【原创论文栏目提醒】:网学会员原创论文为您提供中国科学技术大学学位论文原创性和授权使用声明 - 技术总结参考,解决您在中国科学技术大学学位论文原创性和授权使用声明 - 技术总结学习中工作中的难题,参考学习。
中国科学技术大学 硕士学位
论文 作者姓名: 周志鹏 学科专业: 计算机软件与理论 导师姓名: 龚育昌教授 完成时间: 二○○八年五月一日 University of Science and Technology of China A dissertation for master’s degree The Design and Implementation of an Attribute-Based File System Author’s Name: Zhou Zhi-Peng Speciality: Computer Software and Theory Supervisor: Prof. Gong Yu-Chang Finished Time: May 1st 2008 中国科学技术大学学位
论文原创性和授权使用声明 本人声明所呈交的学位
论文是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。
除已特别加以标注和致谢的地方外,
论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。
与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在
论文中作了明确的说明。
本人授权中国科学技术大学拥有学位
论文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交
论文的复印件和电子版,允许
论文被查阅和借阅,可以将学位
论文编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位
论文。
保密的学位
论文在解密后也遵守此规定。
作者签名:___________ 年 月 日 摘要 - I - 传统的文件系统是基于位置的,即文件的组织、管理和访问都是通过文件路径进行的。
文件的这种严格固定的树形层状结构对用户访问文件造成巨大的负担,对于复杂文件的组织和访问尤为严重。
XML文件系统和文本选择工具是基于内容的,用户访问更为方便。
但是这种文件系统粒度很细,组织和访问的时间和空间开销很大。
基于属性的文件系统可以克服基于位置和基于内容两种组织方式的缺点,它对用户更为友好,而且性能上优于基于内容的文件系统,因此成为当前研究的热点。
但是已有的基于属性的文件系统时间和空间开销都很大,有的不兼容虚拟文件系统,有的不能提供基于属性的查询和文件的自动归类。
针对已有系统的缺陷,本
论文首先提出了文件表示模型。
该模型明确定义了文件属性、体现了兼容虚拟文件系统的特点、支持基于属性的查询和文件的自动归类,是一个比较完善的基于属性文件系统的模型。
在该模型的基础上本文设计了一个基于属性的文件系统ABFS。
在该系统中提出了索引合并算法和索引表对换算法。
索引的建立采用了索引合并算法,先收集每个子目录下的索引信息,然后在父目录中合并子目录的索引信息。
索引的维护采用了索引表对换算法,根据索引表的使用情况来决定索引表是否驻留内存。
另外,在ABFS中还设计了基于属性的查询过程和文件的自动归类过程。
在查询时使用了缓存管理,它和索引表对换算法两项优化技术形成了索引信息的由外存经内存到缓存的三级存储结构。
自动归类过程递归地划分目录,生成一个归类的文件视图。
在Linux 2.6.18上的功能测试证明了ABFS能够兼容虚拟文件系统、支持基于属性的查询和文件的自动归类,性能测试证明ABFS能较快的建立索引、具有较好的响应速度和较低的空间开销。
本文的主要工作及特色体现在以下两个方面: 1 基于属性的文件系统到现在还没有一个完善的模型能够对其进行完整的描述,已有系统基于的模型都存在着不同程度的缺陷。
本文提出的文件表示模型明确定义了文件属性、体现了兼容虚拟文件系统的特点、支持基于属性的查询和文件的自动归类,是一个比较完善的基于属性文件系统模型,有力的支持了基于属性的文件系统的设计。
2 ABFS 以兼容虚拟文件系统、提供基于属性的查询功能和文件的自动归类功能以及具有较好的时间和空间性能为主要目标,设计并实现了一个基于属性的文件系统ABFS。
首先,根据文件表示模型中的定义,设计了基于属性的查询过程、文件的自动归类过程。
其次,在索引的摘要 - II - 建立中提出了索引合并算法,在索引的维护中提出了索引表对换算法,在查询时使用了缓存管理,这些优化技术减少了建立索引所需的时间、提高了查询效率和减少了索引的空间开销。
: 基于属性的文件系统 文件表示模型 基于属性的查询 文件的自动归类 Abstract - III - Abstract The traditional file systems are all location-based in which users organize manage and access files by file path. This type of file system has rigid and fixed tree-shape hierarchical structure which is inconvenient for use especially for complex applications. The XML file systems text retrieval tools are all content-based and are friendlier to users as users can perform querying. Otherwise the content-based file systems have a fine grain which makes the time and space overhead some greater. The attribute-based file systems which support attribute-based query and automatic file classification whose performances are better than content-based file systems become a hot research area. But all existing attribute-based file systems have a great space and time overhead some are not compatible with VFS some cannot support attribute-based query the other cannot support automatic file classification. From the defects of existing systems firstly this dissertation brings forward a File Representing Model FRM. FRM defines file attribute explicitly is compatible with VFS and supports attribute-based query and automatic file classification. FRM is a good model of attribute-based file system. Based on FRM An attribute-based file system ABFS is designed. The design brings forward index merge algorithm IMA and index table swap algorithm ITSA. In IMA which is applied in building index process index information is abstracted under every sub-directory and then is merged under their parent directories. In ITSA which is applied in maintaining index process whether index table remaining in memory is decided on this table’s usage. Besides those in ABFS attribute-based query process ABQP and automatic file classification process AFCP is designed. Using cache ABQP have a three levels memory hierarchy structure. AFCP groups directories recursively and generates a classified files’ view. The function tests on Linux 2.6.18 verified that ABFS is compatible with VFS support attribute-based query and automatic file classification. The performance tests shows that ABFS can build index faster is faster in response of query and classification and is lower in space and time overhead. In summary main works of this dissertation are as follows: 1 This dissertation has brought forward a File Representing Model for attribute-based file system. A new model is needed to model the attribute-based file system. File Representing Model Abstract - IV - defines file attribute explicitly is compatible with VFS and supports attribute-based query and automatic file classification. It is a good model to support the design of attribute-based file system. 