[发明专利]一种基于FPGA的云文件系统及其数据处理方法

说明书

本发明提供了一种基于FPGA的云文件系统及其数据处理方法，所述文件系统包括依次连接的VFS层、块设备层、设备驱动层和介质层，所述VFS层内包括MAC通信模块，所述MAC通信模块连接FPGA，MAC通信模块通过访问FPGA云上的存储与计算资源，进行数据传输。在文件系统的VFS层，通过MAC模块与FPGA的通信，利用MAC模块高带宽、低延时的特性，通过FPGA上的存储与计算资源，分担CPI对数据的搬移操作，满足海量数据的移动需求。

技术领域

本发明涉及文件系统技术领域，尤其是一种基于FPGA的云文件系统及其数据处理方法。

背景技术

计算机操作系统将I/O设备抽象为“文件”，文件系统则向用户提供了底层数据访问机制。它将设备中的空间划分为特定大小的块，一般为512字节，数据被存储在这些块中，大小被修正为占用整数个块，文件系统软件负责将这些存储块组织为文件和目录，并记录数据块的分配与使用状态。

存储设备在指定文件系统之后才能被计算机读写，常用的文件系统可根据存储介质类型划分为磁盘文件系统、闪存文件系统、数据库文件系统以及网络文件系统。文件系统在应对当前大数据、分布式存储对高带宽、低延时需求时存在体系结构上的弱势。

发明内容

本发明提供了一种基于FPGA的云文件系统及其数据处理方法，用于解决现有体系架构不能满足高带宽、低延时需求的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供了一种基于FPGA的云文件系统，所述文件系统包括依次连接的VFS层、块设备层、设备驱动层和介质层，所述VFS层内包括MAC通信模块，所述MAC通信模块连接FPGA，MAC通信模块通过访问FPGA云上的存储与计算资源，进行数据传输。

进一步的，所述FPGA使用逻辑资源构建控制器，所述控制器连接主机CPU，对主机数据进行搬移操作。

进一步的，所述控制器为PR控制器。

进一步的，所述FPGA通过所述控制器与MAC通信模块进行协作，通过构建目录表进行网络资源的检索。

进一步的，所述VFS层通过POSIX接口连接应用程序，所述POSIX接口将应用程序不同类型的文件系统转化为统一的操作系统接口规范。

进一步的，所述VFS层直接连接介质层，操作介质接口。

本发明第二方面提供了一种云文件系统的数据处理方法，基于所述的云文件系统，所述方法包括以下步骤：

文件系统的VFS层接收上层数据处理请求，通过MAC通信模块与FPGA的通信，利用FPGA上的存储与计算资源，对所述上层数据处理请求做出响应，进入云文件系统；

VFS层操作块设备，通过介质层定义数据存储格式。

进一步的，所述VFS层操作块设备，通过介质层定义数据存储格式的具体过程为：

经块设备层缓存数据；

经设备驱动层控制介质层的数据操作，定义数据的存储格式。

进一步的，所述VFS层操作块设备，通过介质层定义数据存储格式的具体过程为：

经VFS层进行数据封装后，直接操作介质层接口，进行数据存储格式的定义。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

1、在文件系统的VFS层，通过MAC模块与FPGA的通信，利用MAC模块高带宽、低延时的特性，通过FPGA上的存储与计算资源，分担CPI对数据的搬移操作，满足海量数据的移动需求。