CN114816218A - 管理存储块的方法、电子设备和计算机程序产品 - Google Patents

管理存储块的方法、电子设备和计算机程序产品 Download PDF

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CN114816218A CN202110081637.8A CN202110081637A CN114816218A CN 114816218 A CN114816218 A CN 114816218A CN 202110081637 A CN202110081637 A CN 202110081637A CN 114816218 A CN114816218 A CN 114816218A
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Abstract

根据本公开的示例实施例，提供了用于管理存储块的方法、电子设备和计算机程序产品。该方法包括：根据从存储设备分配目标数目个连续存储块的第一请求，查询用于记录存储设备中多组连续空闲存储块的索引信息的索引表，以从多组连续空闲存储块中确定第一组连续空闲存储块；从第一组连续空闲存储块中分配目标数目个连续存储块；更新用于记录存储设备中的多个存储块的状态的位图；以及更新索引表中记录的第一组连续空闲存储块的第一索引信息。由此，本方案可以降低存储的复杂性，提高系统的性能。

Description

管理存储块的方法、电子设备和计算机程序产品
技术领域
本公开的实施例总体涉及数据存储领域，并且具体涉及用于管理存储块的方法、电子设备和计算机程序产品。
背景技术
在存储系统中，元数据输入/输出(I/O)和用户数据I/O的性能对于系统性能至关重要。通常，元数据I/O的模式比用户数据I/O的模式更具可变性，因为元数据I/O的大小比用户数据I/O的大小小得多，并且元数据I/O不连续。在长期使用后存储系统中，固态硬盘(SSD)或者机械硬盘(HDD)上的空闲存储块往往是不连续的，如何在元数据I/O和用户数据I/O的过程中高效地找到存储块或者适当地释放存储块成为限制存储系统中的数据I/O性能的瓶颈。因此，需要一种有效地管理存储块的方案。
发明内容
本公开的实施例提供了管理存储块的方法、电子设备和计算机程序产品。
在本公开的第一方面，提供了一种管理存储块的方法。该方法包括：根据从存储设备分配目标数目个连续存储块的第一请求，查询用于记录存储设备中多组连续空闲存储块的索引信息的索引表，以从多组连续空闲存储块中确定第一组连续空闲存储块，其中每组连续空闲存储块的索引信息指示每组连续空闲存储块的数目和起始位置，并且第一组连续空闲存储块中的数目不少于目标数目；从第一组连续空闲存储块中分配目标数目个连续存储块；更新用于记录存储设备中的多个存储块的状态的位图，其中每个存储块的状态指示每个存储块为以下之一：已分配存储块，一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块和/或结束空闲存储块，或者一组连续空闲存储块中的中间空闲存储块；以及更新索引表中记录的第一组连续空闲存储块的第一索引信息。
在本公开的第二方面，提供了一种电子设备。该设备包括至少一个处理单元和至少一个存储器。至少一个存储器被耦合到至少一个处理单元并且存储用于由至少一个处理单元执行的指令。该指令当由至少一个处理单元执行时使得该设备执行动作，该动作包括：根据从存储设备分配目标数目个连续存储块的第一请求，查询用于记录存储设备中多组连续空闲存储块的索引信息的索引表，以从多组连续空闲存储块中确定第一组连续空闲存储块，其中每组连续空闲存储块的索引信息指示每组连续空闲存储块的数目和起始位置，并且第一组连续空闲存储块中的数目不少于目标数目；从第一组连续空闲存储块中分配目标数目个连续存储块；更新用于记录存储设备中的多个存储块的状态的位图，其中每个存储块的状态指示每个存储块为以下之一：已分配存储块，一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块和/或结束空闲存储块，或者一组连续空闲存储块中的中间空闲存储块；以及更新索引表中记录的第一组连续空闲存储块的第一索引信息。
在本公开的第三方面，提供了一种计算机程序产品。计算机程序产品被有形地存储在非瞬态计算机可读介质上并且包括机器可执行指令，机器可执行指令在被执行时使机器实现根据本公开的第一方面所描述的方法的任意步骤。
