的方式组织，文件链表的单元称为存储节点。一个文件链表下可以挂接一个或多个存储节点，创建文件时会预分配一个存储节点，随着写操作会追加更多的存储节点，图2中以3个存储节点为例。存储节点包括魔幻数头、文件信息头和文件体。文件信息头包括文件长度、访问时间和修改时间等写操作会改变的属性。inode文件节点的指针指向文件链表中的第一个存储节点，当文件链表下挂接有多个存储节点时，除了位于文件链表尾端的存储节点，其他存储节点的文件信息头中包含指向下一级存储节点的指针。当用户对文件进行追加写数据时，文件系统找到位于文件链表尾端的链尾存储节点。获取链尾存储节点的魔幻数头中的数据，将该数据与预设魔幻数进行对比，如果两者相同，则认为该数据与预设魔幻数匹配；如果两者不同，则认为该数据与预设魔幻数不匹配。当魔幻数头中的数据与预设魔幻数不匹配时，可以确认链尾存储节点的文件体中没有存储有效数据，可以将数据写入链尾存储节点的文件体中。预设写操作相关信息是对于写操作会影响的相关信息，将本次访问对应的预设写操作相关信息写入链尾存储节点的文件信息头中。在数据写入链尾存储节点的文件体后，链尾存储节点已经存储了有效数据，所以需要在魔幻数头中写入预设魔幻数。预设魔幻数是存储在魔幻数头中，用于标识该存储节点已经存储了有效数据。之后，再为文件预分配存储空间，在存储介质中遍历，找到空闲存储节点，将其地址写入链尾存储节点的文件信息头中，此时，文件链表下挂接了这个空闲存储节点，原来的链尾存储节点成为文件链表中倒数第二个存储节点，而刚刚挂接到文件链表尾端的这个空闲存储节点成为当前文件链表的新的链尾存储节点，下次写操作时，将在这个新的链尾存储节点下执行上述写操作。
通过本申请实施例中的上述方法，向文件中写入数据时，在文件链表中链尾存储节点的文件体写入数据，并在文件信息头中存储写操作相关信息，不对文件链表下的其他存储节点进行擦除和写入，从而有效地降低Flash存储介质的写放大系数，从而提高Flash存储器的寿命。
在一种实现方式中，所述当魔幻数匹配结果符合允许写入条件，将待写入数据存储到所述链尾存储节点的文件体上，包括：
当所述链尾存储节点的魔幻数头中的数据与所述预设魔幻数不匹配，判定所述链尾存储节点的文件体中为空数据，符合所述允许写入条件。
由于链尾存储节点的魔幻数头区域为空白，将魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配，将会导致不匹配，因此判定为链尾存储节点的文件体区域为无效区域，即文件体中为空数据。在确定链尾存储节点的文件体中没有存储文件有效数据的情况下，就可以执行将数据存储在链尾存储节点的文件体上。链尾存储节点是为了写入数据而预分配的存储节点，通过魔幻数确定链尾存储节点真实有效，通过预分配方式避免写入数据对文件链表中前级存储节点的影响。
在一种实现方式中，所述将本次数据写入操作对应的预设写操作相关信息存储在所述链尾存储节点的文件信息头中，包括：
根据所述本次数据写入操作，确定文件的访问时间、修改时间和写入数据后的文件长度；
将所述访问时间、所述修改时间和所述文件长度存储在所述链尾存储节点的文件信息头中。
在将数据追加到链尾存储节点的文件体上后，同时更新链尾存储节点的文件信息头，将该次访问的文件长度、访问时间和修改时间信息存储在链尾存储节点的文件信息头中。之后便可以预分配存储节点，从储存介质中寻找一块空闲的存储节点，将该空闲存储节点的地址填入链尾存储节点的文件信息头的下一级节点指针，而该空闲存储节点不存储任何信息，并成为文件链表的链尾存储节点。
在一种实现方式中，在所述将文件链表中链尾存储节点的魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配之前，还包括：
响应于文件创建操作，生成对应的inode文件节点；
将预设文件附加信息存储在所述inode文件节点中；
将搜索到的空闲存储节点的地址填入所述inode文件节点的下一级节点指针。
用户要创建新的文件，则会输入文件创建操作，文件系统响应于文件创建操作，生成对应的inode文件节点。在inode文件节点中存储文件的预设文件附加信息。所述预设文件附加信息可以包括创建日期、修改日期、文件长度、文件名和访问权限。之后预分配存储节点，从储存介质中寻找一块空闲的存储节点，将该空闲存储节点的地址填入inode文件节点的下一级节点指针。而该空闲存储节点不存储任何信息。
示例：
图3示出的创建文件的结构示意图，文件创建的过程如下：
1.用户创建文件名为A的文件。文件系统生成对应的inode文件节点。
2.在inode文件节点中存储文件A的预设文件附加信息。
3.预分配存储节点。从磁盘中寻找一块空闲的存储节点，将该存储节点的地址填入inode文件节点的下一级节点指针。而该空闲存储节点不存储任何信息。
图4示出的写数据后的文件的结构示意图，文件追加写的过程如下：
1.用户对文件A进行追加写数据。文件系统找到文件A对应的存储节点1。
2.存储节点1的魔幻数区域为空白，不存在魔幻数，导致与预设魔幻数不匹配，因此判定文件体区域为无效区域。
