CN1387124A - 直接联网超大容量虚拟镜像光盘服务器的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光盘存储技术领域。涉及直接联网超大容量虚拟镜像光盘服务器的实现方法,包括采用PC架构的集成式或嵌入式服务器及相应的开发平台,包括把磁盘提供的存储空间分割成许多个独立的连续的存储槽;每个存储槽都与一张具体的物理光盘盘片相对应;物理光盘里存储的符合标准光盘文件系统的数据按照统一的、符合光盘文件系统结构国际标准的方式存储在每个对应的存储槽里;通过给每个存储槽存储的虚拟光盘加载虚拟设备驱动实现用户对虚拟光盘的访问和管理。本发明具有磁盘利用率高,非正常关机恢复快,数据流输出连续稳定,系统响应快等优点。此虚拟镜像光盘服务器表现为一个标准网络服务器设备,通过RJ－45标准网络接口即可直接上网。

Description

直接联网超大容量虚拟镜像光盘服务器的实现方法

技术领域本发明属于光盘存储技术领域，特别涉及虚拟镜像光盘服务器设计。

背景技术

目前在网络上实现CD-ROM光盘共享的设备有三种：光盘库、光盘塔和镜像光盘库。这三种设备分别是在光盘和硬盘产品的发展过程中，在不同历史阶段出现的典型产品如下所述：

1、CD-ROM光盘库(CD-ROM Jukebox)

CD-ROM光盘库是一种带有自动换盘机构(机械手)的光盘网络共享设备。CD-ROM光盘库一般由放置光盘的光盘架(1、2、……、n)、机械运动及控制系统(包括系统控制模块及取盘单元)和CD-ROM驱动器三部分组成，如图1所示，机械运动及控制系统部分称为自动换盘机构，也可称为机械手。光盘库一般配置有1～12台CD-ROM驱动器，可容纳50～600片CD-ROM光盘。光盘库通过SCSI系统接口与网络服务器相联，光盘驱动器通过自身接口与主机交换数据。用户访问光盘库时，自动换盘机构首先将CD-ROM驱动器中的光盘取出并放置到盘架上的指定位置，然后再从盘架中取出所需的CD-ROM光盘并送入CD-ROM驱动器中。由于自动换盘机构的换盘时间通常在秒量级，因此光盘库的访问速度较低。光盘库是90年代初期性能价格比最高的光盘网络共享设备。

2、CD-ROM光盘塔(CD-ROM Tower)

CD-ROM光盘库由于利用机械手进行取盘和放盘，因此换盘时间通常为秒量级，使光盘库的访问速度和共享人数受到了极大的限制。为了提高访问光盘的速度，人们利用SCSI(Small Computer System Interface)II适配卡可完成计算机与多台驱动器进行数据交换的特点，将多台SCSI接口的CD-ROM驱动器通过SCSI II电缆串接起来，使网络用户能以“在线”的速度直接访问预先放置在CD-ROM驱动器内的光盘。如图2所示的就是由一个SCSI接口设备连接了7台光盘驱动器和一个媒体交换设备组成的CD-ROM光盘塔。由于7台CD-ROM驱动器以层叠方式安装在塔式机箱内，所以这种使用若干个CD-ROM驱动器组成的光盘网络共享设备被称为光盘塔。

3、CD-ROM镜像光盘库(CD-ROM Mirror Jukebox)

用户使用光盘库和光盘塔共享CD-ROM光盘时，都必须通过CD-ROM驱动器来访问光盘。由于CD-ROM驱动器的数据传输速率较低，而且其平均存取时间在110ms左右，因此CD-ROM驱动器的性能就成为制约光盘库和光盘塔访问速度的瓶颈。光盘库采用机械手换盘，其换盘时间长(秒量级)；光盘塔的容量又极有限；再加上平均寻址时间慢，使得光盘库和光盘塔都不利于用来作为网络共享设备。

