基于闪存特性的EXT4文件系统读写性能优化研究

Android智能手机普遍采用闪存作为本地存储介质,这导致使用的EXT4文件系统存在读写性能损耗问题,间接影响了应用程序的使用体验,在分析性能损耗原因的基础上,提出一种针对EXT4文件系统日志功能优化方法。首先对EXT4文件系统日志功能进行研究,分析其如何维护日志数据,对比传统磁盘及闪存的不同特性提出性能损耗问题产生的原因,并给出解决方法,优化EXT4日志数据存取流程,以EXT4事务状态作为依据主动删除无用的日志数据,在不破坏原有日志功能的基础上,减少闪存设备垃圾回收过程中不必要的数据拷贝。通过对比实验证明,该方法能够提升Android手机中Ext4文件系统约11.8%的读写性能。     

基于对象的文件系统I/O分析与评测

目前基于对象的存储设备中多采用通用的文件系统如EXT2、EXT3等进行管理,但面临着对海量数据的高效存储、管理问题.基于对象的文件系统实现了对象按大小在磁盘区域中组织管理,并采用了Hash、最坏适应等机制,提高磁盘利用率的同时显著提升了磁盘吞吐率.对EXT2、EXT3、基于对象的文件系统进行了L/O性能测试及分析.实验表明,基于对象的文件系统的I/O性能是EXT2、EXT3文件系统的2到3倍.     

基于EXT4文件系统的数据恢复方法研究

研究EXT4文件系统中删除文件的恢复方法对计算机取证工作有重要意义。文章研究了在EXT4文件系统中通过日志中的备份信息进行数据恢复的方法。采用了实例式研究方法,分析了EXT4文件系统中extent树的构成,分析了文件被删除之后extent树的变化,研究了通过inode编号定位inode结点所在数据块的方法,研究了通过日志恢复被删除文件的方法。文章得出的结论是在日志文件和删除数据未被完全覆盖的情况下,可以通过日志有效恢复EXT4文件系统中被删除的文件。文章的研究成果可以应用在公安机关的电子数据鉴定工作中,也可用于公安院校的《电子物证检验》课程教学。     

连接操作在SIMFS和EXT4上的性能比较

连接操作是关系数据库系统中最基本、最昂贵的操作,对数据库性能有巨大的影响。由于连接表存放在文件系统中,因此文件系统的性能对连接操作的性能有决定性的影响。不同文件系统的连接操作性能测试对数据库研究有重要意义,但目前相关测试较少。首先对比分析了新型内存文件系统SIMFS(Sustainable In-Memory File System)的数据读写路径与磁盘文件系统EXT4(Fourth Extended File System)I/O路径等方面的差异;然后设计实验测试了不同文件系统对连接操作的影响,其中对SIMFS和EXT4分别设置了不同的数据读写块大小和I/O块大小等测试指标。实验表明,连接操作在SIMFS和EXT4上的性能优化、块大小影响、性能提升瓶颈、硬件约束等方面均存在明显差异。在实验结果比较分析的基础上,给出了针对新型内存文件系统连接操作的优化建议。     

EXT2文件系统分析

Linux由于其源代码的开放性而得到越来越广泛的认同,针对其文件系统的编程成为其中最普遍最核心的应用。通过分析Linux文件系统源代码,给出了EXT2文件系统的硬盘布局,详细论述了超级块、组描述符、I节点、目录结构等与EXT2文件系统相关的数据结构,着重分析这些结构中的核心数据项以及它们之间的关系,并从编程的角度归纳了这些结构在文件系统中的作用。     

基于Trace重放的文件系统性能分析

基于Trace重放的基准测试是存储系统性能测试中的一个重要方法,本文提出一种如何利用Trace重放来对文件系统的性能进行对比测试,从而选出适合用户应用需求的文件系统的方法。本文选择有代表性的3种Trace集合,使用重放工具FSReplay对EXT2、EXT3、JFS、XFS、ReiserFS这5种文件系统进行对比测试,为用户在类似的应用中选择合适的文件系统提供了参考依据。     

基于Linux的BLOB文件系统的实现

给出了在Ｌinux平台上的特殊文件系统－ＢＬＯＢ（Ｂinary Large Objects)文件系统的实现细节,阐述了虚拟文件系统（VFS）的运行机制,并对BLOB文件系统和EXT2文件系统作了比较。     

嵌入式Linux文件系统剪裁方法研究

从三个方面(初始化、装载及内部实现)介绍了VFS的实现机制,提出嵌入式Linux文件系统的剪裁方法,并给出一个EXT2文件系统精简实例.     

