WO2017079974A1 - 一种文件写入方法及文件服务器 - Google Patents

一种文件写入方法及文件服务器 Download PDF

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李育国
曹立勋
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华为技术有限公司
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F12/00—Accessing, addressing or allocating within memory systems or architectures
    • G06F12/02—Addressing or allocation; Relocation
    • G06F12/06—Addressing a physical block of locations, e.g. base addressing, module addressing, memory dedication

Definitions

  • the file server records the first unallocated data block of the i-th data block interval after the data carried by the write request of the first file is written, according to the record.
  • the first unallocated data block of the i-th data block interval after the data carried by the write request carried by the first file is written is used to indicate the range of the available data block of the i-th data block interval.
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram of a file server according to an embodiment of the present invention.
  • each data block interval The address of the data block in the contiguous, adjacent two data block intervals, for example, the last data block of the first data block interval is a data block numbered 2 ⁇ 54, and the address of the data block numbered 2 ⁇ 54
  • the first data block in the second data block interval that is, the address of the data block numbered 2 ⁇ 54+1 is continuous.
  • each data block interval can only provide a storage space for a write operation of the same file at the same time. For example, when the first data block interval is allocated to the file A and the data for the file A is written, the file A can be written again if the file B is written at this time before the file A write operation is completed.
  • the first block interval is allocated to the file B for writing the data of the file B. Therefore, in the embodiment of the present invention, concurrent write operations of 1024 files can be simultaneously supported, and 1024 data block intervals can be simultaneously allocated to 1024 files for writing data.
  • the data block occupied by the data of the file A ranges from 1 to 2000, and when the data carried by the write request of the file A is written, the record file A is occupied.
  • the mapping relationship between the data block and the physical disk space, and the location of the last data block occupied by the file A is identified in the data block and the physical disk space mapping table.
  • the mapping relationship between the data block occupied by the file A and the physical disk space is usually recorded in the inode in the form of a data block and a physical disk space mapping entry. As shown in FIG.
  • the embodiment of the present invention further provides a non-transitory computer readable storage medium storing computer instructions.
  • the central processing The unit 401 executes the computer instructions loaded in the main memory 402, and can be used to cause the file server shown in FIG. 4 to execute the solution described in the embodiment of the present invention.

Abstract

本发明公开了一种文件服务器，包含N个地址连续的数据块，所述N个地址连续的数据块组成M个数据块区间，每个数据块区间中数据块地址是连续的，每一个数据块区间可以用于连续写入一个文件的数据；当一个数据块区间连续写完一个文件的数据后，还可以用于写入另一个文件的数据。

