[发明专利]一种Linux文件系统与实时数据库索引融合的技术

权利要求书

1.一种Linux文件系统与实时数据库索引融合的技术，其特征在于，该方法包括：

在用户访问数据时，采用独立的系统调用接口和数据格式，有别于通过文件句柄和采用系统提供的open、write、read的访问方式。在数据交换上，没有常见的文件句柄、缓冲区，而是采用点，数据块信息，数据块的方式。

在磁盘组织结构上，采用独立设计的磁盘组织结构，有别于文件系统的组织结构，包括：引导块、超级块、点索引区、数据簇位图区、数据簇的方式。

在数据管理上，没有对磁盘数据块进行分组等常见文件系统的设计方式，而是采用数据簇的设计。

在数据索引上，没有采用目录节点、目录数据、文件节点、文件数据索引方式，而是以工业采样点的为索引节点，按照点、时间、数值的索引方式。

在数据存储上，根据工业数据的特征，采用独立的数据块设计格式。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供独立的访问接口和数据格式。

本文中发明的新索引方式和数据组织方式与文件系统管理方式有较大的差别，需要提供专门的系统调用接口，这些接口包括数据保存接口和数据检索接口。

数据保存系统调用接口的参数包括，要保存的点号，数据块缓冲区指针，和数据块信息。点号指的是点在磁盘中的编号。数据块指针指向用户缓冲区中的待写入的数据区。数据块信息包括时间信息和块数，时间信息指数据块中第一个数据的时间和最后一个数据的时间；数据块数，指的是要写入该点的数据块数，每一块的大小为1024个字节。

数据检索系统调用接口的参数包括：点号、时间值和数据保存缓冲区指针。点号和上文中介绍的一样。时间值是指要获取的数值所在的时间点。缓冲区指针指向用户保存数据的缓冲区，这个缓冲区大小为1024字节。类型为char型。从char型的数据中解析出具体的数值将在下文中介绍。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用独立的磁盘组织结构。

本发明中的索引方式，采用独立的磁盘组织结构，这些独立的结构将整个磁盘划分为：引导块、超级块、点索引区、数据簇位图区、数据簇。

超级块：保存了磁盘的参数和磁盘结构的位置信息，包括磁盘的大小，格式化时输入的点数，点索引区的起始位置，数据簇位图的起始位置，数据簇的大小，第一个空闲的数据簇等常用信息。

点索引区：保存每个点的数据簇的索引信息，即每个点的当前工作簇的索引块块号。因为点数在系统配置的时候，作为文件系统的配置参数，索引区和数据区的起始数据簇大小都是确定的，通过计算偏移量直接获取每个点的起始数据簇的索引块号，因此不需要保存在索引区中。点的簇是动态增长的，簇与簇之间是通过双向链表连接的，点索引区只保留点的最后一个簇的位置信息。

簇为图区：用来分配空闲簇的，这里申请磁盘的基本单位是一簇(大小42KB)。数据簇位图占n个数据块，每个数据块为1024字节，这样数据簇位图共有81920个比特位，每一个比特位可以表示一个数据簇的使用情况，如果为1，代表相应的数据簇已使用；如果为0，代表相应的数据簇未使用。数据簇大小为42个数据块(42kb)，这样n个大小的数据簇位图可以管理336*n(MB)的磁盘；

数据簇：数据簇包括两部分：簇信息和数据块。簇信息包括：簇号，即数据簇索引块对应的数据块的块号，存储绝对块号，通过此簇号可以读取出数据簇索引块的信息。簇起始时间，每个数据簇管理多个数据块，簇起始时间为本簇已存储的数据的开始时间。结束时间，即本簇已存储的数据的结束时间。已使用块数，即本簇已使用的数据块数。前驱簇指针，指向前一个簇。若为该点的第一个簇，则此指针为0。后驱簇。指向后一个簇，若为该点的最后一个簇，此指针为0。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用独立的数据管理方式。

在本发明中，没有采用多级的数据块的方式来满足数据的动态增加和减少。采用簇的方式，每一个簇的大小为42个数据块。这样就可以将每一个点的数据按时间段来存储。如果某一点的簇内的数据块已分配完，可以申请新的数据簇加入，这样可以满足以点索引对象的数据动态增长的需求。同时，这种按簇的方式管理数据，能够避免因某个时间段内数据失效而影响整个点其他时间段的数据和其他点的数据，保证数据的独立性和安全性。