提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。在附图中：
图1示出了本公开的实施例可以在其中被实现的示例环境的示意图；
图2示出了根据本公开的实施例的用于分配存储块的方法的流程图；
图3示出了根据本公开的实施例的用于管理存储块的示例数据结构；
图4示出了根据本公开的实施例的用于管理存储块的示例数据结构；
图5示出了根据本公开的实施例的用于回收存储块的方法的流程图；
图6示出了根据本公开的实施例的用于管理存储块的示例数据结构；
图7示出了根据本公开的实施例的位图的示意图；以及
图8示出了可以用来实施本公开的实施例的示例设备的框图。
在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
传统上，在存储系统中，使用两个索引表来管理存储块的分配。第一个索引表包含空闲存储块的信息，该索引表记录连续空闲存储块的数目和连续空闲存储块的起始位置。第二个索引表包含已分配存储块的信息，该索引表记录已分配存储块的起始位置和结束位置。当需要分配存储块时，在第一个索引表找到最匹配的空闲存储块。在释放存储块时，在第二个索引表中查找该被释放的存储块，将其从索引表中删除，然后在第一个索引表中对空闲存储块信息进行更新。上述管理存储块的操作的复杂度均为O(lnn)，其中n为被分配存储块的数目。由于在存储系统的正常操作状态中，大部分存储块为被分配存储块，即n比较大，因此管理存储块的操作的复杂度较高，成为限制存储系统的性能的瓶颈。
为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的示例实施例提出了一种管理存储块的方案。在该方案中，根据要在存储设备中分配目标数目个连续存储块的请求，在索引表中查询空闲存储块的索引信息，以确定用于分配该目标数目个连续存储块的一组连续空闲存储块。该目标数目个连续存储块可以从该组连续空闲存储块中被分配。用于记录存储设备中的多个存储块的状态的位图被更新，其中每个存储块的状态指示该存储块为已分配存储块或者是一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块、中间空闲存储块、结束空闲存储块。此外，索引表中记录的上述一组连续空闲存储块的索引信息可以被更新。以此方式，本方案能够降低分配和回收存储块的操作复杂度，提高存储系统的性能。
在下文中，将结合附图更详细地描述本方案的具体示例。图1示出了根据本公开的实施例的存储系统100的示例的示意图。图1示出了本公开的实施例能够在其中被实现的示例环境100的框图。如图1所示，环境100包括主机110、存储管理器120以及存储设备130。应当理解，仅出于示例性的目的描述环境100的结构和功能，而不暗示对于本公开的范围的任何限制。例如，本公开的实施例还可以被应用到与环境100不同的环境中。
存储设备130可以包括一个或多个存储空间，例如磁盘、光盘、机械硬盘(HDD)或固态盘(SSD)等。每个存储空间可以被划分成多个存储块。例如，每个存储块可以具有相同大小。根据所存储的不同数据类型或根据所划分的逻辑层，存储设备130可以包括各种类型的存储块，例如，用于存储用户数据的存储块(也称为“用户数据存储块”)、用于存储与存储系统有关的元数据的存储块(也称为“元数据存储块”)等。元数据存储块可以存储与存储系统有关的映射信息、索引信息、状态信息等，例如存储块到物理盘的映射信息、存储块的状态(诸如，正常状态或故障状态)等。存储设备130中的多个存储块中所存储的数据可以是互相关联的。
存储管理器120可以包括处理器121和存储器122。存储器122可以是任何目前已知或者将来开发的易失性存储介质、非易失性存储介质、或者两者的组合。存储管理器120可以被配置为管理存储设备130，并且处理来自主机110的输入/输出(I/O)请求。主机110可以是运行用户应用的任何物理计算机、虚拟机、服务器等等。
存储管理器120可以根据来自主机的I/O请求从存储设备130中分配存储块，或者回收不再使用的存储块以供后续使用。通常，存储块的分配是连续的而存储块的回收是不连续的。也即，一次可能分配多个连续存储块，而每次可能回收一个或多个不连续的存储块。在一些实施例中，存储管理器120可以利用用于记录存储设备130中的空闲存储块的索引信息的索引表和用于记录每个存储块的状态的位图来管理存储块的分配和回收。以下将结合图2至图5详细描述对存储块的分配/回收。