2 This dissertation has designed and implemented an attribute-based file system ABFS. This dissertation designed and implemented an attribute-based file system ABFS whose goals are compatible with virtual file system supporting attribute-based query and automatic file classification and better performance. Based on FRM firstly ABQP and AFCP are designed. Secondly IMA are brought forward for building index and ITSA for maintaining index. These optimization techniques are able to bring down the time of building index promote the query efficiency and bring down the space overhead. Keywords: attribute-based file systems File Representing Model attribute-based query automatic file classification 目录 - V - 摘 要 ....................................................................................................... I Abstract ................................................................................................. III 目 录 ...................................................................................................... V 插图目录与表格目录 ........................................................................ VIII 第 1 章 绪论 ....................................................................................... 1 1.1 信息组织和管理的挑战.............................................................................. 1 1.2 文件系统背景介绍 ..................................................................................... 1 1.2.1 基于位置的文件系统 ............................................................................................. 2 1.2.2 基于内容的文件系统 ............................................................................................. 3 1.3 基于属性的文件系统 ................................................................................. 4 1.3.1 相关概念 ................................................................................................................. 4 1.3.2 相关研究 ................................................................................................................. 6 1.3.3 基于属性的文件系统ABFS................................................................................... 6 1.4
论文的主要工作与结构安排 ...................................................................... 6 1.4.1
论文的主要工作 ..................................................................................................... 6 1.4.2
论文的结构安排 ..................................................................................................... 7 第 2 章 基于属性文件系统的相关研究 ............................................ 9 2.1 Semantic File System .................................................................................. 9 2.2 Presto文档系统 ........................................................................................ 10 2.3 Prospero文件系统 .................................................................................... 10 2.4 Context-aware File System ........................................................................ 12 2.5 面向基于属性存取的文件系统 ................................................................ 12 2.6 总体评价 ................................................................................................... 13 2.7 本章小结 ................................................................................................... 15 第 3 章 基于属性文件系统的文件表示模型 .................................. 16 3.1 基于属性文件系统的模型 ........................................................................ 16 3.2 文件表示模型的基本内容 ........................................................................ 17 3.2.1 基本概念 ............................................................................................................... 17 目录 - VI - 3.2.2 基于属性的查询 ................................................................................................... 21 3.2.3 文件的自动归类 ................................................................................................... 22 3.3 文件表示模型的优点 ............................................................................... 22 3.4 本章小结 ................................................................................................... 23 第 4 章 基于属性文件系统ABFS的设计 ...................................... 24 4.1 ABFS的架构 ............................................................................................ 24 4.2 属性提取 ................................................................................................... 25 4.2.1 添加属性的提取 ................................................................................................... 26 4.2.2 生成属性的提取 ................................................................................................... 26 4.3 索引管理 ................................................................................................... 27 4.3.1 索引的数据结构 ................................................................................................... 27 4.3.2 索引的建立 ........................................................................................................... 28 4.3.3 索引的维护 ........................................................................................................... 