串行EEPROM中数据文件系统的建立

本文在AT24C512串行EEPROM中建立了类似于EXT2文件系统的数据管理系统,文中给出了单个AT24C512的应用电路和文件系统建立的整个过程。     

Linux日志文件系统研究

与传统的文件系统相比,日志文件系统可以在系统崩溃后快速地恢复,提高系统的高可用性。论文主要研究了日志技术及linux下的日志文件系统:EXT3、ReiserFS、XFS和JFS,并用测试工具PostMark和Bonnie++对它们进行了性能分析。     

A unified framework for designing high performance in-memory and hybrid memory file systems

The emerging non-volatile memory technologies provide a new choice for storing persistent data in memory. Therefore, file system structure needs re-studying and re-designing. Our goal is to design a framework that gives high-performance in-memory file accesses and allows a file whose data can be stored across memory and block device. This paper presents a novel unified framework for in-memory and hybrid memory file systems based on the concept that each file has a contiguous “File Virtual Address Space”. Within this framework, the file access for in-memory data can be efficiently handled by address translation hardware and the virtual address space of file. The file accesses for data in block devices are handled by a dedicated page fault handler for file system. A file system called Hybrid Memory File System (HMFS) is implemented based on this framework. Experimental results show that the throughput of HMFS approaches the memory bus bandwidth in best cases. Compared with in-memory file systems, HMFS reaches 5 times, 2.1 times, and 1.6 times faster than EXT4 on Ramdisk, RAMFS, and PMFS, respectively. Compared with EXT4 on SSD and EXT4 using page cache, HMFS also achieves 100 times and tens of times performance improvement, respectively.     

基于EXT3文件系统数据恢复方法的研究

文章研究了基于日志文件的EXT3文件系统数据恢复方法,采用实例式研究方法,首先分析了EXT3文件系统中文件构成和文件被删除之后inode结点的变化;接下来研究了通过inode编号定位inode结点所在数据块的方法,以及通过日志恢复被删除文件的地址指针和文件名称的方法;最后介绍了通过地址指针和文件名将若干个地址空间中的数据合并成一个文件的方法。最终得出的结论是在日志文件和删除数据未被完全覆盖的情况下,可以通过日志有效恢复EXT3文件系统中被删除的文件。该研究成果可应用于公安机关的电子数据鉴定工作,也可作为公安院校的《电子物证检验》课程。     

Windows可安装文件系统应用研究

由于Windows操作系统的源代码非开放性,其文件系统的工作机制并不为人们所熟悉。通过分析Windows2000/XP的可安装文件系统IFS以及如何利用IFS机制编制文件驱动程序来使Windows2000/XP支持新的文件系统,着重给出了如何在Windows操作系统下编制文件驱动程序来支持LinuxEXT2文件系统的思路和具体方法。     

基于I/O空闲率的硬盘功耗建模与评估方法研究

存储设备的功耗在整个计算机系统尤其是数据中心所占的比例已经越来越大。要进行硬盘功耗优化,在缺少硬件直接测量硬盘功耗的情况下就需要对硬盘功耗进行建模。现代操作系统通过文件系统层进行硬盘I/O操作管理,并提供实时监控数据。通过对EXT2、EXT4和NILFS2等常用文件系统的硬盘I/O过程进行实验分析,发现不同的文件系统对硬盘功耗具有不同的影响,为了刻画这种差异性,提出基于I/O空闲率的硬盘功耗建模与评估方法。同时使用I/O空闲率来指导硬盘进行功耗优化,将视频播放器的I/O空闲率由4.79%提高到96.55%,硬盘的功耗降低45.28%。     

Linux内核多语言文件子系统的设计与实现

操作系统的多语言支持是网络环境下计算机软件发展的必然结果。由于POSIX标准的国际化体系结构对多语言和分布式应用需求的支持有其局限性，导致遵循POSIX标准的Linux文件予系统在支持多语言文本时可能造成数据丢失。本文从多语言角度考察了Linux文件予系统，重新构造了一个能够支持Urdcode编码的逻辑文件系统EXT2U，改进了文件予系统，同时提供了基于Urdcode编码的系统调用接口。通过新文件系统与系统调用接口，为操作系统多语言处理提供了更好的基础。