图2示出了根据本公开的实施例的用于分配存储块的示例方法200的流程图。方法200例如可以由如图1所示的存储管理器120来执行。应当理解，方法200还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。以下结合图1至图5来详细描述方法200。
如图2所示，在框210处，存储管理器120根据从存储设备分配目标数目个连续存储块的第一请求，查询用于记录存储设备130中多组连续空闲存储块的索引信息的索引表310，以从多组连续空闲存储块中确定第一组连续空闲存储块。
首先结合图3描述一些基本概念。图3示出了根据本公开的实施例的用于管理存储块的示例数据结构，包括索引表310和位图320。索引表310用于记录存储设备130中多组连续空闲存储块的索引信息。索引信息指示每组连续空闲存储块的数目和起始位置。例如参见索引表310，其记录的存储块数目为1的连续空闲存储块的起始位置的索引为8、10、56，也即存在单个空闲存储块8、10、56可供分配。索引表310记录的存储块数目为7的连续空闲存储块的起始位置的索引为20、36、45，也即从存储块20、36、45开始存在可供分配的连续7个空闲存储块。
位图320用于记录存储设备130中的多个存储块的状态。在位图320中每个存储块的状态指示每个存储块为以下之一：已分配存储块，一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块和/或结束空闲存储块，或者一组连续空闲存储块中的中间空闲存储块。该状态通过为位图中的每个存储块设置位，即每个存储块用2个位表示。图3中以带灰度的块指示其为已分配存储块，以白色的块指示其为空闲存储块。在位图中，在连续空闲存储块中的起始空闲存储块和结束空闲存储块中分别设置低位和高位，例如以位“10”表示起始空闲存储块(图示为<)，以位“01”表示结束空闲存储块(图示为>)，如果仅存在单个空闲存储块例如存储块8、10和56。则同时设置高位和低位“11”(图示为<>)。对于被分配存储块和中间空闲存储块，既不设置高位也不设置低位，即以位“00”表示(图中不设标识)。区别的是分配存储块在高位和低位之间(即><之间)，而空闲存储块在低位和高位之间(即<>之间)。
请注意，上述索引表310和位图320仅仅是示例性的，被分配存储块、空闲存储块的数目和位置、以及对存储块设置位的标识不旨在限制本公开的范围，根据不同的存储系统，可以存在不一样的存储块的分配状态。
回到框210进行描述。在一个示例中，存储管理器120从主机110接收到从存储设备130分配4个连续存储块的请求。存储管理器120在索引表310中查询多组连续空闲存储块的索引信息。存储管理器120从索引表310中获取大于4个的连续空间存储块，从而确定用于分配该4个连续存储块的第一组连续空闲存储块，即存储管理器120确定从索引为20的存储块开始的连续7个空闲存储块为第一组连续空闲存储块。请注意，为了确保分配存储块，第一组连续空闲存储块的数目不小于目标数目即可，还可以将以索引为36或者45的存储块开始的连续7个空闲存储块为第一组连续空闲存储块，本公开在此不做限制。
在框220，存储管理器120从第一组连续空闲存储块中分配目标数目个连续存储块。在上述示例中，例如存储管理器120可以从索引为20的存储块开始的连续7个空闲存储块中分配4个连续存储块。
响应于目标数目个连续存储块被分配，在框230，存储管理器120更新用于记录存储设备130中的多个存储块的状态的位图。例如，取决于第一组连续空闲存储块的数目和目标数目之间的关系，可以存在不同的更新过程。以下将结合图4进行描述。图4示出了根据本公开的实施例的更新后的索引表310和位图320。
