CN101105808B - 动态地改变文件表示的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种信息处理系统并且其中包括处理器和与所述处理器通信的存储器。此外，所述存储器内嵌入了文件访问监控器。文件访问监控器监控信息处理系统内的一个或多个文件并且根据与一个或多个文件中每个相关联的访问模式来动态地改变与所述一个或多个文件中每个相关联的文件表示。

Description

动态地改变文件表示的系统和方法
技术领域
本公开内容总体上涉及分布式文件系统。更具体地说，本公开内容涉及在分布式文件系统内动态改变文件表示。 
背景技术
随着信息的价值和使用继续增加，个人和企业寻求附加方式来处理并存储信息。可用于用户的一个选择是信息处理系统。信息处理系统通常处理、编译、存储和/或传送用于企业、个人或其它目的的信息或数据，由此使用户能够利用所述信息的价值。因为技术和信息处理需要和要求在不同的用户或应用之间改变，所以信息处理系统还可以改变处理什么信息，怎样处理所述信息，处理、存储或传送多少信息以及怎样迅速且高效地处理、存储或传送信息。信息处理系统中的变化允许信息处理系统是通用的或被配置为用于具体用户或具体使用，诸如财务交易处理、航线预订、企业数据存储或全球通信。另外，信息处理系统包括为处理、存储并传送信息而配置的各种硬件和软件组件并且包括一个或多个计算机系统、数据存储系统和联网系统。 
某些类型的信息处理系统(例如，分布式文件系统)使用不同的文件表示方案，所述文件表示方案根据系统类型而改变。一些分布式文件系统，诸如并行虚拟文件系统(parallel virtual file system PVFS)，使用加条(striping)来改进大操作(large operation)的性能。其它系统可以为速度和可靠性使用基于日志或日记的方法。其它系统还使用普通的或常规的文件，这是由于这种文件相对简单。 
加条和并行输入-输出(IO)操作对于大文件系统操作来说工作很好。然而，对于小文件系统操作来说，加条增加了开销并且可能会导致相对较差的性能。对于写入集中操作来说，基于日志或日记的系统产生相对较高的性能，这是因为这些系统有效地使用高速缓存器并且顺序地进行写入。这种系统中的读取操作可能承担更多开销。 
支持不同文件表示方案的分布式文件系统使用户人工判定应当如 何存储文件。诸如条纹(strip)大小之类的其它参数是固定的或由用户来人工设置。这些系统并没有提供一种由文件系统而不是用户来进行这些判定的自动化方式。 
据此，需要一种动态地改变文件表示的系统和方法。 
发明内容
本发明的目标是提供一种动态地改变文件表示的系统和方法，从而提供一种由文件系统而不是用户来进行这些判定的自动化方式。 
本发明的第一方面提供一种动态地改变文件表示的方法，包括监控对文件的访问，并且确定对所述文件的访问是包括大文件操作还是小文件操作。 
本发明的另一方面一种防止文件转变的方法，包括确定转变锁定在文件上是否就绪，并且当所述转变锁定未就绪时允许与所述文件相关联的文件表示改变。 
本发明的另一方面提供一种信息处理系统，包括处理器，与所述处理器通信的存储器，和嵌入在所述存储器内的文件访问监控器，其中配置所述文件访问监控器来监控所述信息处理系统内的一个或多个文件并且根据与所述一个或多个文件中的每个相关联的访问模式来动态地改变与所述一个或多个文件中的每个相关联的文件表示。 
通过本发明提供的系统与方法，可获得一种由文件系统而不是用户来进行这些判定的自动化方式。 
附图说明
应当理解，为图示简单且清楚起见，不必按比例绘制在图中所图示的元件。例如，相对于其它元件夸大某些元件的尺寸。相对于这里所给出的附图示出并描述了体现本公开教导的实施例，其中： 
图1是用于图示信息处理系统的概括图； 
图2是用于图示监控信息处理系统内文件的方法的流程图； 
图3是用于图示在信息处理系统内动态地改变文件表示的方法的流程图；和 
图4是用于图示在信息处理系统内防止改变文件表示的方法的流程图。