随着硬盘技术和网络技术的飞速发展，因此人们便开始采用硬盘作为高速缓存(Hard Disk Caching)技术，把整张CD-ROM光盘的内容写入(镜像)到硬盘中，将光盘的信息存储功能和读取功能分离，使用户能以硬盘的访问速度来共享光盘信息资源。这种利用光盘镜像来实现光盘网络共享的系统通常被称为镜像光盘库。如图3所示的就是一个可以直接联网的镜像光盘库系统结构，虚线框内是系统组成，该镜像光盘库采用Linux操作系统作为开发平台，通过内置的网络协议实现和Windows操作系统、Netware操作系统和Unix/Linux操作系统等不同操作系统之间的数据访问。系统包括光盘镜像程序、网页管理程序和内置的各种网络协议。网络协议包括了提供文件传输的FTP协议，NFS协议，CIFS/SMB协议，HTTP/HTTPS协议，NCP协议，TELNET协议，底层的TCP/UDP协议和IP协议。在这种结构的镜像光盘库系统里，操作系统内置了网络协议和镜像方法，同时镜像光盘库采用了附网存储(NAS-Network AttachedStorage)直接联网方案，其特点是通过给通用服务器瘦身、去掉了通用服务器中的绝大多数不必要的功能，而仅仅保留了用于光盘访问和管理的文件系统功能。它能够通过读取系统光盘驱动器中的光盘信息，然后将光盘内容拷贝到和主机直接相连的IDE硬盘驱动器中或是通过SCSI卡和主机相连的SCSI硬盘驱动器中存储。光盘内容在硬盘驱动器中的存储格式取决于文件操作系统，采用Linux操作系统开发的镜像光盘库最通用的文件格式是Ext2文件格式。像很多文件系统一样，Ext2建立在数据被保存在数据块中的文件内这个前提下。用户在使用硬盘驱动器存储数据之前，对硬盘驱动器要先执行分区格式化的过程，格式化是一个创建超级块和写文件节点的过程，在这个过程中会占用一部分硬盘驱动器上的存储空间。使用镜像光盘库镜像光盘的时候，镜像光盘的内容也只能保存在经过分区格式化的硬盘驱动器上，其存储格式也是经过操作系统按照已经格式化的文件格式重新组织存放在硬盘驱动器上的。

尽管镜像光盘库与光盘塔和光盘库相比具有速度快，单位容量成本低，而且在使用过程中对原光盘无磨损等优点，但仍然存在以下几方面的问题：

1、安全性难得到保证。虽然Ext2文件系统在Linux的发行版中得到了最广泛的应用，但是，由于Ext2的设计者主要考虑的是文件系统性能方面的问题，Ext2在写入文件内容的同时并没有同时写入和文件有关的信息，例如：权限、所有者以及创建和访问时间，换句话说，Linux先写入文件的内容，然后等到有空的时候才写入文件的相关信息。这样若出现写入文件内容之后但在写入文件的相关信息之前系统突然断电，就可能造成在文件系统就会处于不一致的状态。在一个有大量文件操作的系统中出现这种情况会导致很严重的后果。

2、硬盘驱动器的利用效率较低。由于镜像光盘库是采用直接拷贝的方式镜像光盘内容，不仅要耗费格式化硬盘空间时创建超级块和写文件节点表的磁盘空间，而且每拷贝光盘上的一个目录或一个文件时都要记录其相应的文件信息，造成了大量不必要的磁盘空间浪费现象。

3、非正常关机后系统启动慢。在非正常当机后(停电、系统崩溃)，Ext2文件系统只有在通过磁盘校验程序e2fsck进行一致性校验后，Ext2文件系统才能被装载使用。运行e2fsck的时间主要取决于Ext2文件系统的大小。校验稍大一些的文件系统(几十GB)需要很长时间。如果文件系统上的文件数量多，校验的时间则更长。校验几百个GB的文件系统可能需要一个小时或更长。通常镜像光盘库需要配置几十GB到几百个GB甚至更多的硬盘空间，这极大地限制了镜像光盘库的可用性。

