CN111966631A - 一种可快速分发的镜像文件生成方法、***、设备和介质 - Google Patents

一种可快速分发的镜像文件生成方法、***、设备和介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可快速分发的镜像文件生成方法、***、设备和介质，方法包括：根据原始镜像大小，预留空间给文件头、哈希散列表和定位索引表；将原始镜像划分成多个数据块，分别计算哈希散列值，生成哈希散列表；将数据块一次存储至数据块区域，并比对各个数据块哈希散列值，如果数据块区域已存储相同内容的数据块，则更新数据块的定位索引值，不再存储该数据块；如果未存储，则采用压缩算法压缩数据，再存储该数据块，之后更新数据块的定位索引值；根据哈希散列表、定位索引表大小和值，更新文件头，镜像文件生成完毕，采用稀疏方式存储数据块，有效减小了镜像文件大小。

Description

一种可快速分发的镜像文件生成方法、***、设备和介质
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种可快速分发的镜像文件生成方法、***、设备和介质。
背景技术
VOI(Virtual OS Infrastructure)是一种集中存储、分布运算的计算架构，典型应用是无盘工作站。为了解决对网络可用和性能的依赖问题，需要将***镜像下载至本地，再由BIOS或操作***引导程序加载运行。一个镜像对应于一个虚拟的磁盘文件，大小一般有几十个GB。如果直接采用原始文件分发，需要分发的数据量过大；如果采用压缩方式分发，又需要耗费服务器大量的即时计算资源。因此，需要将此镜像文件转换为另一种易于分发的格式。而现有的各类磁盘镜像格式并不适合VOI镜像数据分发的应用场景，即需要向大批量的计算结点同时分发同一个镜像。
现有的磁盘镜像格式有原始RAW格式，也有VHD(Virtual HardDisk)、QCOW等格式。原始RAW格式镜像文件较大，分发速度非常慢；VHD、QCOW等格式是为虚拟机计算而设计，由于格式相对复杂，数据块的定位相对较慢，也无数据块的完整性校验信息，难于校验数据传输的正确性，因此需要设计一种磁盘镜像格式，使得镜像在分发时，既不需要消耗服务器大量的计算力，又能在更短时间完整地、正确地完成镜像数据的分发。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种可快速分发的镜像文件生成方法、***、设备和介质，采用稀疏方式存储数据块，有效减小了镜像文件大小。
第一方面，本发明提供了一种可快速分发的镜像文件生成方法，具体包括如下步骤：
步骤1、根据原始镜像大小，预留空间给文件头、哈希散列表和定位索引表；
步骤2、将原始镜像划分成多个数据块，分别计算哈希散列值，生成哈希散列表；
步骤3、将数据块一次存储至数据块区域，并比对各个数据块哈希散列值，如果数据块区域已存储相同内容的数据块，则更新数据块的定位索引值，不再存储该数据块；如果未存储，则采用压缩算法压缩数据，再存储该数据块，之后更新数据块的定位索引值；
步骤4、根据哈希散列表、定位索引表大小和值，更新文件头，镜像文件生成完毕。
进一步地，所述步骤2进一步具体为：将原始镜像划分成多个数据块，根据压缩算法压缩数据块，之后分别计算哈希散列值，生成哈希散列表。
进一步地，所述文件头包括：镜像魔数、唯一标识、镜像文件版本号、镜像文件类型、数据压缩算法、每个原始数据块的大小、数据块的总个数、数据块哈希散列表的位置偏移量、数据块哈希散列表的完整性校验码、数据块定位索引表的位置偏移量、数据块定位索引表的完整性校验码、镜像文件头的完整性校验码；所述唯一标识是数据块哈希散列表的哈希值，用于唯一标识一个镜像文件；镜像文件类型用于指明该文件是完整的镜像文件，还是基于上一版本的差异文件。
第二方面，本发明提供了一种可快速分发的镜像文件生成***，具体包括如下模块：
预留空间模块，根据原始镜像大小，预留空间给文件头、哈希散列表和定位索引表；
划分模块，将原始镜像划分成多个数据块，分别计算哈希散列值，生成哈希散列表；
存储模块，将数据块一次存储至数据块区域，并比对各个数据块哈希散列值，如果数据块区域已存储相同内容的数据块，则更新数据块的定位索引值，不再存储该数据块；如果未存储，则采用压缩算法压缩数据，再存储该数据块，之后更新数据块的定位索引值；
完成模块，根据哈希散列表、定位索引表大小和值，更新文件头，镜像文件生成完毕。
进一步地，所述划分模块进一步具体为：将原始镜像划分成多个数据块，根据压缩算法压缩数据块，之后分别计算哈希散列值，生成哈希散列表。
进一步地，所述文件头包括：镜像魔数、唯一标识、镜像文件版本号、镜像文件类型、数据压缩算法、每个原始数据块的大小、数据块的总个数、数据块哈希散列表的位置偏移量、数据块哈希散列表的完整性校验码、数据块定位索引表的位置偏移量、数据块定位索引表的完整性校验码、镜像文件头的完整性校验码；所述唯一标识是数据块哈希散列表的哈希值，用于唯一标识一个镜像文件；镜像文件类型用于指明该文件是完整的镜像文件，还是基于上一版本的差异文件。
第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、此镜像格式支持稀疏方式存储数据块，支持数据压缩，内容相同的数据块也能共用同一份数据存储，有效减小了镜像文件大小。