在不同的附图中使用相同的附图标记来表明类似或完全相同的项目。 
具体实施方式
公开了一种信息处理系统并且其中包括处理器和与所述处理器通信的存储器。此外，把文件访问监控器嵌入在所述存储器内。文件访问监控器监控信息处理系统内的一个或多个文件并且根据与一个或多个文件中每个相关联的访问模式来改变与所述一个或多个文件中每个相关联的文件表示。 
如上所指出，提供了结合附图的以下描述以便帮助理解这里所公开的教导。以下论述集中于所述教导的具体实现和实施例。提供了此焦点以便帮助描述该教导并且不应当将其解释为对所述教导的范围或适用性的限制。例如，以下大部分内容集中于在分布式文件系统内动态地改变文件表示。虽然可在此应用中当然地利用该教导，然而在其它应用以及具有几种不同类型的体系结构中也利用该教导，所述体系结构诸如分布式计算体系结构、客户端/服务器体系结构或中间件服务器体系结构。 
最初参照图1，示出了信息处理系统并且通常将其制定为100。出于此公开的目的，信息处理系统包括任何工具或工具集合，可操作来计算、分类、处理、发送、接收、获取、发起、切换、存储、显示、表明、检测、记录、再现、处理或利用用于商业、科学、控制或其它目的的任何形式的信息、情报或数据。例如，信息处理系统是个人计算机、网络存储设备或任何其它适当的设备，并且在大小、形状、性能、功能和价格方面有所改变。信息处理系统包括随机存取存储器(RAM)、诸如中央处理器(CPU)或硬件或软件控制逻辑之类的一种或多种处理资源、ROM、和/或其它类型的非易失存储器。信息处理系统的附加组件包括一个或多个盘片驱动器、用于与外部设备通信的一个或多个网络端口以及各种输入和输出(I/O)设备，诸如键盘、鼠标和视频显示器。信息处理系统还包括一组或多组总线，可操作来在各个硬件组件之间发送通信。 
在特定实施例中，如图1所示，信息处理系统100包括网络102。 例如，所述网络102是广域网(wide area network WAN)、局域网(localare anetwork LAN)或其组合。 
如图1中所示，系统100包括耦合到网络的第一用户计算机104、第二用户计算机106，和第N用户计算机108。第一用户计算机104包括处理器110和耦合到所述处理器110的存储器112。第二用户计算机106包括处理器114和耦合到所述处理器114的存储器116。另外，第N用户计算机108包括处理器118和耦合到所述处理器118的存储器120。 
所述系统100进一步包括耦合到网络的第一文件服务器122、第二文件服务器124和第N文件服务器126。第一文件服务器122包括处理器128和耦合到所述处理器128的存储器130。第二文件服务器124包括处理器132和耦合到所述处理器132的存储器134。此外，第N文件服务器126包括处理器136和耦合到所述处理器136的存储器138。在特定实施例中，文件服务器122、124、126经由文件管理器服务器140连接到网络102。文件管理器服务器140包括处理器142和耦合到所述处理器142的存储器144。把文件访问监控器146嵌入在文件管理器服务器140的存储器144内。文件访问监控器146包括能够被执行来以便管理一个或多个文件的逻辑，所述文件存储在文件服务器122、124、126内。 
在可选的实施例中，将文件访问监控器146嵌入在其它服务器122、124、126之一的存储器130、134、138内。此外，将文件访问监控器146嵌入在用户计算机104、106、108之一的存储器112、116、120内。 
在特定实施例中，所述文件可以存储在服务器122、124、126内作为三个不同的表示。例如，特定的文件存储作为大文件表示、常规的文件表示或写入文件表示。大文件表示包括加条文件表示，其中将文件划分成条纹并且将每个条纹存储在不同的服务器上。条纹大小是由用户来设置或定义的参数。常规的文件表示表明文件将按原状存储。写入文件表示是对于包括频繁写入操作的文件的高效的文件表示。写入文件表示包括日志结构的文件表示。 