4、数据流输出不连续。光盘镜像库只是将光盘中的文件和目录简单拷贝到硬盘中，光盘内容在硬盘上的存放不是符合光盘文件系统结构国际标准的文件系统。这种方式带来的缺点是用户访问服务器上的镜像光盘时，系统输出的并非是连续的、稳定的光盘格式数据流，而是经过操作系统重新组织、随机存放在硬盘上的数据流。这对VCD/DVD等这类实时访问时要求输出连续稳定数据流的影音文件来说，用户访问它们的时候必然存在着缺陷，结果是造成数据输出不连续，视频、音频信号时断时续，大大影响观看效果。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处。提出了一种可以直接联网的超大容量虚拟镜像光盘服务器的实现方法。这种超大容量的虚拟镜像光盘服务器具有系统运行稳定，磁盘驱动器利用率高，非正常关机恢复快，数据流输出连续稳定，系统响应快等优点，而且此虚拟镜像光盘服务器表现为一个标准的网络服务器设备，通过RJ-45标准网络接口即插即用，无需安装任何软件。

本发明提出的一种直接联网超大容量虚拟镜像光盘服务器的实现方法，采用PC架构的集成式或嵌入式服务器及相应的开发平台，其特征在于，虚拟光盘盘片的生成包括以下步骤：

1)把磁盘驱动器即硬盘驱动器或者磁盘阵列提供的存储空间分割成许多部分，每一部分是一个独立的连续的存储槽；

2)分割后的每一个存储槽都与一张具体的物理光盘盘片的存储容量相对应，不同的存储槽对应不同的实际物理光盘盘片；

3)所说的物理光盘里存储的符合标准光盘文件系统的数据按照统一的、符合光盘文件系统结构国际标准的方式存储在每一个对应的存储槽里；

4)给每一张存储在对应存储槽中的虚拟镜像光盘加载虚拟设备驱动程序，实现用户对虚拟镜像光盘盘片的访问和管理。

采用上述方法的虚拟光盘服务器中，每个存储槽对外的逻辑表现就是一个标准的装载了一张物理光盘的标准光驱设备，通过加载虚拟的设备驱动程序，实现对虚拟光盘的真正访问，该虚拟镜像光盘服务器的存储容量取决于硬盘驱动器和磁盘阵列的大小。

上述虚拟镜像光盘服务器的实现方法中所说的多张物理光盘盘片可以是只读型的CD-ROM光盘盘片，所说的光盘文件系统结构国际标准是相应的CD-ROM光盘文件系统的国际标准ISO9660，所说得多张物理光盘盘片还可以是一次可擦写的CD-R光盘、或多次可擦写的CD-RW光盘，也可以是VCD、DVD光盘，所说的光盘文件系统结构国际标准是与相应的光盘盘片上采用的光盘文件系统的国际标准。

上述的虚拟镜像光盘服务器的实现方法中，该虚拟镜像光盘服务器硬件结构上采用了PC架构的集成式方案，也可以采用嵌入式方案实现。PC架构的集成式方案是指在PC架构的基础上，去掉了键盘、鼠标、显示器等人机交互的外部设备，只保留PC主板，电源，CPU，内存，网卡，IDE接口的硬盘驱动器或磁盘阵列，SCSI接口卡和SCSI接口的硬盘驱动器或磁盘阵列。并且在系统硬盘上内置了操作系统、网络协议和专用的文件管理系统，用户只能通过网络端口对其进行访问和管理。为了满足存储服务器对实时性比较高的要求，本发明可选用Linux操作系统作为开发平台。通过服务器自身配置的网卡可以实现直接上网，对外表现为一个独立的网络服务器，提供服务无需其他文件服务器的干预。对虚拟镜像光盘服务器的管理方式也采用网页管理方式，如图3所示。

本发明具有如下一些特点：

1、存储容量大。本发明这种具备直接联网的超大容量虚拟镜像光盘服务器是一个能存储管理多张虚拟镜像光盘盘片的网络服务器，其虚拟镜像光盘服务器的存储容量可以做得非常大，其存储容量取决于服务器所配置的硬盘驱动器或磁盘阵列的容量总和。随着镜像的物理光盘盘片数目的增加，其存储容量也在增加。

2、磁盘空间利用率高，系统安全。因为本发明采用了存储槽镜像物理光盘盘片内容的方式，硬盘驱动器和磁盘阵列无需在使用前格式化，每镜像一张物理光盘盘片只需要一次记录该盘片的相关信息，无需多次记录盘片上每个文件和目录相关的文件信息，充分利用磁盘空间的存储容量。并且，如果在镜像光盘的过程中系统不幸掉电或死机，不会造成系统崩溃的危险。