在一些实施例中，存储管理器120确定第一组连续空闲存储块的数目超过目标数目。在这种情况中，例如还以从存储块20起始的连续7个空闲存储块中分配4个连续存储块为示例。存储管理器120首先更新第一组连续空闲存储块20至26中起始的第一空闲存储块20的状态，以指示第一空闲存储块20为已分配存储块。例如存储管理器120将图3中的位图320中的存储块20中设置的低位移除，使其的状态更新为图4中的位图420所示的已分配存储块。然后，存储管理器120从第一组连续空闲存储块中20至26确定剩余的至少一个连续空闲存储块24至26。例如存储管理器120确定第一组连续空闲存储块的数目和目标数目的差值为3，则其确定剩余3个连续空闲存储块24至26。最后存储管理器120更新至少一个连续空闲存储块24至26中起始的第二空闲存储块24的状态，以指示第二空闲存储块24为一组连续空闲存储块24至26中的起始空闲存储块。存储管理器120可以对剩余的连续空闲存储块中的第一个空闲24块设置低位以指示其为起始空闲存储块。经更新的位图320如图4所示。可以看出，上述用于分配存储块的操作的复杂度为O(1)。在一般情况(或最佳操作状态)的存储系统中，由于已分配存储块的数目n远大于1，所以上述针对位图的操作复杂度远远小于操作包含已分配存储块的信息的索引表的复杂度O(lnn)。
备选地，在一些实施例中，存储管理器120确定第一组连续空闲存储块的数目超过目标数目。例如，假设存储管理器120将从存储块20起始的连续7个空闲存储块中分配7个连续存储块。存储管理器120更新第一组连续空闲存储块20至26中起始的第一空闲存储块20和结束的第三空闲存储块26的状态，以指示第一空闲存储块和第四空闲存储块均为已分配存储块。例如，存储管理器120将第一空闲存储块20和第三空闲存储块26中的低位和高位移除即可。上述用于分配存储块的操作的复杂度也为O(1)。
上述实施例仅仅是示例性的，还可以存在其他可能的分配存储块的情况。在各种分配存储块的情况中，操作位图的复杂度均为O(1)。由此可见，通过利用位图替换包含已分配存储块的信息的索引表，可以减少分配存储块时的操作复杂度，提高存储系统的性能。
在框240，存储管理器120更新索引表310中记录的第一组连续空闲存储块的第一索引信息。在更新位图320后，存储管理器120还需要更新索引表310。
在一些实施例中，存储管理器120确定第一组连续空闲存储块的数目超过目标数目。在这种情况中，存储管理器120更新第一索引信息，以记录至少一个连续空闲存储块的数目和第二空闲存储块的位置。例如在图4的示例中，存储管理器120确定至少一个连续空闲存储块24至26的数目为3并且存储块24作为起始的第二空闲存储块，则将2和24分别记录在更新后的索引表410中。同时，由于原先的连续7个空闲存储块已经被部分地分配，存储管理器120还将存储块20从索引表310移除。更新后的索引表310如图4所示。在索引表410中虚线代表所删除的信息。
备选地，在一些实施例中，存储管理器120确定第一组连续空闲存储块的数目超过目标数目。在这种情况中，由于第一组连续空闲存储块全部被分配，因此存储管理器120可以从索引表中移除第一组连续空闲存储块的第一索引信息。
由此可见，通过引入位图，大大减少了分配存储块所需的操作复杂度。上面描述了分配存储块的过程。下面结合图5-7描述回收存储块的各实施例。
图5示出了根据本公开的实施例的用于回收存储块的示例方法500的流程图。方法500例如可以由如图1所示的存储管理器120来执行。应当理解，方法500还可以包括未示出的附加动作和/或可以省略所示出的动作，本公开的范围在此方面不受限制。
如图5所示，在框510，存储管理器120根据回收已分配的目标存储块的第二请求，回收目标存储块。例如，存储管理器120响应于主机110的用户数据删除请求将与用户数据相对应的元数据从元数据存储块中移除。
响应于目标存储块的回收，在框520，存储管理器120更新位图中记录的目标存储块和/或该目标存储块的至少一个相邻空闲存储块的状态。
在一些实施例中，如果确定存在紧邻在目标存储块之前的第四空闲存储块并且不存在紧邻在所述目标存储块之后的第五空闲存储块，存储管理器120可以更新第四空闲存储块的状态，以指示所述第四空闲存储块不是一组连续空闲存储块中的结束空闲存储块。然后存储管理器120更新目标存储块的状态，以指示目标存储块为一组连续空闲存储块中的结束空闲存储块。在图4所示的示例中，假设请求回收的目标存储块为已分配存储块11。在此情况下，存储管理器120确定存在紧邻在目标存储块11之前的第四空闲存储块10并且不存在紧邻在目标存储块11之后的第五空闲存储块。由于第四空闲存储块10同时为起始空闲存储块和结束空闲存储块，存储管理器120移除第四空闲存储块10中的高位标识，以指示其不为结束空闲存储块。最后在目标存储块中设置高位，以指示其为结束空闲存储块，如图6中的位图320所示。与上述分配存储块的操作类似，该回收存储块的操作复杂度同样为O(1)。该复杂度小于操作包含已分配存储块的信息的索引表的复杂度O(lnn)。