Description

一种文件写入方法及文件服务器 技术领域
本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种文件写入方法及文件服务器。
背景技术
文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上的文件的数据结构，即在硬盘上组织文件。通常文件系统包含超级块(super block),i节点(inode)、目录条目和数据块(chunk)。其中，超级块用于记录文件系统的总体信息，比如文件系统大小及创建时间等。i节点包括一个文件除了文件名外的所有信息，文件名与i节点数目一起存在目录条目中。数据块用于存储文件的数据，i节点记录存储一个文件的数据块的信息。文件系统包括地址连续的N个数据块，每一个数据块有一个编号，用于表示是地址连续的N个数据块中的哪一个数据块，因此数据块的编号也是线性递增的，比如分配给写入文件的数据块的编号从1开始线性增加直到N。
现有技术中，为保证每一个写入文件数据地址的连续性，通常会将地址连续的N个数据块按照编号划分成M个数据块区间，每个数据块区间中数据块的地址是连续的，数据块的编号也是连续的。将一个数据块区间分配给一个文件使用。例如第1个数据块区间包含地址连续的且编号为1-999数据块，第2个数据块区间包含地址连续的且编号为1000-1999的数据块，第3个数据块区间包含地址连续的且编号为2000-2999数据块。其中，第1个数据块区间用于写入文件A的数据， 第2个数据块区间用于写入文件B的数据，第3个数据块区间用于写入文件C的数据。假设写入文件A的数据只使用了第1个数据块区间编号为0-50的数据块，编号为51-999数据块则不能够分配给其他文件用于写入数据，造成了数据块的浪费。
发明内容
本发明实施例提供了一种文件写入方法及文件服务器，其中，文件服务器包含N个地址连续的数据块，所述N个地址连续的数据块组成M个数据块区间，每个数据块区间中数据块地址是连续的，并且第i个数据块区间中最后一个数据块的地址和第i+1个数据块区间中第1个数据块的地址是连续的，其中，N和M均为自然数，并且M小于N，i为1到M-1中的任一值，第i个数据块区间和第i+1个数据块区间相邻；文件服务器接收接收第一文件的写入请求；文件服务器根据第一文件的写入请求选择没有数据正在写入并且数据块区间首个数据块已经写入数据的第i个数据块区间；以第i个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块，文件服务器将将第一文件的写入请求携带的数据写入地址连续的数据块。文件服务器通过这种方式实现一个文件的写入数据的数据块地址连续，同时每一个数据块区间的数据块的利用率。
可选地，文件服务器接收第二文件的写入请求；根据第二文件的写入请求选择第x个数据块区间；其中，所述第x个数据块区间没有数据正在写入；x为1到M中的任一值，并且x不等于i；文件服务器以第x个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第二 文件的写请求携带的数据写入地址连续的数据块。
可选地，当第一文件的写请求携带的数据写入结束后，文件服务器记录第一文件的写请求携带的数据写入结束后第i个数据块区间首个未分配数据块，根据记录的第一文件的写请求携带的数据写入结束后第i个数据块区间首个未分配数据块，用于表示第i个数据块区间可用数据块的范围。
可选地，文件服务器中，第i个数据块区间中的数据块的数量不少于第i+1个数据块区间中数据块的数量。
本发明实施例，还提供了非易失性计算机可读存储介质，非易失性计算机可读存储介质存储计算机指令，当文件服务器的主存储器加载该计算机指令，文件服务器的中央处理单元执行主存储器中加载的该计算机指令，可用于使文件服务器执行上述方案。
附图说明
图1为文件系统结构图；
图2为本发明实施例流程图；
图3为本发明实施例文件系统数据写入示意图；
图4为本发明实施例文件服务器结构示意图；
图5为本发明实施例文件服务器结构示意图；
图6为本发明实施例文件服务器结构示意图。
具体实施例
如图1所示，本发明实施例中，文件系统包括地址连续的N个数据块，即相邻的两个数据块的地址连续，数据块Cy与Cy+1地址连续， 则Cy的结束地址为Cy+1的起始地址，例如首个数据块的地址为0-4000，第2个数据块的地址为4001-8000。地址连续的数据块的编号线性递增，如首个数据块的编号为1，相邻两个数据块的编号相差1，则第2个数据块的编号为2，同理依次递增，第N个数据块的编号为N。将文件系统中的第1至N个数据块分成M个数据块区间段，每个数据块区间中数据块的地址连续，并且数据块的编号同理也依次线性递增。相邻数据块区间，如第1个数据块区间和第2个数据块区间，第1个数据块区间中最后1个数据块的编号与第2个数据块区间中第1个数据块的编号也依次线性递增，第1个数据块区间中最后1个数据块的地址与第2个数据块区间中第1个数据块的地址也连续。如第1个数据块区间中最后1个数据块的编号为2^54(或表示为254)，数据块区间B中第1个数据块的编号为(2^54+1)。具体实现中，每一个数据块区间中数据块的数量可根据具体需求确定，本发明实施例对此不作限定。另外，不同数据块区间中数据块的数量可以相同，也可以不同。本发明实施例中数据块的编号也用来标识文件系统中第几个数据块，例如，编号为1的数据块也是文件系统中第1个数据块。