30 4.4 基于属性的查询 ....................................................................................... 31 4.4.1 查询过程 ............................................................................................................... 31 4.4.2 缓存管理 ............................................................................................................... 32 4.4.3 查询索引库 ........................................................................................................... 33 4.5 文件的自动归类 ....................................................................................... 33 4.5.1 归类过程 ............................................................................................................... 33 4.6 一些问题 ................................................................................................... 34 4.6.1 同名文件问题 ....................................................................................................... 34 4.6.2 多分支问题 ........................................................................................................... 34 4.7 本章小结 ................................................................................................... 35 第 5 章 Linux 上ABFS的实现与实验 ........................................ 36 5.1 文件系统实现 ........................................................................................... 36 5.1.1 数据库设计 ........................................................................................................... 36 5.1.2 VFS接口层设计 ................................................................................................... 38 5.1.3 索引模块 ............................................................................................................... 41 5.2 实验及结果分析 ....................................................................................... 44 5.2.1 实验环境 ............................................................................................................... 44 5.2.2 安装过程 ............................................................................................................... 45 5.2.3 功能测试 ............................................................................................................... 46 目录 - VII - 5.2.4 性能测试 ............................................................................................................... 48 5.3 本章小结 ................................................................................................... 50 第 6 章 结束语 ................................................................................. 52 6.1
论文的工作总结 ....................................................................................... 52 6.2 本
论文的主要贡献 ................................................................................... 53 6.3 进一步的工作 ........................................................................................... 54 参考文献 ............................................................................................... 56 在读期间发表的学术
论文与取得的研究成果 .................................... 59 致 谢 ..................................................................................................... 60 插图目录与表格目录 - VIII - 图 1.1基于位置的访问 ........................................................................................ 2 图 4.1 ABFS的架构图 ....................................................................................... 25 图 4.2辅助文件格式 ......................................................................................... 26 图 4.3 自定义的属性......................................................................................... 26 图 4.4属性表与索引表的关系 .......................................................................... 27 图 5.1 lookup函数部分代码 .............................................................................. 40 图 5.2 readdir 函数部分代码 ............................................................................. 41 图 5.3安装ABFS演示 ...................................................................................... 45 图 5.4 ABFS属性表 ........................................................................................... 46 图 5.5基于属性的查询过程演示 ...................................................................... 47 图 5.6文件的自动归类过程演示 ...................................................................... 47 图 5.7查询时间测试结果 .................................................................................. 49 图 5.8文件归类时间测试结果 .......................................................................... 50 表 2.1 几种支持基于属性的文件系统 .............................................................. 15 表 4.1 属性表数据结构 ..................................................................................... 28 表 4.2索引表数据结构 ...................................................................................... 28 表 4.3缓存结构 ................................................................................................. 33 表 5.1数据库模块接口 ......
上一篇:
ACF油液综合净化装置在唐钢冷轧薄板厂的开发试用 原创论文
下一篇:
“温魅杯”会员我最红K歌大赛策划书