3、服务器掉电恢复快。由于采用了存储槽管理镜像光盘，非正常关机后机器重新启动快，无需经过冗长的磁盘校验后才能启动。

4、输出数据流连续、稳定。由于存储槽上的虚拟光盘是连续存放，并且存储格式符合相应的CD-ROM光盘文件系统的国际标准ISO9660，在单用户或多用户访问该虚拟光盘盘片的时候，服务器输出的是连续稳定的符合光盘文件系统结构国际标准的数据流，这也就意味着在没有网络故障的时候，用户获得的是如同直接访问光驱一样光滑平整的数据流，消除了用户访问VCD/DVD等这类实时访问时要求输出连续稳定数据流的影音文件存在的缺陷。

5、可以直接联网。本发明采用了PC架构的集成式方案，无需购买额外的硬件设备，服务器配置的网卡采用普通的RJ-45标准网络接口，通过普通的RJ-45标准网络接口的网线就能实现即时上网，无需关闭网络上的其他服务器。

6、服务器管理工作简单方便。服务器上的镜像光盘盘片采用全中文的网页管理方式管理，具有跨平台的通用性。通过浏览器网页形式与服务器端进行交互可以在任何操作系统的平台上进行，使用者无须了解客户端的平台，用户通过网络只要有一个网页浏览器即可进行相应管理。

7、根据本发明方法实现的虚拟光盘镜像服务器适用于各大、中专院校的电子阅览室，电子图书馆，校园网；各机关、事业单位、金融机构、科研单位、交通运输、集团公司的光盘资料存储及检索；各信息中心的信息存储等等。

附图说明

图1是已有的一种CD-ROM光盘库系统结构图。

图2是已有的一种CD-ROM光盘塔系统结构图。

图3是目前市场上常见的镜像光盘库系统结构图。

图4是本实施例虚拟光盘镜像服务器的硬件结构框图。

图5是本实施例虚拟光盘镜像服务器的软件结构图。

图6是虚拟光盘生成的流程图。

图7是虚拟光盘和虚拟驱动程序相对服务器系统的逻辑图。

图8本发明虚拟光盘镜像服务器的总体工作流程图

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的直接联网的超大容量虚拟镜像光盘服务器实现方法的实施例。

本实施例是基于多张CD-ROM光盘构成的直接联网的超大容量虚拟镜像光盘服务器。

本实施例的虚拟镜像光盘服务器实现方法的硬件结构如图4所示，可以看到，虚拟镜像光盘服务器由如下几个部分构成：带有CPU和内存的PC主板1，它是虚拟镜像光盘服务器运行的必不可少的环境；插入PC主板的PCI插槽中的网卡2，实现虚拟镜像光盘服务器通过网卡和外界的网络环境直接相连；系统硬盘3，在系统硬盘上安装了由操作系统、网络协议、虚拟镜像光盘服务器的认证和管理程序、虚拟光盘的安装程序、虚拟光驱设备的驱动程序等组成的虚拟镜像光盘服务器运行的应用程序；系统光驱4，它是系统中的读取设备；系统硬盘和系统光驱均通过主板IDE1口总线与PC机主板相连，系统硬盘设置为主设备，系统光驱设置为从设备；通过主板IDE2口总线与PC机主板相连的具有IDE接口的硬盘驱动器5，它是系统的存储设备；SCSI接口的硬盘驱动器6，它是可扩展的系统存储设备；插入PC主板的PCI插槽中的SCSI卡7，它连接主机和SCSI接口的硬盘驱动器；(以下将IDE接口的硬盘驱动器5和SCSI接口的硬盘驱动器6统称为磁盘驱动器)。本实施例中的硬件设备可根据系统的总体要求按常规方法选购或加以制造。

本实施例中的虚拟光盘盘片的生成，具体包括以下步骤：

1、在本虚拟镜像光盘服务器中，其所具备的存储空间是由一张一张的物理光盘盘片在虚拟镜像光盘服务器上镜像存储后构成的，为此本发明采用了虚拟光盘的方法对每一张的物理光盘进行镜像，具体说就是对每一张待镜像的光盘盘片，服务器先读取该光盘盘片的存储容量，然后查询硬盘驱动器或磁盘阵列，请求大小等于该光盘盘片的存储容量的存储空间，并记录所分配的存储空间的物理地址范围；