备选地，在一些实施例中，如果确定不存在第四空闲存储块但是存在第五空闲存储块，则存储管理器120可以更新目标存储块的状态，以指示目标存储块为一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块。存储管理器120还可以更新第五空闲存储块的状态，以指示第五空闲存储块不是一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块。在图4所示的示例中，假设请求回收的目标存储块为已分配存储块7。在此情况下，存储管理器120确定不存在紧邻在目标存储块7之前的第四空闲存储块并且存在紧邻在所述目标存储块之后的第五空闲存储块8。由于第五空闲存储块8同时为起始空闲存储块和结束空闲存储块，存储管理器120移除第五空闲存储块10中的低位标识，以指示其不为起始空闲存储块。最后在目标存储块7中设置低位，以指示其为起始空闲存储块，如图6中的位图320所示。与上述回收存储块的操作类似，该回收存储块的操作复杂度同样为O(1)。该复杂度小于操作包含已分配存储块的信息的索引表的复杂度O(lnn)。
附加地或者备选地，在一些实施例中，存储管理器120确定不存在第四空闲存储块并且不存在第五空闲存储块，更新目标存储块的状态，以指示目标存储块为一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块和结束空闲存储块。在图4所示的示例中，假设请求回收的目标存储块为已分配存储块2。在此情况下，存储管理器120确定不存在紧邻在目标存储块2之前的第四空闲存储块并且也不存在紧邻在所述目标存储块之后的第五空闲存储块。存储管理器120可以在目标存储块中同时设置低位和高位，以指示其为起始空闲存储块和结束空闲存储块，如图6中的位图320所示。与上述回收存储块的操作类似，该回收存储块的操作复杂度同样为O(1)。该复杂度小于操作包含已分配存储块的信息的索引表的复杂度O(lnn)。
上述实施例仅仅是示例性的，还可以存在其他可能的回收存储块的情况。在各种回收存储块的情况中，操作位图的复杂度均为O(1)。由此可见，通过利用位图替换包含已分配存储块的信息的索引表，可以减少回收存储块时所需的操作，提高存储系统的性能。
返回图5，在框530，存储管理器120更新索引表以记录包括目标存储块的第二组连续空闲存储块的第二索引信息。在一些实施例中，存储管理器120查询经更新的位图，以确定第二组连续空闲存储块中起始的第六空闲存储块和结束的第七空闲存储块；基于第六空闲存储块和第七空闲存储块，确定第二组连续空闲存储块的数目；以及更新索引表，以记录第二组连续空闲存储块的数目和第六空闲存储块的位置。例如如图6所示，对于上述描述的三种回收存储块的情况，存储管理器120查询经更新的位图320，从中确定第二组连续空闲存储块<2>、<7、8>和<10、11>中起始的第六空闲存储块2、7、10和结束的第七空闲存储块2、8、11和第二组连续空闲存储块的数目分别为1、2、2。最终存储管理器120根据上述确定的信息将如图4所示的索引表310更新为如图6所示的索引表310。在图6的索引表310中虚线代表所删除的信息。
虽然上文将对存储块的分配和回收，以及对位图和索引表的更新的过程分开描述，但这不不旨在限制本公开的范围。在实际情况中上述情况可能同时发生。
由此，通过引入位图来替换包含已分配存储块的信息的索引表，无论在分配存储块或者是回收存储块的情况中均大大减少了所需的操作复杂度。
在上文讨论的情况中，回收已分配存储块时，需要在位图320、中搜索连续的空闲存储块中的起始空闲存储块和结束空闲存储块，以更新上述索引表310。使用上述位图进行操作，可以在一个CPU周期中检查32个存储块。在多数情况中，也即大多数存储块为已分配存储块的情况中，上述搜索操作的复杂度接近O(1)。
然而，在一些情况下，如果大多数存储块为空闲存储块，并且连续的空闲存储块的范围较长(即大于阈值长度)的情况下，则搜索操作可能很耗时。下面将结合图6讨论上述情况中的查询位图的操作过程。