文件系统监控器146以无中断的文件级来对系统100内的文件进 行监控。此外，根据文件活动，文件系统监控器146为每个文件选择基本上使系统100的效率最大化的文件表示。文件系统监控器146监控系统100内的每个文件来确定每个文件的当前文件表示是否为最优的文件表示。文件系统监控器146还根据每个文件的访问特性来为每个文件确定最优的文件表示。另外，文件系统监控器146动态地把每个文件的文件表示从常规的文件表示改变为大文件表示，从常规的文件表示改变为写入文件表示，从大文件表示改变为常规的文件表示，以及从写入文件表示改变为常规的文件表示。 
在特定实施例中，当文件系统监控器146确定用于特定文件的访问模式适合于不同的文件表示时，文件系统监控器146自动且动态地改变所述文件表示以便提高系统100的性能。文件系统监控器146跟踪用于在系统100中所创建和存储的每个文件的元数据(metadata)信息，例如操作类型、操作频率和与所述操作相关联的文件大小。 
在特定实施例中，当文件系统监控器146确定对常规文件的访问偶然发生在大块大小中时，文件系统监控器146把文件从常规的文件表示转换到大文件表示，例如转换为加条文件(striped file)，以便利用并行访问。用于把访问大小分类为大的阈值由系统设计员事先设置，或者文件系统使用一次或多次试探(heuristics)来确定所述阈值。当文件系统监控器146确定对大文件的访问发生随机偏移时，所述文件系统监控器146把所述大文件表示转换为常规的文件表示。此转换通过避免需要连接多个输入/输出服务器以用于处理大文件表示来使附加开销最小化。 
此外，当文件系统监控器146确定到常规文件的写入量基本上大于从相同的常规文件的读取量时，所述文件系统监控器146把常规的文件转换为写入文件表示，例如日志结构的文件表示，以便利用对存储器的顺序访问。另外，当文件系统监控器146确定写入文件表示的读取量基本上大于到相同文件的写入量时，所述文件系统监控器146把所述写入文件表示转换为常规的文件表示以便降低与读取所述文件的日志相关联的开销。 
当决定改变存储文件的方式时，文件系统监控器146直接地执行所述转变。从而，当发生转变时访问文件的一个或多个应用对所述文 件继续进行操作。为了降低由于当改变表示文件的方式时所带来开销而导致的代价，对能够改变文件表示的频度进行一些限制。例如，通过使用避免在预定时段改变文件表示操作的锁定，每一千次访问只改变特定的文件一或两次。 
文件系统监控器146还延迟转变达特定的时间以便确认文件访问模式。这可限制转变次数并且避免由于进行不正确的判定所导致的开销代价。在特定实施例中，这里所描述的用于触发在文件表示之间改变的阈值由系统工程师来人工设置。作为选择，文件系统监控器146根据一次或多次试探来确定所述阈值。此外，当对所关注的文件没有任何打开处理时，文件系统监控器146等待对文件进行改变。从用户观点来看，这基本上消除了开销问题并且确保所述用户不会使文件为任何操作而打开。因而，所述用户始终不知道文件表示的任何转变。 
使用这里所描述的方法，系统100为其中所存储的文件确定最优的表示方案，并且所述系统100可以提高处理那些文件的效率。 
参照图2，示出了用于监控一个或多个文件的方法并且所述方法在块200开始。在块200，文件访问监控器访问具有一个或多个文件服务器的系统内的多个文件，例如这里所描述的系统100。在判定步骤202，文件访问监控器确定特定的访问是包括大文件操作还是小文件操作。在特定实施例中，如果访问涉及大于或等于一兆字节(1MB)的数据块，那么便认为所述访问是大文件操作。 
在判定步骤202，如果所述访问包括大文件操作，那么所述方法继续至块204并且增加大/小访问比率。大/小访问比率包括大访问计数器和小访问计数器，并且通过使所述大访问计数器增加来增加大/小访问比率。作为选择，通过使小访问计数器减少来增加大/小访问比率。在判定步骤202，如果所述访问包括小文件操作，那么所述方法移到块206并且降低大/小比率。通过使小访问计数器增加来降低大/小比率。作为选择，通过使大访问计数器减少来降低大/小比率。 
