DE69700770T2

DE69700770T2 - Zirkuläre grössenbegrenzte Dateienstruktur für ein Rechnerbetriebssystem

Info

Publication number: DE69700770T2
Application number: DE69700770T
Authority: DE
Inventors: Steven T. Senator
Original assignee: Sun Microsystems Inc
Current assignee: Sun Microsystems Inc
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: EP0817102B1; US5829005A; DE69700770D1; EP0817102A1; JPH1097448A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Dateisysteme von Computerbetriebssystemen und insbesondere auf Systeme, die für Administrationsanwender einen einzigartigen Dateityp zum effizienten Speichern von Prüfpfaden oder "Protokollen" in derartigen Dateisystemen schaffen.
Viele Anwendungen von Computersystemen erfordern, daß zum Verfolgen der Leistung, zur Schaffung einer Prüfung der Eingabe/Ausgabe ("E/A") von Daten und zum anderweitigen Organisieren und Steuern der Integrität des Systems ein Datensatz der Operationen gehalten wird. Diese Datensätze von Operationen werden häufig in Form von Protokollen gehalten. Beispiele sind Meldungsprotokolle, die System- und Anwendungsprozeßmeldungen und Fehlermeldungen akkumulieren. Weitere Beispiele sind Druckdatenprotokolle und Postprotokolle in zeitlich verzahnten Systemen, die eine große Anzahl von Anwendern bedienen.
Eine gemeinsame Eigenschaft aller dieser Protokolldateien besteht darin, daß die Menge der zu einer Protokolldatei hinzugefügten Daten unter der Steuerung eines Administrationsendanwenders oder unter der Steuerung von Anwendungen, die auf dem gleichen oder auf anderen Computern laufen, steht, wobei das Betriebssystem somit nicht genau bestimmen kann, wieviel Daten gespeichert werden müssen. Da diese Protokolldateien häufig dazu verwendet werden, die Ursache eines System- oder Anwendungsausfalls zu entdecken oder diese zu beheben, besitzen die neuesten Daten in dem Protokoll außerdem einen höheren Wert als die ältesten Daten.
Häufig schätzt der Administrationsanwender zur Bestimmung der für die Summe sämtlicher möglicher Protokolldateien vorzubelegenden Größe die Rate ab, mit der erwartet wird, daß die Protokolldatei wächst, wobei er hierauf einen Sicherheitsfaktor hinzufügt. Es existiert jedoch kein Mechanismus, um eine feste Menge an Platz pro Protokolldatei vorzubelegen.
Falls sich der Systemadministrationsanwender verrechnet und kumulative Dateigrößen spezifiziert, die für die Protokolldateien zu klein sind, können wichtige aktuelle Datenmeldungen, Druckdaten oder Post verloren gehen, da es in dem Protokoll keinen Raum mehr gibt. Falls der Administrationsanwender für die Protokolldateien konservativ große Dateigrößen spezifiziert, steht möglicherweise kein Plattenspeicher mehr zur Verfügung, da der physikalische Raum zum Speichern von alten Protokolldaten aufgebraucht ist und neue physikalische Blöcke zur Zuweisung für den Anwender oder für Systemanwendungen nicht zur Verfügung stehen.
"The Design and Implementation of the 4.3BSD UNIX Operating System" von Samuel J. Leffler u. a., veröffentlicht von Addison-Wesley Publishing Company, 1989, beschreibt im Kapitel 7 aktuell verfügbare Beispielmechanismen zum Speichern von Anwenderprotokolldaten.
EP-A-0.249.090 beschreibt die Wiedergewinnung logischer Datendateien, die beim Ausfall oder beim anomalen Beenden eines Computersystems alternative Ansichten von Datenbanken schaffen. In dieser Anordnung umfaßt eine Datenbank Dateneinträge und -indexe, die geordnete Listen erzeugen, die auf Dateneinträge zeigen.
Es wird ein Datenbank-Index-Journal-Mechanismus mit einem flüchtigen Hauptspeicherbereich beschrieben, der Daten raumseiten und Indexseiten speichert, die Schlüssel enthalten, die sich auf in den Datenraumseiten gelegene Daten beziehen. Durch einen Schlüsselabbildungsblock, der die zur Transformation der Daten von den Datenraumseiten in einen entsprechenden Schlüssel in den Indexseiten erforderlichen Informationen enthält, wird eine Abbildung zwischen den Datenraumseiten und den Indexseiten geschaffen.