2、所分配的存储空间为物理地址连续的磁盘空间，大小等于待镜像光盘盘片的存储容量，标记为一个存储槽；

3、然后服务器按物理光盘盘片上存储内容的绝对地址读取光盘盘片上的内容，依次写入所分配的存储空间即存储槽中，写入存储槽中信息完全记录了光盘的所有信息，包括主卷描述幅、中止卷描述幅、路径表以及目录文件其存储格式符合相应的CD-ROM光盘文件系统的国际标准ISO9660。每一个存储槽对服务器表征为一个虚拟的光驱设备。按照被镜像光盘的次序，依次表征为虚拟光驱设备一，虚拟光驱设备二，虚拟光驱设备三，如此按序排列；

4、要想服务器能够读取存储槽中存储的光盘信息并加以利用，就必须作虚拟设备驱动加载。因为本发明提出自动加载无需重启的管理方法，既每张光盘盘片镜像完毕，服务器即自动加载虚拟设备驱动程序，无需重新启动机器。加载虚拟设备驱动程序后，服务器可以如同访问装载了一张光盘盘片的标准光驱设备一样访问存储槽，使用和管理存储槽上存储的光盘盘片内容。

本实施例实现方法的软件结构如图5所示，包括1、开发平台的选择，即虚拟镜像光盘服务器内置操作系统的选择；2、网络协议的选择，即虚拟镜像光盘服务器的服务方式，也就是图5所示第一部分的组成；3、虚拟镜像光盘服务器管理方式的选择；4、虚拟光盘文件系统结构的选择；5、虚拟光盘存储槽的建立，即虚拟光盘与存储槽的对应关系；6、虚拟光盘的虚拟光驱设备驱动，即虚拟光盘的访问方式等。图5所示第二部分包含了3，4，5，6所说的内容，下面分别详细说明如下：

一、运行平台的选择

为了满足服务器实时性比较高的要求，本实施例选用了Linux操作系统作为虚拟镜像光盘服务器的运行平台和开发平台。Linux操作系统是在Unix操作系统的基础上发展而来的，它的稳定性好，源代码公开，网络性能优越，更为重要的是，Linux下的设备独立性。设备独立性的关键在于内核的适应能力，Linux通过把一个设备看成一个独立文件来回避增加新设备的问题。当需要增加新设备时，只需要在内核中增加必要的连接。这种连接，也就是设备驱动程序，保证每次调用设备提供服务时，内核以相同的方式处理他们。Linux能够容纳任意种类和任意数量的设备，因为每一个设备都是通过其与内核的专用连接独立进行访问。正是因为Linux的这些特性，使得虚拟光盘和虚拟光驱设备驱动的实现有了可能。随着镜像光盘和虚拟光驱设备的增加，虚拟光驱虚拟镜像光盘服务器的容量就在一步步增加。

二、网络协议的选择

1.本实施例采用Apache服务器作为Web服务器

Web服务器采用了目前最为流行的Apache服务器。虚拟光盘服务器中安装的是Apache-1.3。作为自由软件的一种，有多种渠道可以获得Apache的源代码或可执行文件。正式的Apache Web站点是： http：//www.apache.org。获得Apache的源代码后要做的就是在本地的Linux系统上编译执行Apache并且进行模块配置。如果测试通过的话可以配置并运行服务器。为了使安装的Apache符合光盘服务器的需要，必须要修改安装时所建Apache目录中的conf/httpd.conf、conf/access.conf、conf/srm.conf这几个配置文件，并且要修改Linux系统中的/etc/rc.d和/init.d/httpd系统配置。为了使光盘服务器和用户信息交换采用密文传送，系统采用了HTTPS协议，即Apache-SSL配置。