从块204或块206，所述方法继续至判定步骤208，并且文件访问监控器确定对文件的访问是包括读取操作还是包括写入操作。如果文件访问包括读取操作，那么所述方法继续至块210并且增加读取/写入比率。读取/写入访问比率包括读取访问计数器和写入访问计数器。此 外，通过使读取访问计数器增加来增加读取/写入访问比率。作为选择，通过使写入访问计数器减少来增加读取/写入访问比率。在判定步骤208，如果所述访问包括写入文件操作，那么所述方法移到块212并且降低读取/写入比率。通过使写入访问计数器增加来降低读取/写入比率。作为选择，通过使读取访问计数器减少来降低读取/写入比率。 
从块210或块212，所述方法继续至判定步骤214并且文件访问监控器确定对文件的访问是否已经结束。如果所述访问尚未结束，那么所述方法返回到块200并且如这里所描述继续。否则，如果所述访问已经结束，那么所述方法在状态216结束。 
现在参照图3，示出了用于动态地改变文件表示的方法。所述方法由文件访问监控器来执行，例如上面结合系统100所示出并描述的文件访问监控器146。开始于块300，文件访问监控器监控对所述系统100内一个或多个文件的访问。在判定步骤302，文件访问监控器确定与文件相关联的文件表示。例如，文件表示是大文件表示、常规的文件表示或写入文件表示。此外，大文件表示是加条文件并且写入文件表示是日志结构的文件。 
如果所述文件是加条文件，那么所述方法继续至判定步骤304，并且文件访问监控器确定对所述加条文件的访问是否随机偏移。如果不是的话，那么所述方法移到块306并且文件访问监控器把所述文件作为加条文件维护。然后所述方法继续至判定步骤308并且文件访问监控器确定对系统中文件的访问是否已经结束。如果尚未结束，那么所述方法返回到块300并且如这里所描述继续。如果对所述文件的访问结束，那么所述方法在状态310结束。 
返回到判定步骤304，如果对加条文件的访问随机偏移，那么所述方法移到块312并且文件访问监控器把所述加条文件改变为常规的文件。在特定实施例中，把加条文件改变为常规的文件通过避免需要连接多个输入/输出服务器以用于处理大文件表示来使附加开销最小化。从块312，所述方法继续至判定步骤308并且如这里所描述继续。 
返回到判定步骤302，如果文件是常规的文件，那么所述方法移到判定步骤314。在判定步骤314，文件访问监控器确定所述文件的大/小访问比率是否大于阈值。例如，所述阈值为五。如果大/小访问比率大于所述阈值，那么所述方法移到块316并且文件访问监控器把常规的文件改变为加条文件。此后，所述方法移到判定步骤308并且如这里所描述继续。 
在判定步骤314，如果大/小访问比率小于阈值，那么所述方法继续至判定步骤318并且文件访问监控器确定读取/写入比率是否小于阈值。如果读取/写入比率不小于所述阈值，那么所述方法继续至块320并且文件读取/写入监控器把所述文件作为常规的文件来维护。然后所述方法移到判定步骤308并且如这里所描述继续。 
返回到判定步骤318，如果读取/写入比率小于阈值，那么所述方法继续至块322并且文件访问监控器把常规的文件改变为日志结构的文件。在特定实施例中，日志结构的文件表示为写入操作提供更大的效率。此外，当读取/写入比率降低时，它是用于表明对文件的访问包括比读取操作更大的写入操作的指示。从块322，所述方法移到判定步骤308并且如这里所描述继续。 
返回到判定步骤302，如果文件表示是日志结构的，那么所述方法移到判定步骤324并且文件访问监控器确定与日志结构的文件相关联的读取/写入比率是否大于阈值。如果读取/写入比率不大于所述阈值，那么所述方法移到块326并且文件访问监控器把所述文件作为日志结构的文件来维护。然后所述方法移到判定步骤308并且如这里所描述继续。 
在判定步骤324，如果读取/写入比率大于阈值，那么所述方法移到块328并且文件访问监控器把日志结构的文件改变为常规的文件。此后，所述方法移到判定步骤308并且如这里所描述继续。 