2、此镜像格式具有数据块快速定位的能力，减少服务器分发时计算量，实现快速地检索和数据定位。
3、此镜像格式提供了数据块的哈希表，提供了文件各组成块的完整性校验码，具备了镜像文件的完整性自校验能力。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的框架示意图；
图2为本发明实施例一中方法中的流程图；
图3为本发明实施例二中***的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种可快速分发的镜像文件生成方法、***、设备和介质，解决了现有技术中不适合VOI镜像数据分发的应用场景；使得支持稀疏方式存储数据块，支持数据压缩，内容相同的数据块也能共用同一份数据存储，有效减小了镜像文件大小。
本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：
本发明设计一种磁盘镜像文件格式。它采用稀疏方式存储数据块，有效减小了镜像文件大小；数据块支持压缩方式存储，进一步减少数据分发的数据量；提供了数据块内容的定位索引表，支持数据块的快速定位，减少服务器的计算量，内容相同的数据块也能共用同一份数据存储；提供了数据块的哈希表，支持数据传输的正确性校验，具备了镜像文件的完整性自校验能力。
如图1所示，由以下四个部分组成：
镜像文件头、数据块的哈希散列表、数据块的定位索引表以及各个数据块；
各部分主要技术特征：
镜像文件头：记录了镜像魔数(Magic number)、此文件的唯一标识、镜像文件版本号、镜像文件类型、数据的压缩算法、每个原始数据块的大小、数据块的总个数、数据块哈希散列表的位置偏移量、数据块哈希散列表的完整性校验码、数据块定位索引表的位置偏移量、数据块定位索引表的完整性校验码、镜像文件头的完整性校验码。其中，文件的唯一标识是数据块哈希散列表的哈希值，可唯一标识一个镜像文件；镜像文件类型指明了该文件是完整的镜像文件，还是基于上一版本的差异文件。
数据块的哈希散列表：列表的每个单元记录着对应块的数据哈希Sha1值。基于此表，可以校验出镜像各个数据块的完整性。
数据块的定位索引表：列表的每个单元对应一个数据块，它记录着此数据块内容在此镜像文件中的起始偏移量和数据长度。基于此表，可实现数据块的快速定位。对于内容相同的数据块，则会指向同一个数据块，从而实现稀疏存储。
各个数据块：根据文件头的压缩算法类型，数据块内容可以是原始RAW数据，也可以是用指定的压缩算法压缩后的结果。
操作过程：
根据原始RAW镜像大小，预留空间给文件头、哈希散列表和定位索引表。
将原始RAW镜像划分成多个块，根据压缩算法要求压缩数据块，分别计算哈希散列值，生成哈希散列表。
比对各个块哈希散列值，如果数据块区域已存储相同内容的数据，则只更新数据块的定位索引值；如果未存储，则采用压缩算法压缩数据，再存储该块数据，再更新块的定位索引值。
根据哈希散列表、定位索引表大小和值，更新文件头。镜像文件生成完毕。
实施例一
本实施例提供一种方法，如图2所示，一种可快速分发的镜像文件生成方法，具体包括如下步骤：
步骤1、根据原始镜像大小，预留空间给文件头、哈希散列表和定位索引表；
步骤2、将原始镜像划分成多个数据块，根据压缩算法压缩数据块，之后分别计算哈希散列值，生成哈希散列表；
步骤3、将数据块一次存储至数据块区域，并比对各个数据块哈希散列值，如果数据块区域已存储相同内容的数据块，则更新数据块的定位索引值，不再存储该数据块；如果未存储，则采用压缩算法压缩数据，再存储该数据块，之后更新数据块的定位索引值；
步骤4、根据哈希散列表、定位索引表大小和值，更新文件头，镜像文件生成完毕。
所述文件头包括：镜像魔数(Magic number)、唯一标识、镜像文件版本号、镜像文件类型、数据压缩算法、每个原始数据块的大小、数据块的总个数、数据块哈希散列表的位置偏移量、数据块哈希散列表的完整性校验码、数据块定位索引表的位置偏移量、数据块定位索引表的完整性校验码、镜像文件头的完整性校验码；所述唯一标识是数据块哈希散列表的哈希值，用于唯一标识一个镜像文件；镜像文件类型用于指明该文件是完整的镜像文件，还是基于上一版本的差异文件。
基于同一发明构思，本申请还提供了与实施例一中的方法对应的***，详见实施例二。
实施例二
在本实施例中提供了一种***，如图3所示，本发明一种可快速分发的镜像文件生成***，具体包括如下模块：
预留空间模块，根据原始镜像大小，预留空间给文件头、哈希散列表和定位索引表；
划分模块，将原始镜像划分成多个数据块，根据压缩算法压缩数据块，之后分别计算哈希散列值，生成哈希散列表；
存储模块，将数据块一次存储至数据块区域，并比对各个数据块哈希散列值，如果数据块区域已存储相同内容的数据块，则更新数据块的定位索引值，不再存储该数据块；如果未存储，则采用压缩算法压缩数据，再存储该数据块，之后更新数据块的定位索引值；
完成模块，根据哈希散列表、定位索引表大小和值，更新文件头，镜像文件生成完毕。
所述文件头包括：镜像魔数(Magic number)、唯一标识、镜像文件版本号、镜像文件类型、数据压缩算法、每个原始数据块的大小、数据块的总个数、数据块哈希散列表的位置偏移量、数据块哈希散列表的完整性校验码、数据块定位索引表的位置偏移量、数据块定位索引表的完整性校验码、镜像文件头的完整性校验码；所述唯一标识是数据块哈希散列表的哈希值，用于唯一标识一个镜像文件；镜像文件类型用于指明该文件是完整的镜像文件，还是基于上一版本的差异文件。