图7示出了根据本公开的实施例的位图的示意图700。存储管理器120可以首先将位图划分成多个部分，例如每行代表一个部分，其中每个部分可以代表图3、4和6所示的位图320中的64个存储块。示意图600中的位图的每个部分具有计数器以记录与部分对应的存储块中起始空闲存储块和结束空闲存储块的数目，例如第一行为10，第二行为3，第三行为0，第四行为1。如果响应于主机110的请求，第二行中的索引为123的存储块被释放，则存储管理器120需要更新示意图600中的位图。存储管理器120然后对经更新的位图进行查询以根据查询信息来更新与其对应的索引表(例如索引表310、410或者510)。存储管理器120在查询期间可以跳过位图中计数器为零的至少一个部分。例如存储管理器120可以跳过计数器为0的第三行。上述过程仅仅是示例性的，在一些情况下，可以跳过数百甚至数千个空闲存储块而无需对其进行查询。由此，降低了分配/回收存储块操作的复杂度。
图8示出了可以用来实施本公开内容的实施例的示例设备800的示意性框图。例如，如图1所示的存储管理器120可以由设备800来实施。如图8所示，设备800包括中央处理单元(CPU)801，其可以根据存储在只读存储器(ROM)802中的计算机程序指令或者从存储单元808加载到随机访问存储器(RAM)803中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 803中，还可存储设备800操作所需的各种程序和数据。CPU 801、ROM 802以及RAM803通过总线804彼此相连。输入/输出(I/O)接口805也连接至总线804。
设备800中的多个部件连接至I/O接口805，包括：输入单元806，例如键盘、鼠标等；输出单元807，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元808，例如磁盘、光盘等；以及通信单元809，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元809允许设备800通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
上文所描述的各个过程和处理，例如方法200和/或500，可由处理单元801执行。例如，在一些实施例中，方法200和/或500可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储空间808。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM802和/或通信单元809而被载入和/或安装到设备800上。当计算机程序被加载到RAM803并由CPU 801执行时，可以执行上文描述的方法200和/或500的一个或多个动作。
本公开可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的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，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (23)

1.一种管理存储块的方法，包括：
根据从存储设备分配目标数目个连续存储块的第一请求，查询用于记录所述存储设备中多组连续空闲存储块的索引信息的索引表，以从所述多组连续空闲存储块中确定第一组连续空闲存储块，
其中每组连续空闲存储块的索引信息指示所述每组连续空闲存储块的数目和起始位置，并且所述第一组连续空闲存储块中的数目不少于所述目标数目；
从所述第一组连续空闲存储块中分配所述目标数目个连续存储块；
更新用于记录所述存储设备中的多个存储块的状态的位图，
其中每个存储块的状态指示所述每个存储块为以下之一：已分配存储块，一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块和/或结束空闲存储块，或者一组连续空闲存储块中的中间空闲存储块；以及
更新所述索引表中记录的所述第一组连续空闲存储块的第一索引信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其中更新所述位图包括：
如果所述第一组连续空闲存储块的数目超过所述目标数目，
更新所述第一组连续空闲存储块中起始的第一空闲存储块的状态，以指示所述第一空闲存储块为已分配存储块；
从所述第一组连续空闲存储块中确定剩余的至少一个连续空闲存储块；以及
更新所述至少一个连续空闲存储块中起始的第二空闲存储块的状态，以指示所述第二空闲存储块为一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块。