参照图4，示出了一种用于防止文件表示转变的方法。在特定实施例中，所述方法由文件访问监控器来执行，例如上面结合系统100所示出并描述的文件访问监控器146。开始于块400，文件访问监控器监控系统100内的每个文件。在判定步骤402，文件访问监控器确定转变锁定是否位于将访问的特定文件上。如果是的话，那么所述方法移到判定步骤404并且文件访问监控器确定所述文件上的转变锁定是否期满。如果转变锁定未期满，那么所述方法移到块406并且文件访问监控器防止转变为另一文件表示。此后，所述方法继续至判定步骤408并且文件访问监控器确定对系统内文件的访问是否已经结束。如果所述访问结束，那么所述方法在状态410结束。否则，如果所述访问继续，那么所述方法返回到块400并且如这里所描述继续。 
在判定步骤402，如果转变锁定并未处于文件上，那么所述方法继续至判定步骤412。如果所述转变锁定期满，那么所述方法还可从判定步骤404继续至判定步骤412。 
在判定步骤412，文件访问监控器确定对文件的访问是否已经导致文件表示改变。例如，文件表示从加条文件改变为常规的文件，从常规的文件改变为加条文件，从常规的文件改变为日志结构的文件，或从日志结构的文件改变为常规的文件。如果所述访问尚未导致文件表示改变，那么所述方法移到判定步骤408并且如这里所描述继续。 
在判定步骤412，如果所述访问使文件表示改变，那么所述方法移到块414并且文件访问监控器使用于所述文件的转变计数器增加。移到判定步骤416，文件访问监控器确定用于所述文件的转变计数器是否大于阈值。如果所述转变计数器并不大于所述阈值，那么所述方法移到判定步骤408并且如这里所描述继续。相反，如果所述转变计数器大于阈值，那么所述方法继续至块418并且文件访问管理器在所述文件上加上转变锁定以便防止转变到另一文件表示。此后，所述方法移到判定步骤408并且如这里所描述继续。 
利用这里所描述的结构配置，所述系统和方法提供一种用于在分布式文件系统内动态改变文件表示的系统和方法。例如，文件表示从加条文件改变为常规的文件，从常规的文件改变为加条文件，从常规的文件改变为日志结构的文件，或从日志结构的文件改变为常规的文件。此外，所述系统锁定特定的文件以便防止文件表示改变太过频繁。 
上述公开主题被认为是说明性的而并非是限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖落入本发明真正精神和范围内的所有这种修改、增强及其它实施例。从而，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围将由以下权利要求及其等效物的最宽可允许的解释来确定，并且不应当受上述具体实施方式的限定或限制。

Claims (19)

1.一种动态地改变文件表示的计算机实施的方法，包括：
监控对文件的访问；
检测与该文件相关联的访问模式，其中该访问模式是用于该文件的操作类型和操作频率；
基于检测到的与该文件相关联的访问模式，通过计算机而没有用户介入动态地将该文件的文件表示改变为其他的文件表示，其中该其他的文件表示包括大文件表示、常规的文件表示或写入文件表示；
确定改变该文件的文件表示的次数；
响应于到达阈值的该文件表示的改变的次数而锁定该文件，以避免在预定时段改变该文件表示；以及
在预定时段之后解除该文件的锁定，允许该文件表示的改变。
2.如权利要求1所述的动态地改变文件表示的计算机实施的方法，其中所述文件表示包括与在分布式文件系统中存储该文件的格式相关的信息。
3.如权利要求1所述的动态地改变文件表示的计算机实施的方法，进一步包括：
确定对所述文件的访问是包括读取操作还是包括写入操作；
当对所述文件的访问包括所述写入操作时降低读取操作/写入操作的比率；并且
当对所述文件的访问包括所述读取操作时增加所述的比率。
4.如权利要求3所述的动态地改变文件表示的计算机实施的方法，进一步包括在分布式文件系统中存储该文件。
5.如权利要求4所述的动态地改变文件表示的计算机实施的方法，其中动态地改变该文件的文件表示包括当对所述文件的访问随机偏移时动态地把所述文件表示从加条文件表示改变为常规的文件表不。