3.将数据追加到存储节点1的文件体上，同时更新存储节点的文件信息头，将该次访问的文件长度、访问时间和修改时间信息存储在存储节点1的文件信息头中。
4.预分配存储节点。从磁盘中寻找一块空闲的存储节点，将该存储节点的地址填入存储节点1的下一级节点指针。而该空闲存储节点不存储任何信息。
通过链表的方式组织文件内容，通过魔幻数确定链尾存储节点的文件体中数据是否有效，通过预分配方式避免写入数据对前级存储节点的影响。这种方法实现的文件系统，能够极大地降低Flash存储器件的写放大系数，从而减少擦除次数，实现提高Flash存储器件的使用寿命，对长生命周期的通信设备有重大意义。
图5示出文件数据写入装置，包括：
魔幻数匹配模块51，用于将文件链表中链尾存储节点的魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配；其中，所述文件链表上挂接有至少一个存储节点；
数据写入模块52，用于当魔幻数匹配结果符合允许写入条件，将待写入数据存储到所述链尾存储节点的文件体上；
写操作信息存储模块53，用于将本次数据写入操作对应的预设写操作相关信息存储在所述链尾存储节点的文件信息头中；
魔幻数写入模块54，用于在所述链尾存储节点的魔幻数头中写入所述预设魔幻数；
预分配存储节点模块55，用于将搜索到的空闲存储节点的地址填入所述链尾存储节点的下一级节点指针，以将挂接后的所述空闲存储节点作为新的链尾存储节点。
在一种实现方式中，文件数据写入装置，还包括：
文件节点生成模块，用于在所述将文件链表中链尾存储节点的魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配之前，响应于文件创建操作，生成对应的inode文件节点；
附件信息存储模块，用于将预设文件附加信息存储在所述inode文件节点中；
存储节点挂接模块，用于将搜索到的空闲存储节点的地址填入所述inode文件节点的下一级节点指针。
在一种实现方式中，所述预设文件附加信息包括创建日期、修改日期、文件长度、文件名和访问权限。
在一种实现方式中，所述数据写入模块，包括：
写入条件判定单元，用于当所述链尾存储节点的魔幻数头中的数据与所述预设魔幻数不匹配，判定所述链尾存储节点的文件体中为空数据，符合所述允许写入条件。
在一种实现方式中，所述写操作信息存储模块，包括：
写操作信息确定单元，用于根据所述本次数据写入操作，确定文件的访问时间、修改时间和写入数据后的文件长度；
写操作信息存储单元，用于将所述访问时间、所述修改时间和所述文件长度存储在所述链尾存储节点的文件信息头中。
本申请实施例提供一种设备，所述设备包括处理器以及存储器；
所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现本申请实施例中的任意一种方法。
示例的，该设备可以为无线基站设备，例如2G、3G、4G和5G设备以及未来更加先进的无线基站设备，以5G无线基站设备来说明本应用实例。
5G无线基站设备的固态驱动器(Solid State Drive，SSD)属于Flash存储介质。文件系统实现上述方法，能够有效地降低写放大系数，从而降低对SSD设备的擦写次数，能够将SSD设备的使用寿命从4年提高到12年。
该设备可以为有线交换传输设备，有线交换传输设备的Nandflash属于Flash存储介质，文件系统实现上述方法，能够有效地降低写放大系数，从而降低对Nandflash设备的擦写次数，能够将存储设备的使用寿命从6年提高到14年。
本申请实施例提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请实施例中的任意一种方法。
以上所述，仅为本申请的示例性实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。
本领域内的技术人员应明白，术语用户终端涵盖任何适合类型的无线用户设备，例如移动电话、便携数据处理装置、便携网络浏览器或车载移动台。
一般来说，本申请的多种实施例可以在硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合中实现。例如，一些方面可以被实现在硬件中，而其它方面可以被实现在可以被控制器、微处理器或其它计算装置执行的固件或软件中，尽管本申请不限于此。
本申请的实施例可以通过移动装置的数据处理器执行计算机程序指令来实现，例如在处理器实体中，或者通过硬件，或者通过软件和硬件的组合。计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码。