由于本发明实施例二所介绍的***，为实施本发明实施例一的方法所采用的***，故而基于本发明实施例一所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该***的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本发明实施例一的方法所采用的***都属于本发明所欲保护的范围。
基于同一发明构思，本申请提供了实施例一对应的电子设备实施例，详见实施例三。
实施例三
本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，可以实现实施例一中任一实施方式。
由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例一中方法所采用的设备，故而基于本申请实施例一中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中的方法所采用的设备，都属于本申请所欲保护的范围。
基于同一发明构思，本申请提供了实施例一对应的存储介质，详见实施例四。
实施例四
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可以实现实施例一中任一实施方式。
本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请实施例提供的方法、***、***、设备及介质，
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的***。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令***的制造品，该指令***实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种可快速分发的镜像文件生成方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1、根据原始镜像大小，预留空间给文件头、哈希散列表和定位索引表；
步骤2、将原始镜像划分成多个数据块，分别计算哈希散列值，生成哈希散列表；
步骤3、将数据块一次存储至数据块区域，并比对各个数据块哈希散列值，如果数据块区域已存储相同内容的数据块，则更新数据块的定位索引值，不再存储该数据块；如果未存储，则采用压缩算法压缩数据，再存储该数据块，之后更新数据块的定位索引值；
步骤4、根据哈希散列表、定位索引表大小和值，更新文件头，镜像文件生成完毕。
2.根据权利要求1所述的一种可快速分发的镜像文件生成方法，其特征在于：所述步骤2进一步具体为：将原始镜像划分成多个数据块，根据压缩算法压缩数据块，之后分别计算哈希散列值，生成哈希散列表。
3.根据权利要求1所述的一种可快速分发的镜像文件生成方法，其特征在于：所述文件头包括：镜像魔数、唯一标识、镜像文件版本号、镜像文件类型、数据压缩算法、每个原始数据块的大小、数据块的总个数、数据块哈希散列表的位置偏移量、数据块哈希散列表的完整性校验码、数据块定位索引表的位置偏移量、数据块定位索引表的完整性校验码、镜像文件头的完整性校验码；所述唯一标识是数据块哈希散列表的哈希值，用于唯一标识一个镜像文件；镜像文件类型用于指明该文件是完整的镜像文件，还是基于上一版本的差异文件。
4.一种可快速分发的镜像文件生成***，其特征在于：具体包括如下模块：
预留空间模块，根据原始镜像大小，预留空间给文件头、哈希散列表和定位索引表；
划分模块，将原始镜像划分成多个数据块，分别计算哈希散列值，生成哈希散列表；
存储模块，将数据块一次存储至数据块区域，并比对各个数据块哈希散列值，如果数据块区域已存储相同内容的数据块，则更新数据块的定位索引值，不再存储该数据块；如果未存储，则采用压缩算法压缩数据，再存储该数据块，之后更新数据块的定位索引值；
完成模块，根据哈希散列表、定位索引表大小和值，更新文件头，镜像文件生成完毕。
5.根据权利要求4所述的一种可快速分发的镜像文件生成***，其特征在于：所述划分模块进一步具体为：将原始镜像划分成多个数据块，根据压缩算法压缩数据块，之后分别计算哈希散列值，生成哈希散列表。
6.根据权利要求4所述的一种可快速分发的镜像文件生成***，其特征在于：所述文件头包括：镜像魔数、唯一标识、镜像文件版本号、镜像文件类型、数据压缩算法、每个原始数据块的大小、数据块的总个数、数据块哈希散列表的位置偏移量、数据块哈希散列表的完整性校验码、数据块定位索引表的位置偏移量、数据块定位索引表的完整性校验码、镜像文件头的完整性校验码；所述唯一标识是数据块哈希散列表的哈希值，用于唯一标识一个镜像文件；镜像文件类型用于指明该文件是完整的镜像文件，还是基于上一版本的差异文件。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
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