[發(fā)明專利]安全日志文件系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法和介質(zhì)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010866100.8
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112035294A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 包晟臨;王逸鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華東計算技術(shù)研究所（中國電子科技集團公司第三十二研究所）
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14;G06F16/18
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發(fā)明提供了一種安全日志文件系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法和介質(zhì)，包括：文件配置模塊：將文件和文件夾分配到目錄項，所述目錄項包括文件名、大小和文件內(nèi)容起始地址，所述目錄項作為目錄文件內(nèi)容存放在數(shù)據(jù)區(qū)；轉(zhuǎn)換模塊：進行邏輯地址到物理地址的映射、斷電恢復(fù)、垃圾回收和磨損均衡；提供虛擬的磁盤，使得上層應(yīng)用直接使用基于閃存的存儲設(shè)備；存儲模塊：根據(jù)混合性的閃存轉(zhuǎn)換層思想，把邏輯塊分成數(shù)據(jù)塊和日志塊，所述數(shù)據(jù)塊采用塊級別映射，用于存儲數(shù)據(jù)；所述日志塊采用頁級別映射，用于存儲更新。本發(fā)明提出的設(shè)計方案契合了需求并在已有的基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新，有較強的可操作性與擴展性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及嵌入式文件系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種安全日志文件系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法和介質(zhì)。

背景技術(shù)

實現(xiàn)功能安全文件系統(tǒng)的基本思想是采用基于日志的面向事務(wù)文件系統(tǒng)。由于磁盤文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如目錄結(jié)構(gòu)、空閑指針可能會因系統(tǒng)崩潰而不一致。在操作系統(tǒng)采用基于日志技術(shù)之前，通常要適當?shù)匦薷倪@些結(jié)構(gòu)。一個典型操作如文件創(chuàng)建可能會涉及修改文件系統(tǒng)內(nèi)許多結(jié)構(gòu)。修改目錄結(jié)構(gòu)，分配文件控制塊與數(shù)據(jù)塊，減少這些塊的空閑計數(shù)。這些修改可能因系統(tǒng)崩潰而中斷，從而產(chǎn)生了數(shù)據(jù)的不一致。例如，空閑計數(shù)可能表示文件控制塊已分配，但是目錄結(jié)構(gòu)還沒有指向該文件控制塊。除非使用一致性檢查程序，否則該文件控制塊可能就丟失了。雖然可以允許數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)損壞再通過恢復(fù)來修補，但是這樣做會有許多問題。一個問題是一致性檢查可能無法修復(fù)結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致文件甚至整個目錄丟失。一致性檢查需要人工干預(yù)來解決沖突，也會給工作上帶來不便，浪費了大量時間。

近幾年來，雖然很多公司和研究機構(gòu)嘗試著將事務(wù)型操作引入文件系統(tǒng)中來確保數(shù)據(jù)存儲的可靠性，但目前全世界成熟的事務(wù)性文件系統(tǒng)并不多，可參考的資料也相當少。在已尋找到資料中第一種是基于EXT4文件系統(tǒng)所修改的，其特征在于所述內(nèi)存日志文件系統(tǒng)包括在內(nèi)存中構(gòu)建映射硬盤分區(qū)EXT4文件系統(tǒng)日志區(qū)的內(nèi)存日志區(qū)的內(nèi)存日志區(qū)構(gòu)建模塊、當硬盤分區(qū)掛載時將硬盤分區(qū)中日志區(qū)文件讀入到內(nèi)存日志區(qū)，當硬盤分區(qū)卸載時將內(nèi)存日志區(qū)作為日志區(qū)文件寫入硬盤的日志文件刷新模塊以及在硬盤分區(qū)卸載后將映射硬盤分區(qū)EXT文件系統(tǒng)的內(nèi)存日志區(qū)寫入另一硬盤分區(qū)日志區(qū)的日志區(qū)回寫模塊。相較于本技術(shù)方案基于FAT文件系統(tǒng)的做法，其適用的范圍略顯狹窄，可拓展性不強，不太適合嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用。第二種則更傾向利用外部硬件，比如備用電池組來確保數(shù)據(jù)寫入的原子性，因此產(chǎn)生的成本較高，也不適用于較小規(guī)模或預(yù)算有限的嵌入式設(shè)備。

專利文獻CN103514260A(201310350603.X)公開了一種基于EXT4文件系統(tǒng)的內(nèi)存日志文件系統(tǒng)，所述內(nèi)存日志文件系統(tǒng)包括用于在內(nèi)存中構(gòu)建映射硬盤分區(qū)EXT4文件系統(tǒng)日志區(qū)的內(nèi)存日志區(qū)的內(nèi)存日志區(qū)構(gòu)建模塊、用于當硬盤分區(qū)掛載時將硬盤分區(qū)中日志區(qū)文件讀入到內(nèi)存日志區(qū)，當硬盤分區(qū)卸載時將內(nèi)存日志區(qū)作為日志區(qū)文件寫入硬盤的日志文件刷新模塊以及用于在硬盤分區(qū)卸載后將映射硬盤分區(qū)EXT4文件系統(tǒng)的內(nèi)存日志區(qū)寫入另一硬盤分區(qū)日志區(qū)的日志區(qū)回寫模塊。該專利中所基于的文件系統(tǒng)為EXT4文件系統(tǒng)，而本發(fā)明所基于的為FAT文件系統(tǒng)。該專利在內(nèi)存中構(gòu)建映射硬盤分區(qū)EXT4文件系統(tǒng)的日志區(qū)，而本方案選擇將安全文件夾與相關(guān)的簇鏈文件放置在底層存儲器上，同時利用兩種緩存方法相當程度上抵消了其帶來的不利影響。

專利文獻CN108703796A(2018105885222.2)提供一種安全增強型日志文件系統(tǒng)，涉及Linux日志文件系統(tǒng)領(lǐng)域，本發(fā)明主要包括以下兩個部分：BBU高速存儲設(shè)備和數(shù)據(jù)寫時重定向機制。該專利中為確保日志文件系統(tǒng)日志寫入的完整性增加了額外的硬件輔助，這大幅提高了成本，不適用于小型的嵌入式系統(tǒng)方案。該專利是一種涉及Linux日志文件系統(tǒng)的解決方案，而本方案基于的FAT文件系統(tǒng)適用范圍更廣，性能也比較優(yōu)異。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種安全日志文件系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法和介質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明提供的安全日志文件系統(tǒng)，包括：