具体地，本发明实施例以文件系统包括2^64个地址连续的数据块为例，则数据块的编号为1-2^64。本发明实施例中，2^64个数据块组成1024个数据块区间。第1个数据块区间中数据块的编号为1-2^54；第2个数据块区间中数据块的编号为(2^54+1)-2^54*2；第3个数据块区间中数据块的编号为(2^54*2+1)-2^54*3，同理第1024个数据块区间中数据块的编号为(2^54*1023+1)-2^54*1024。并且，每一个数据块区间 中的数据块的地址连续，相邻的两个数据块区间，例如，第1个数据块区间最后1个数据块是编号为2^54的数据块，编号为2^54的数据块的地址与第2个数据块区间第1个数据块，即编号为2^54+1的数据块的地址连续。本发明实施例中，每一个数据块区间同一时刻只能够为同一文件的写入操作提供存储空间。例如，将第1个数据块区间分配给文件A，用于写入文件A的数据时，则在完成文件A的写入操作之前，如果此时有文件B的写入操作，则不能够再将第1个数据块区间分配给文件B用于写入文件B的数据。因此，本发明实施例中，可以同时支持1024个文件的并发写入操作，即可同时将1024个数据块区间分配给1024个文件用于写入数据。
如图2所示的实施方式，步骤201：运行文件系统的文件服务器接收文件A的写入请求；通常文件A的写入请求携带文件A大小信息，文件服务器根据文件A的大小，为文件A分配数据块区间。
步骤202：文件服务器为文件A选择排他的数据块区间。步骤202也称为文件服务器为文件A分配排他的数据块区间。排他的数据块区间是指在该数据块区间中直到文件A的写入请求携带的数据写入完成之前，不能够将该数据块区间再分配给其他文件用于写入其他文件请求的写入请求携带的数据。本发明实施例中以分配图1所示的第1个数据块区间为例。
步骤203：文件服务器写入文件A的写入请求携带的数据。文件服务器根据步骤202中分配的第1个数据块区间，将文件A的的写入请求携带的数据连续写入第1个数据块区间的数据块中。本发明实施例 中，文件服务器写入文件A的写入请求携带的数据也称为文件服务器写入文件A的数据。具体地，本发明实施例中，每个数据块区间记录连续可用的一段数据块中首个数据块的编号。例如，第1个数据块区间中，如果编号为1的数据块尚未写入数据，则只使用数据块的编号1来表示第1数据块区间可以用于写入数据的数据块的范围为1-2^54，可用于写入数据的数据块也称为未分配的数据块或可用数据块。如果此时第2个数据块区间中第1个数据块尚未写入数据，则使用数据块的编号(2^54+1)表示第2数据块区间可以用于写入数据的数据块的范围为(2^54+1)-2^54*2。
当文件A的的写入请求携带的数据写入完毕，如文件A的数据占用的数据块的范围为1-2000，当文件A的写入请求携带的数据写入结束，记录文件A占用的数据块与物理磁盘空间的映射关系，并且在数据块与物理磁盘空间映射表中标识出文件A占用的最后1个数据块位置。所述文件A占用的数据块与物理磁盘空间的映射关系，通常以数据块与物理磁盘空间映射表项的形式记录在inode中。如图3所示，在文件A的写入请求携带的数据写入完成后，使用数据块的编号2001来表示第1数据块区间可以用于写入数据的数据块的范围为2001-2^54。通过本发明实施例，可以保证写入文件A的数据的数据块的连续性。
当文件A的的写入请求携带的数据写入完毕，则第1个数据块区间中编号为2001-2^54的未分配的数据块仍然可以分配给其他文件用于写入数据。例如，当有文件B的数据写入时，将第1个数据块区间分配给文件B用于数据写入。文件系统确定此时第1个数据块区间中 可用的数据块范围，通过数据块的编号2001确定可用的数据块为编号为2001-2^54的数据块。则从编号为2001的数据块开始连续写入文件B的的写入请求携带的数据，具体过程可参考文件A的的写入请求携带数据的写入方式，在此不再赘述。因此，相对于现有技术，提高了数据块区间中数据块的利用率。
在本发明实施例场景中，存储同一文件的数据块地址上连续，在进行物理磁盘空间整理时，只需要将地址连续的数据块(也就是编号相邻的数据块)对应的物理磁盘空间中的数据连续存储，即可保证同一文件的数据在物理磁盘空间中的连续性，不再需要文件系统遍历i节点中记录的数据块以确定存储同一个文件的数据块，因此提高了物理磁盘空间整理的效率。
基于上述实施例，本发明实施例提供了一种如图4所示的文件服务器，包括中央处理单元401和主存储器402，中央处理单元401和主存储器402通过总线通信，主存储器402存储计算机可执行指令，中央处理单元401执行主存储器402中存储的计算机可执行指令以执行上述本发明实施例。