本申请附图中的任何逻辑流程的框图可以表示程序步骤，或者可以表示相互连接的逻辑电路、模块和功能，或者可以表示程序步骤与逻辑电路、模块和功能的组合。计算机程序可以存储在存储器上。存储器可以具有任何适合于本地技术环境的类型并且可以使用任何适合的数据存储技术实现，例如但不限于只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、光存储器装置和系统(数码多功能光碟DVD或CD光盘)等。计算机可读介质可以包括非瞬时性存储介质。数据处理器可以是任何适合于本地技术环境的类型，例如但不限于通用计算机、专用计算机、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(FGPA)以及基于多核处理器架构的处理器。
通过示范性和非限制性的示例，上文已提供了对本申请的示范实施例的详细描述。但结合附图和权利要求来考虑，对以上实施例的多种修改和调整对本领域技术人员来说是显而易见的，但不偏离本发明的范围。因此，本发明的恰当范围将根据权利要求确定。

Claims (10)

1.一种文件数据写入方法，其特征在于，包括：
将文件链表中链尾存储节点的魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配；其中，所述文件链表上挂接有至少一个存储节点；
当魔幻数匹配结果符合允许写入条件，将待写入数据存储到所述链尾存储节点的文件体上；
将本次数据写入操作对应的预设写操作相关信息存储在所述链尾存储节点的文件信息头中；
在所述链尾存储节点的魔幻数头中写入所述预设魔幻数；
将搜索到的空闲存储节点的地址填入所述链尾存储节点的下一级节点指针，以将挂接后的所述空闲存储节点作为新的链尾存储节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将文件链表中链尾存储节点的魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配之前，还包括：
响应于文件创建操作，生成对应的inode文件节点；
将预设文件附加信息存储在所述inode文件节点中；
将搜索到的空闲存储节点的地址填入所述inode文件节点的下一级节点指针。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设文件附加信息包括创建日期、修改日期、文件长度、文件名和访问权限。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当魔幻数匹配结果符合允许写入条件，将待写入数据存储到所述链尾存储节点的文件体上，包括：
当所述链尾存储节点的魔幻数头中的数据与所述预设魔幻数不匹配，判定所述链尾存储节点的文件体中为空数据，符合所述允许写入条件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将本次数据写入操作对应的预设写操作相关信息存储在所述链尾存储节点的文件信息头中，包括：
根据所述本次数据写入操作，确定文件的访问时间、修改时间和写入数据后的文件长度；
将所述访问时间、所述修改时间和所述文件长度存储在所述链尾存储节点的文件信息头中。
6.一种文件数据写入装置，其特征在于，包括：
魔幻数匹配模块，用于将文件链表中链尾存储节点的魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配；其中，所述文件链表上挂接有至少一个存储节点；
数据写入模块，用于当魔幻数匹配结果符合允许写入条件，将待写入数据存储到所述链尾存储节点的文件体上；
写操作信息存储模块，用于将本次数据写入操作对应的预设写操作相关信息存储在所述链尾存储节点的文件信息头中；
魔幻数写入模块，用于在所述链尾存储节点的魔幻数头中写入所述预设魔幻数；
预分配存储节点模块，用于将搜索到的空闲存储节点的地址填入所述链尾存储节点的下一级节点指针，以将挂接后的所述空闲存储节点作为新的链尾存储节点。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
文件节点生成模块，用于在所述将文件链表中链尾存储节点的魔幻数头中的数据与预设魔幻数进行匹配之前，响应于文件创建操作，生成对应的inode文件节点；
附件信息存储模块，用于将预设文件附加信息存储在所述inode文件节点中；
存储节点挂接模块，用于将搜索到的空闲存储节点的地址填入所述inode文件节点的下一级节点指针。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据写入模块，包括：
写入条件判定单元，用于当所述链尾存储节点的魔幻数头中的数据与所述预设魔幻数不匹配，判定所述链尾存储节点的文件体中为空数据，符合所述允许写入条件。
9.一种设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器；
所述处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现权利要求1-5任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的方法。
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