在基于SSL的传输中，服务器要向客户系统发送一份证书。证书是一些标准数据，包括：发行证书者的名字、发行证书的实体、实体的公用密钥、其他相关信息。

2.Samba服务器实现Linux到Windows的文件共享

目前，大多数用户使用的PC机上运行的是Windows操作系统。为了使Windows用户能共享在Linux平台上开发和设计的光盘服务器上的信息，本实施例使用了Samba开发小组开发的Samba软件包作为Samba服务器，该软件包遵循SMB(Server MessageBlock)协议。

SMB协议是用来实现网络资源共享的标准协议，可共享的资源包括文件和打印机。该协议定义了两种资源访问的安全模式，一为共享模式，另一为用户模式。在用户模式中，用户必须提供正确的用户名/口令，服务器经过验证之后，为用户提供相当的访问权限。而在共享模式中，只要知道该共享资源的访问口令，任何人均能够访问该共享资源，不同的用户得到的访问权限是相同的。

Linux操作系统上所有的Samba设置都是由/etc/smb.conf这个文件完成的。该文件决定了对用户共享和用户访问权限控制的系统资源

Windows主机共享Linux目录时，首先要修改smb.conf文件指定的Smba服务器共享资源。下面给出smb.conf中定义的两个共享资源例子：

[Public]

comment＝Public Software

path＝/home/ftp/pub

guest ok＝Yes

    [TangMN]

comment＝Personal Folder

path＝/home/ftp/tangmn

public＝No

valid user＝tangmn

writable＝yes

printable＝No

第一部分定义了一个公共的共享目录Public，并指向Linux系统的/home/ftp/pub目录，该目录为Windows客户提供匿名ftp访问。第二部分定义了一个只能由用户tangmn访问的个人共享资源。访问该资源必须提供正确的用户名和口令。由Samba服务器提供的共享资源，通过Windows的资源管理器可以访问到。在smb.conf文件定义的各段中，除了[global]段定义一些全局参数，如安全级别是共享模式还是用户模式，其余每一个段落代表一个共享。

3.本实施例采用WU-Ftp服务器作为Ftp服务器

WU-Ftp(WashingtonUniversity FTP)是个开放源代码的软件，遵守GPL协议，(GNU General Public License)。WU-Ftp服务器的标准配置文件有下列五个：/etc/ftpaccess、/etc/ftpgroups、/etc/ftpusers、/etc/ftpconversions、/etc/ftphosts。/etc/ftpaccess是FTP服务器最重要的配置文件，它关系着FTP服务器能否正常工作，还有许多权限使用上的设定，/etc/ftpgroups和/etc/ftpusers是限制某些用户不能使用FTP传送文件，/etc/ftpconversions用来设定用户下载文件时应该做哪些操作，/etc/ftphosts设定不允许某些主机连接到FTP服务器。

三、虚拟镜像光盘服务器管理方式的选择

虚拟镜像光盘服务器的管理方式采用了面向系统管理员的Web方式管理系统。Web管理方式是指客户端通过浏览器的方式来对虚拟镜像光盘服务器端的服务进行管理和配置。这种管理方式的一个优点就是具有跨平台的通用性。由于Web方式是无论在什么操作系统中均可进行，而且通过浏览器网页形式与虚拟镜像光盘服务器端进行交互可以在任何操作系统的平台上进行，使用者无须了解客户端的平台，用户通过网络只要有一个Web浏览器即可进行相应管理。虚拟镜像光盘服务器的管理系统包括虚拟镜像光盘盘片的安装、删除、重命名、虚拟镜像光盘服务器重启、关机和提供在线帮助等内容。

四、虚拟光盘文件系统的选择

国际标准ISO9660文档(Information processing-Volume and file structure ofCD-ROM for information interchange，First edition，1988)是所有CD-ROM光盘盘片都必须遵守的文件系统标准。目前几乎所有的流行操作系统都支持对ISO9660格式的CD-ROM光盘盘片的文件系统操作，因此，凡是符合ISO9660标准的CD-ROM光盘盘片，都可以在不同的操作系统上使用。CD-ROM光盘驱动器已经成为计算机上的一个标准外设，其在不同操作系统平台上的互换性非常好。