如图5所示，本发明实施例提供了文件服务器500的另一种结构，所述文件服务器包含N个地址连续的数据块，所述N个地址连续的数据块组成M个数据块区间，每个数据块区间中数据块地址是连续的，并且第i个数据块区间中最后一个数据块的地址和第i+1个数据块区间中第1个数据块的地址是连续的，其中，N和M均为自然数，并且M小于N，i为1到M-1中的任一值，第i个数据块区间和第i+1个数据块区间 相邻；文件服务器500包括接收单元501，选择单元502和写入单元503。其中，接收单元501，用于接收第一文件的写入请求；选择单元502，用于根据所述第一文件的写入请求选择所述第i个数据块区间；其中，所述第i个数据块区间没有数据正在写入并且所述第i个数据块区间首个数据块已经写入数据；写入单元503，用于以所述第i个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第一文件的写入请求携带的数据写入地址连续的数据块。可选地，接收单元501，还用于接收第二文件的写入请求；选择单元502，还用于根据所述第二文件的写入请求选择第x个数据块区间；其中，所述第x个数据块区间没有数据正在写入；x为1到M中的任一值，并且x不等于i；写入单元503，还用于以所述第x个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第二文件的写请求携带的数据写入地址连续的数据块。可选地，文件服务器500还包括记录单元504，用于当所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后，记录所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后所述第i个数据块区间首个未分配数据块。可选地，文件服务器500中，第i个数据块区间中的数据块的数量不少于第i+1个数据块区间中数据块的数量。
在具体实现中，文件服务器500中包含的接收单元501、选择单元502和写入单元503，以及记录单元504，可以为硬件组件，也可以为安装在文件服务器500上的实现上述功能的软件模块。当接收单元501、选择单元502和写入单元503，以及记录单元504为安装在文件服务器500上的软件模块时，可被同时或分部分加载到文件服务器中的主存 储器中，从而执行本发明实施例中的方案。
如图6所示，本发明实施例提供了文件服务器600的另一种结构，其中，文件服务器600包含N个地址连续的数据块，所述N个地址连续的数据块组成M个数据块区间，每个数据块区间中数据块地址是连续的，并且第i个数据块区间中最后一个数据块的地址和第i+1个数据块区间中第1个数据块的地址是连续的，其中，N和M均为自然数，并且M小于N，i为1到M-1中的任一值，第i个数据块区间和第i+1个数据块区间相邻；文件服务器600包括收发接口601和处理器602。收发接口601，用于接收第一文件的写入请求；处理器602，用于根据所述第一文件的写入请求选择所述第i个数据块区间；以所述第i个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第一文件的写入请求携带的数据写入地址连续的数据块；其中，所述第i个数据块区间没有数据正在写入并且所述第i个数据块区间首个数据块已经写入数据。可选地，收发接口601，还用于接收第二文件的写入请求；处理器602，还用于根据所述第二文件的写入请求选择第x个数据块区间；以所述第x个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第二文件的写请求携带的数据写入地址连续的数据块；其中，所述第x个数据块区间没有数据正在写入；x为1到M中的任一值，并且x不等于i。可选地，处理器602还用于当所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后，记录所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后所述第i个数据块区间首个未分配数据块。可选地，所述文件服务器600中，所述第i个数据块区间中的数据块的数量不少于所述第i+1个数 据块区间中数据块的数量。
本发明实施例，还提供了非易失性计算机可读存储介质，非易失性计算机可读存储介质存储计算机指令，当图4所示的文件服务器的主存储器402加载该计算机指令，中央处理单元401执行主存储器402中加载的该计算机指令，可用于使图4所示的文件服务器执行本发明实施例所述的方案。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所公开的装置、方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