3.根据权利要求2所述的方法，其中更新所述第一索引信息包括：
更新所述第一索引信息，以记录所述至少一个连续空闲存储块的数目和所述第二空闲存储块的位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其中更新所述位图包括：
如果所述第一组连续空闲存储块的数目等于所述目标数目，更新所述第一组连续空闲存储块中起始的第一空闲存储块和结束的第三空闲存储块的状态，以指示所述第一空闲存储块和所述第三空闲存储块均为已分配存储块。
5.根据权利要求4所述的方法，其中更新所述第一索引信息包括：
从所述索引表中移除所述第一索引信息。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
根据回收已分配的目标存储块的第二请求，回收所述目标存储块；
更新所述位图中记录的所述目标存储块和/或所述目标存储块的至少一个相邻空闲存储块的状态；以及
更新所述索引表以记录包括所述目标存储块的第二组连续空闲存储块的第二索引信息。
7.根据权利要求6所述的方法，其中更新所述位图中记录的所述目标存储块和/或所述至少一个相邻空闲存储块的状态包括：
如果存在紧邻在所述目标存储块之前的第四空闲存储块并且不存在紧邻在所述目标存储块之后的第五空闲存储块，
更新所述第四空闲存储块的状态，以指示所述第四空闲存储块不是一组连续空闲存储块中的结束空闲存储块；以及
更新所述目标存储块的状态，以指示所述目标存储块为一组连续空闲存储块中的结束空闲存储块。
8.根据权利要求7所述的方法，其中更新所述位图中记录的所述目标存储块和/或所述至少一个相邻空闲存储块的状态包括：
如果不存在所述第四空闲存储块但是存在所述第五空闲存储块，更新所述目标存储块的状态，以指示所述目标存储块为一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块；以及
更新所述第五空闲存储块的状态，以指示所述第五空闲存储块不是一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块。
9.根据权利要求7所述的方法，其中更新所述位图中记录的所述目标存储块和/或所述至少一个相邻空闲存储块的状态包括：
如果不存在所述第四空闲存储块并且不存在所述第五空闲存储块，更新所述目标存储块的状态，以指示所述目标存储块为一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块和结束空闲存储块。
10.根据权利要求6所述的方法，其中更新所述索引表中以记录所述第二索引信息包括：
查询经更新的所述位图，以确定所述第二组连续空闲存储块中起始的第六空闲存储块和结束的第七空闲存储块；
基于所述第六空闲存储块和所述第七空闲存储块，确定所述第二组连续空闲存储块的数目；以及
更新所述索引表，以记录所述第二组连续空闲存储块的数目和所述第六空闲存储块的位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述位图被划分成多个部分，每个部分具有计数器以记录与所述部分对应的存储块中起始空闲存储块和结束空闲存储块的数目，并且查询经更新的所述位图包括：
在所述查询期间跳过所述位图中计数器为零的至少一个部分。
12.一种电子设备，包括：
至少一个处理单元；
至少一个存储器，所述至少一个存储器被耦合到所述至少一个处理单元并且存储用于由所述至少一个处理单元执行的指令，所述指令当由所述至少一个处理单元执行时，使得所述电子设备执行动作，所述动作包括：
根据从存储设备分配目标数目个连续存储块的第一请求，查询用于记录所述存储设备中多组连续空闲存储块的索引信息的索引表，以从所述多组连续空闲存储块中确定第一组连续空闲存储块，
其中每组连续空闲存储块的索引信息指示所述每组连续空闲存储块的数目和起始位置，并且所述第一组连续空闲存储块中的数目不少于所述目标数目；
从所述第一组连续空闲存储块中分配所述目标数目个连续存储块；
更新用于记录所述存储设备中的多个存储块的状态的位图，
其中每个存储块的状态指示所述每个存储块为以下之一：已分配存储块，一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块和/或结束空闲存储块，或者一组连续空闲存储块中的中间空闲存储块；以及