本实施例采用了ISO9660文件系统作为虚拟光盘的文件管理，是其具有最好的移植性能。

五、虚拟光盘存储槽的实现

根据本发明提出的虚拟光盘的概念，在磁盘驱动器上必须有一个大小为CD-ROM光盘盘片容量的连续的存储空间。也就是说，对磁盘驱动器的管理要跳出服务器操作系统自身的文件系统管理，加入自己的新的文件管理程序，使其能够在磁盘存储空间里准确地查询空间，分配空间和管理空间。为此，虚拟光驱设备驱动需要遵循一定的接口协议。因为存储空间利用了主机方两个不同的磁盘接口，一是SCSI接口的驱动器，另一是EIDE/ATAPI接口的驱动器，所以，这两种磁盘接口协议都要遵循。考虑到EIDE/ATAPI接口协议ATA/ATAPI-6以前版本规定的寻址空间只有3个半字节，而ATA/ATAPI-6版本以及以上的版本规定的寻址空间为6个字节，每个字节有8个比特位，当采用符合ATA/ATAPI协议版本6及以上的EIDE接口的硬盘驱动器或磁盘阵列为存储设备时，在单个设备上，可以得到256Terabyte的存储空间，其计算公式如下：

2^6*8＝2⁸*2¹⁰*2¹⁰*2¹⁰*2¹⁰＝256Terabyte

这是一个非常大的存储空间，而且，本发明中的IDE2口上可以挂两个设备，通过SCSI卡还可以挂多个SCSI接口的设备，其总存储容量可以成倍增长，而现在的商用光盘库存储媒体远达不到这个要求。因此，本实施例采用标准的ATA/ATAPI-7协议，可以获得等于或者大于256Terabyte存储容量的可寻址空间，构成一个超大容量的虚拟镜像光盘服务器系统。

按照ATA/ATAPI协议，一个逻辑块(一个扇区)的大小是512字节，按照一张物理CD-ROM光盘盘片容量为650M字节，对应650M字节的存储槽计算，本实施例在一个设备上可以对应412976张物理CD-ROM光盘盘片。采用符合ATA/ATAPI协议版本6或以上的LBA寻址方式，对服务器系统端管理虚拟光盘盘片，也就是存储槽，非常方便。对服务器系统端，只需要直接对存储槽进行连续逻辑地址空间的寻址就可，每张镜像的物理光盘盘片，都有一个唯一标识的虚拟光盘盘片与之对应，标识的信息包含物理光盘盘片和虚拟光盘盘片的编号，光盘盘片的大小，对应存储槽的起止逻辑地址。

本实施例的虚拟光盘盘片的生成流程图见图6。包括以下步骤：(1)开始调用；(2)系统读取光驱中光盘盘片的信息(主卷描述幅(Primary Volume Description)、中止卷描述幅(Terminal Volume Description)、文件目录表(Table of Content)、路径表(Path Table)、文件内容等)，依次写入所分配的存储槽，记录在一个数据结构表中。(具体的光盘文件系统格式可参看ISO9660国际标准)。(3)查询服务器上是否有该光盘对应的虚拟光盘；若是，则返回状况；若否，进入步骤4；(4)提取目录名和光盘名；(5)读取物理光盘盘片容量大小；(6)查寻是否有空闲空间，若没有则返回状况；若有进入步骤7；(7)分配空间，标识存储槽；(8)读取光盘数据，写入存储槽；(9)加载虚拟光驱驱动程序；(10)返回状况，结束。

虚拟光盘盘片在服务器上生成后，向操作系统发出一个新的设备请求信号。操作系统将搜索是否有空闲的设备，如果有，从空闲的设备中给该虚拟镜像盘分配一个相应的设备号；如果没有，则创建一个新的设备，并将新创建的设备号分配给该虚拟镜像盘。虚拟镜像盘获得可以利用的设备号后，再次发出虚拟驱动请求，此时，系统加载虚拟设备驱动程序。一个虚拟镜像光盘对应一个设备号，在系统端看来，就是一个“光驱”设备，但是这个光驱不是真正的光盘驱动器，而是一个虚拟的光驱设备。经过加载虚拟设备驱动的虚拟光盘可以被服务器文件操作系统使用，表现为一系列的可直接访问的CD-ROM盘片，如图7所示，CD-ROM Tower总目录是在Windows操作系统中通过网络邻居访问时看到的虚拟镜像光盘服务器的根目录，系统默认的根目录为/cdromtower，安装的每一张虚拟光盘都可以在这个目录下找到。