6.如权利要求4所述的动态地改变文件表示的计算机实施的方法，其中动态地改变该文件的文件表示包括当大文件操作/小文件操作的比率大于阈值时动态地把所述文件表示从常规的文件表示改变为加条文件表示。
7.如权利要求4所述的动态地改变文件表示的计算机实施的方法，其中动态地改变该文件的文件表示包括当所述读取操作/写入操作的比率小于阈值时动态地把所述文件表示从常规的文件表示改变为日志结构的文件表示。
8.如权利要求4所述的动态地改变文件表示的计算机实施的方法，其中动态地改变该文件的文件表示包括当所述读取操作/写入操作的比率大于阈值时动态地把所述文件表示从日志结构的文件表示改变为常规的文件表示。
9.一种防止文件转变的计算机实施的方法，包括：
当转变锁定未在文件上就绪时，基于与文件相关联的访问模式，通过计算机而没有用户介入动态地将与该文件关联的文件表示改变为其他的文件表示，其中该其他的文件表示包括大文件表示、常规的文件表示或写入文件表示；
当所述文件表示改变时使用于所述文件的转变计数器增加；
在对该文件的特定数量的访问过程中，当所述转变计数器大于阈值时，锁定所述文件以防止该文件表示改变；
在对该文件的特定数量的访问之后，重新设定该转变计数器；以及
响应于该转变计数器被重新设定而解除该文件的锁定。
10.如权利要求9所述的防止文件转变的计算机实施的方法，进一步包括：
确定所述转变锁定是否期满；
当所述转变锁定期满时允许与所述文件相关联的文件表示改变；并且
当所述转变锁定未期满时防止与所述文件相关联的该文件表示改变。
11.一种信息处理系统，包括：
文件访问监控器，所述文件访问监控器布置为监控所述信息处理系统内的文件，以便根据与所述文件相关联的访问模式来动态地没有用户介入地将与该文件关联的文件表示改变为其他的文件表示，确定改变该文件的文件表示的次数，并且响应于该次数到达阈值而锁定该文件，以避免在预定时段改变该文件表示，其中该其他的文件表示包括大文件表示、常规的文件表示或写入文件表示，以及其中在一个或多个应用对所述文件继续进行操作的同时，执行该文件表示的改变。
12.如权利要求11所述的信息处理系统，其中所述文件访问监控器进一步布置为：
监控对所述文件的访问；以及
确定对所述文件的访问是包括大文件操作还是小文件操作。
13.如权利要求11所述的信息处理系统，其中所述文件表示包括与在分布式文件系统中存储该文件的格式相关的信息。
14.如权利要求13所述的信息处理系统，其中所述文件访问监控器进一步布置为：
确定对所述文件的访问是包括读取操作还是包括写入操作；
当对所述文件的访问包括所述写入操作时减少读取操作/写入操作的比率；
当对所述文件的访问包括所述读取操作时增加所述读取操作/写入操作的比率。
15.如权利要求14所述的信息处理系统，其中所述文件访问监控器进一步布置为：
确定文件表示；
当对所述文件的访问随机偏移时把所述文件表示从加条文件表示改变为常规的文件表示；
当大文件操作/小文件操作的比率大于阈值时把所述文件表示从常规的文件表示改变为加条文件表示；
当所述读取操作/写入操作的比率下降量小于阈值时把所述文件表示从常规的文件表示改变为日志结构的文件表示；以及
当所述读取操作/写入操作的比率大于阈值时把所述文件表示从日志结构的文件表示改变为常规的文件表示。
16.如权利要求11所述的信息处理系统，其中所述文件访问监控器进一步布置为：
确定转变锁定在文件上是否就绪；以及
当所述转变锁定未就绪时允许与所述文件相关联的文件表示改变。
17.如权利要求16所述的信息处理系统，其中所述文件访问监控器进一步布置为：
确定所述转变锁定是否期满；以及
当所述转变锁定期满时允许与所述文件相关联的文件表示改变。
18.如权利要求11所述的信息处理系统，其中所述文件访问监控器进一步布置为当所述文件表示改变时使用于所述文件的转变计数器增加。
19.如权利要求18所述的信息处理系统，其中所述文件访问监控器进一步布置为当所述转变计数器大于阈值时防止所述文件表示改变。
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