更新所述索引表中记录的所述第一组连续空闲存储块的第一索引信息。
13.根据权利要求12所述的设备，其中更新所述位图包括：
如果所述第一组连续空闲存储块的数目超过所述目标数目，
更新所述第一组连续空闲存储块中起始的第一空闲存储块的状态，以指示所述第一空闲存储块为已分配存储块；
从所述第一组连续空闲存储块中确定剩余的至少一个连续空闲存储块；以及
更新所述至少一个连续空闲存储块中起始的第二空闲存储块和结束的第三空闲存储块的状态，以指示所述第二空闲存储块为一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块并且所述第三空闲存储块为一组连续空闲存储块中的结束空闲存储块。
14.根据权利要求13所述的设备，其中更新所述第一索引信息包括：
更新所述第一索引信息，以记录所述至少一个连续空闲存储块的数目和所述第二空闲存储块的位置。
15.根据权利要求12所述的设备，其中更新所述位图包括：
如果所述第一组连续空闲存储块的数目等于所述目标数目，更新所述第一组连续空闲存储块中起始的第一空闲存储块和结束的第四空闲存储块的状态，以指示所述第一空闲存储块和所述第四空闲存储块均为已分配存储块。
16.根据权利要求15所述的设备，其中更新所述第一索引信息包括：
从所述索引表中移除所述第一索引信息。
17.根据权利要求12所述的设备，其中所述动作还包括：
根据回收已分配的目标存储块的第二请求，回收所述目标存储块；
更新所述位图中记录的所述目标存储块和/或所述目标存储块的至少一个相邻空闲存储块的状态；以及
更新所述索引表以记录包括所述目标存储块的第二组连续空闲存储块的第二索引信息。
18.根据权利要求17所述的设备，其中更新所述位图中记录的所述目标存储块和/或所述至少一个相邻空闲存储块的状态包括：
如果存在紧邻在所述目标存储块之前的第四空闲存储块并且不存在紧邻在所述目标存储块之后的第五空闲存储块，
更新所述第四空闲存储块的状态，以指示所述第四空闲存储块不是一组连续空闲存储块中的结束空闲存储块；以及
更新所述目标存储块的状态，以指示所述目标存储块为一组连续空闲存储块中的结束空闲存储块。
19.根据权利要求18所述的设备，其中更新所述位图中记录的所述目标存储块和/或所述至少一个相邻空闲存储块的状态包括：
如果不存在所述第四空闲存储块但是存在所述第五空闲存储块，
更新所述目标存储块的状态，以指示所述目标存储块为一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块；以及
更新所述第五空闲存储块的状态，以指示所述第五空闲存储块不是一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块。
20.根据权利要求18所述的设备，其中更新所述位图中记录的所述目标存储块和/或所述至少一个相邻空闲存储块的状态包括：
如果不存在所述第四空闲存储块并且不存在所述第五空闲存储块，更新所述目标存储块的状态，以指示所述目标存储块为一组连续空闲存储块中的起始空闲存储块和结束空闲存储块。
21.根据权利要求17所述的设备，其中更新所述索引表中以记录所述第二索引信息包括：
查询经更新的所述位图，以确定所述第二组连续空闲存储块中起始的第六空闲存储块和结束的第七空闲存储块；
基于所述第六空闲存储块和所述第七空闲存储块，确定所述第二组连续空闲存储块的数目；以及
更新所述索引表，以记录所述第二组连续空闲存储块的数目和所述第六空闲存储块的位置。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述位图被划分成多个部分，每个部分具有计数器以记录与所述部分对应的存储块中起始空闲存储块和结束空闲存储块的数目，并且查询经更新的所述位图包括：
在所述查询期间跳过所述位图中计数器为零的至少一个部分。
23.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被有形地存储在非瞬态计算机可读介质上并且包括机器可执行指令，所述机器可执行指令在被执行时使机器执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法的步骤。
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