六、虚拟光驱设备驱动程序的实现

为了实现对虚拟光盘盘片的访问，需要按照所记录的虚拟光盘盘片的数据结构和符合Linux内核管理ISO9660文件系统的方式编写虚拟驱动程序，并将虚拟驱动程序加到Linux内核中，这样，Linux操作系统才能有效管理和使用镜像的虚拟光盘盘片。

虚拟设备驱动程序的实现方法和Linux内核编译的方法可以参看相关介绍，具体方法不是本发明所保护的范围，这里不作详细介绍。

采用本实施例方法实现的虚拟光盘镜像服务器的总体工作流程如图8所示。系统在开机后启动Linux核心，然后顺次启动Apache服务、Samba服务和FTP服务，网络服务启动完毕，判断虚拟光盘镜像服务器上是否已有虚拟镜像光盘存在，如果有，则装载虚拟光驱驱动程序，然后启动虚拟光盘镜像服务器管理程序，如果不存在则直接启动虚拟光盘镜像服务器管理程序，系统启动完毕，便可以提供光盘网络共享的服务，同时等待虚拟光盘镜像服务器系统管理的操作命令，如果收到系统管理员发来安装虚拟镜像光盘的命令，则按照图6所示工作过程构造虚拟光盘并加载虚拟设备驱动程序，如果收到的是删除虚拟镜像光盘的命令，则调用删除程序，先卸载虚拟光驱设备驱动程序，释放系统设备资源，然后将虚拟镜像光盘从系统中删除，释放存储槽占用的系统存储空间。如果收到的是重命名虚拟镜像光盘的命令，直接调用重命名程序重命名虚拟镜像光盘所在目录和文件名，如果系统管理员请求系统帮助，则直接调用系统所附的帮助页面，方便系统管理员更好地管理虚拟光盘镜像服务器提供的光盘网络共享资源。

Claims (5)

1、一种直接联网超大容量虚拟镜像光盘服务器的实现方法，采用PC架构的集成式或嵌入式服务器及相应的开发平台，其特征在于，虚拟镜像光盘盘片的生成包括以下步骤：

1)把硬盘驱动器或者磁盘阵列提供的存储空间分割成许多部分，每一部分是一个独立的连续的存储槽；

2)分割后的每一个存储槽都与一张具体的物理光盘盘片的存储容量相对应，不同的存储槽对应不同的实际物理光盘盘片；

3)所说的多张物理光盘里存储的符合标准光盘文件系统的数据按照统一的、符合光盘文件系统结构国际标准的方式存储在每一个对应的存储槽里；

4)给每一张虚拟镜像光盘加载虚拟设备驱动程序，实现用户对虚拟镜像光盘盘片的访问和管理。

2、如权利要求1所述的直接联网超大容量虚拟镜像光盘服务器的实现方法，其特征在于，所说的多张物理光盘盘片是只读型的CD-ROM光盘盘片，所说的光盘文件系统结构国际标准是相应的CD-ROM光盘文件系统的国际标准ISO9660。

3、如权利要求1所述的直接联网超大容量虚拟镜像光盘服务器的实现方法，其特征在于，所说的多张物理光盘盘片是一次可擦写的CD-R光盘、多次可擦写的CD-RW光盘，或VCD、DVD光盘之一种，所说的光盘文件系统结构国际标准是与相应的光盘盘片上采用的光盘文件系统的国际标准。

4、如权利要求1所述的直接联网超大容量虚拟镜像光盘服务器的实现方法，其特征在于，所说的PC架构的集成式服务器是指在PC架构的基础上，去掉了键盘、鼠标、显示器等人机交互的外部设备，只保留PC主板，电源，CPU，内存，网卡，IDE接口的硬盘驱动器或磁盘阵列，SCSI接口卡和SCSI接口的硬盘驱动器或磁盘阵列，并且在系统硬盘上内置了操作系统和网络协议，用户只能通过网络端口对其进行访问和管理。

5、如权利要求1所述的直接联网超大容量虚拟镜像光盘服务器的实现方法，其特征在于，所说的开发平台为Linux操作系统。

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