Claims (16)

  1. 一种文件写入方法，其特征在于，所述文件服务器包含N个地址连续的数据块，所述N个地址连续的数据块组成M个数据块区间，每个数据块区间中数据块地址是连续的，并且第i个数据块区间中最后一个数据块的地址和第i+1个数据块区间中第1个数据块的地址是连续的，其中，N和M均为自然数，并且M小于N，i为1到M-1中的任一值，第i个数据块区间和第i+1个数据块区间相邻；所述方法包括：
    所述文件服务器接收第一文件的写入请求；
    所述文件服务器根据所述第一文件的写入请求选择所述第i个数据块区间；其中，所述第i个数据块区间没有数据正在写入并且所述第i个数据块区间首个数据块已经写入数据；
    所述文件服务器以所述第i个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第一文件的写入请求携带的数据写入地址连续的数据块。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
    所述文件服务器接收第二文件的写入请求；
    所述文件服务器根据所述第二文件的写入请求选择第x个数据块区间；其中，所述第x个数据块区间没有数据正在写入；x为1到M中的任一值，并且x不等于i；
    所述文件服务器以所述第x个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第二文件的写请求携带的数据写入地址连续的数据块。
  3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后，所述文件服务器记录所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后所述第i个数据块区间首个未分配数据块。
  4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第i个数据块区间中的数据块的数量不少于所述第i+1个数据块区间中数据块的数量。
  5. 一种文件服务器，其特征在于，所述文件服务器包含N个地址连续的数据块，所述N个地址连续的数据块组成M个数据块区间，每个数据块区间中数据块地址是连续的，并且第i个数据块区间中最后一个数据块的地址和第i+1个数据块区间中第1个数据块的地址是连续的，其中，N和M均为自然数，并且M小于N，i为1到M-1中的任一值，第i个数据块区间和第i+1个数据块区间相邻；所述文件服务器包括：
    接收单元，用于接收第一文件的写入请求；
    选择单元，用于根据所述第一文件的写入请求选择所述第i个数据块区间；其中，所述第i个数据块区间没有数据正在写入并且所述第i个数据块区间首个数据块已经写入数据；
    写入单元，用于以所述第i个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第一文件的写入请求携带的数据写入地址连续的数据块。
  6. 根据权利要求5所述的文件服务器，其特征在于，
    所述接收单元，还用于接收第二文件的写入请求；
    所述选择单元，还用于根据所述第二文件的写入请求选择第x个数据块区间；其中，所述第x个数据块区间没有数据正在写入；x为1到M中的任一值，并且x不等于i；
    所述写入单元，还用于以所述第x个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第二文件的写请求携带的数据写入地址连续的数据块。
  7. 根据权利要求5所述的文件服务器，其特征在于，还包括记录单元；所述记录单元，用于当所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后，记录所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后所述第i个数据块区间首个未分配数据块。
  8. 根据权利要求5所述的文件服务器，其特征在于，所述第i个数据块区间中的数据块的数量不少于所述第i+1个数据块区间中数据块的数量。
  9. 一种文件服务器，其特征在于，所述文件服务器包含N个地址连续的数据块，所述N个地址连续的数据块组成M个数据块区间，每个数据块区间中数据块地址是连续的，并且第i个数据块区间中最后一个数据块的地址和第i+1个数据块区间中第1个数据块的地址是连续的，其中，N和M均为自然数，并且M小于N，i为1到M-1中的任一值，第i个数据块区间和第i+1个数据块区间相邻；所述文件服务器包括收发接口和处理器；
    所述收发接口，用于接收第一文件的写入请求；
    所述处理器，用于根据所述第一文件的写入请求选择所述第i个数据块区间；
    以所述第i个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第一文件的写入请求携带的数据写入地址连续的数据块；其中，所述第i个数据块区间没有数据正在写入并且所述第i个数据块区间首个数据块已经写入数据。
  10. 根据权利要求9所述的文件服务器，其特征在于，
    所述收发接口，还用于接收第二文件的写入请求；
    所述处理器，还用于根据所述第二文件的写入请求选择第x个数据块区间；以所述第x个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第二文件的写请求携带的数据写入地址连续的数据块；其中，所述第x个数据块区间没有数据正在写入；x为1到M中的任一值，并且x不等于i。
  11. 根据权利要求9所述的文件服务器，其特征在于，所述处理器还用于当所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后，记录所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后所述第i个数据块区间首个未分配数据块。
  12. 根据权利要求9所述的文件服务器，其特征在于，所述第i个数据块区间中的数据块的数量不少于所述第i+1个数据块区间中数据块的数量。
  13. 一种文件服务器，其特征在于，所述文件服务器包含N个地址连续的数据块，所述N个地址连续的数据块组成M个数据块区间， 每个数据块区间中数据块地址是连续的，并且第i个数据块区间中最后一个数据块的地址和第i+1个数据块区间中第1个数据块的地址是连续的，其中，N和M均为自然数，并且M小于N，i为1到M-1中的任一值，第i个数据块区间和第i+1个数据块区间相邻；所述文件服务器包括中央处理单元和主存储器，其中，所述中央处理单元和所述主存储器通过总线通信，所述主存储器存储计算机指令，所述中央处理单元执行所述计算机指令，使所述文件服务器执行如下步骤：
    接收第一文件的写入请求；
    根据所述第一文件的写入请求选择所述第i个数据块区间；
    以所述第i个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第一文件的写入请求携带的数据写入地址连续的数据块；其中，所述第i个数据块区间没有数据正在写入并且所述第i个数据块区间首个数据块已经写入数据。
  14. 根据权利要求13所述的文件服务器，其特征在于，所述中央处理单元执行所述计算机指令，使所述文件服务器还执行如下步骤：
    接收第二文件的写入请求；
    根据所述第二文件的写入请求选择第x个数据块区间；以所述第x个数据块区间中首个未写入数据的数据块为起始数据块将所述第二文件的写请求携带的数据写入地址连续的数据块；其中，所述第x个数据块区间没有数据正在写入；x为1到M中的任一值，并且x不等于i。
  15. 根据权利要求13所述的文件服务器，其特征在于，所述中央处理单元执行所述计算机指令，使所述文件服务器还执行如下步骤：
    当所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后，记录所述第一文件的写请求携带的数据写入结束后所述第i个数据块区间首个未分配数据块。
  16. 根据权利要求13所述的文件服务器，其特征在于，所述第i个数据块区间中的数据块的数量不少于所述第i+1个数据块区间中数据块的数量。
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