Zur Wiedergewinnung einer logischen Datei werden die ungeänderten Journal-Seiten der logischen Datei, die den geänderten Seiten entsprechen, zurück in die logische Datei eingesetzt, wobei die Transaktionen, die protokolliert wurden, verarbeitet werden, um die Änderungen für die logische Datei und für die Datenbank bereitzustellen. Dies bringt die logische Datei und die darunterliegende Datenbank auf den neuesten Stand und in Synchronisation zueinander.
In der (auf Seite 10, Zeile 21 bis Seite 11, Zeile 28 beschriebenen) Ausführungsform der Fig. 8 und 9 ist ein Ringpuffer zum Indizieren ungeänderter oder jungfräulicher Indexseiten als ein Ersatz für die Verwendung des Journal-Puffers nach Fig. 1 zum Speichern dieser jungfräulichen Indexseiten gezeigt. In dem Ringpuffer identifiziert ein Startzeiger den zuerst verwendeten Ringpufferbereich, während ein Verfügbarkeitszeiger den nächsten verfügbaren Pufferbereich identifiziert.
Zunächst ist der Ringpuffer leer, wobei ihm jedoch eine implementierungsabhängige Größe zugewiesen wird. Während die Datenräume in den Datenraumseiten geändert werden, können die Änderungen in den entsprechenden Indexseiten ausgelöst werden. Falls eine entsprechende jungfräuliche Indexseite bereits in dem Ringpuffer liegt, ist in bezug auf den Ringpuffer keine Aktion erforderlich, während die entsprechende Indexseite modifiziert wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt gemäß dem folgenden Anspruch 1 zum Speichern einer unvorhersehbaren Menge von Zeitwert- bzw. Protokolldaten in einem Dateisystem eines Computerbetriebssystems, das ein Anwendungsprogramm ausführt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die obigen Probleme des Speicherns von Protokollen, ohne zuwenig Raum zu spezifizieren und aktuelle Informationen zu verlieren, oder ohne zuviel Raum zu spezifizieren und zuzulassen, daß ein Programm den gesamten physikalischen Dateiraum verbraucht, durch die Erzeugung eines neuen Ringdateityps gelöst.
Dadurch, daß die neuesten und wertvollsten Informationen immer erhalten bleiben, selbst wenn der gesamte logische Dateiraum gefüllt wurde, ist die vorliegende Erfindung in Verbindung mit Protokolldateisystemen von besonderem Nutzen. Außerdem kann auf die Datei, obgleich sie ringförmig ist, dennoch immer noch wahlfrei zugegriffen werden, wobei auf irgendwelche in ihr gespeicherten Daten in irgendeiner Reihenfolge zugegriffen werden kann, wobei kundenspezifische Säuberungs- und Aussonderungsoperationen nicht mehr erforderlich sind, da die Raumzuweisung und -neuzuweisung für sämtliche Protokollanwendungen automatisch gehandhabt werden kann. Nochmals weiter ermöglichen die ringförmigen, größenbeschränkten Dateien der vorliegenden Erfindung, die Daten beliebig oft zu lesen, wobei die gelesenen Daten nicht verloren gehen, bis der Raum für die aktuellsten Daten benötigt wird.
Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die Schaffung von Modifikationen an der Dateigrößendefinition und an den Modulen zur Zuweisung des physikalischen Raums erhalten, um eine feste Menge von Ringdateiraum zu schaffen, in dem die neuesten Daten immer verfügbar sind, während während des Empfangs neuer Daten zur Speicherung in einem Protokoll nur die ältesten und am wenigsten wertvollen Daten verworfen werden.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hier ein Verfahren zur Verwendung in Verbindung mit einem Computerbetriebssystem, das ein Dateisystem enthält, offenbart. Das Computerbetriebssystem ist wirksam zur Ausführung eines Anwendungsprogramms, während ein Verfahren zum Speichern einer unvorhersehbaren Menge von Zeitwertdaten in dem Dateisystem die computer-implementierten Schritte des Empfangens eines Arguments, das anzeigt, daß eine Datei erzeugt werden soll, umfaßt. Es wird eine Indexstruktur zugeordnet und in die Indexstruktur eine Dateigröße gesetzt. Ein Anwendungsprogramm kann den Dateityp modifizieren, um ihn zu einer Ringdatei zu ändern. Dieses Ringattribut wird in der Indexknotenstruktur ("mode") gespeichert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verwendung in Verbindung mit einem Computer mit einem Betriebssystem, das ein Dateisystem enthält, offenbart. Das Betriebssystem ist wirksam zur Ausführung eines Anwendungsprogramms, wobei ein Verfahren zum Speichern von Protokolldaten in dem Dateisystem offenbart wird, das die computerimplementierten Schritte des Empfangens eines Arguments von einem Anwendungsprogramm, das anzeigt, daß Daten in eine besondere Datei geschrieben werden sollen, und des Auffindens einer Indexstruktur für die besondere Datei umfaßt. Das Verfahren umfaßt ferner die Schritte des Feststellens aus einem Feld in der Indexstruktur, ob eine besondere Datei eine Ringdatei ist, des Schreibens der Daten unter Verwendung neu zugewiesener physikalischer Datenblöcke in die besondere Datei, wenn die besondere Datei keine Ringdatei ist, und des Neuzuweisens eines in der Indexstruktur bereits identifizierten physikalischen Blocks, wenn die besondere Datei eine Ringdatei ist. Hierauf werden die Daten zusammen mit einem Dateiende-Anzeiger in den physikalischen Block geschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die vorstehenden sowie weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung und die Art, wie sie erhalten werden, werden offensichtlicher und die Erfindung selbst am besten verständlich mit Bezug auf die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung zu nehmen ist, wobei:
Fig. 1 ein repräsentativer Blockschaltplan ist, der die Beziehung eines Anwendungsprogramms zu den verschiedenen Ebenen des Betriebssystems und der Medienvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine vereinfachte repräsentative Darstellung der Struktur des Dateisystems nach Fig. 1 gemäß einer repräsentativen Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 3 ein repräsentativer Logikablaufplan eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 4 eine vereinfachte Zeichnung eines Universal-Computers ist, der einen Teil der Betriebsumgebung der vorliegenden Erfindung bildet.

BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Mit Bezug auf Fig. 1 werden nun die Strukturen und Module beschrieben, durch die die Erfindung in einem UNIXTM Beispiel ausgeführt werden kann. Fig. 1 ist eine Zusammenfassung der verschiedenen Systeme des Standes der Technik, die Teil eines typischen UNIX-Dateisystems sind. Die Anwendungsprogramme 101 verwenden die Systemaufrufschnittstelle 103 zum Aufruf von in dem Dateisystem 105 implementierten Dateisystemfunktionen zur Ausführung von Datenspeicherungs- und Wiedergewinnungsfunktionen, die ausführlicher in Kapitel 6 des Lehrbuchs mit dem Titel "The Design and Implementation of the 4.3BSD UNIX Operating System" von Samuel J. Leffler u. a., aus dem fast die gesamte Fig. 1 abgeleitet ist, beschrieben sind. Dieses Buch wurde 1989 durch Addison-Wesley Publishing Company veröffentlicht. Es wird angemerkt, daß sich der Dateisystemblock 105 auf Fig. 2 bezieht, in der die Module und Strukturen der Erfindung ausführlicher gezeigt sind.
In Fig. 2 ist oben ein Anwendungsprogramm 101, das Protokolldaten erzeugen wird, beim Aufruf einer Anzahl von Standarddateioperations-Systemaufrufen gezeigt. Es ruft CREAT 103A auf, um in der für UNIX üblichen Weise eine Datei zu erzeugen, wobei dieser Aufruf an die entsprechende Dateisystemroutine ufs-creat 113 nach unten übergeben wird. Dies liefert die Erzeugung der Datei, wie in früheren Literaturhinweisen wie etwa in Leffler u. a. beschrieben ist. Durch die wiederholte Ausgabe von Schreibaufrufen 103C, die an ufs-write 115 abgesendet werden, wächst die Datei auf ihre gewünschte Größe. Schließlich ruft die Anwenderanwendung chmod 103D auf, um das neue Ringattribut der Datei zu setzen. Dieses wird an die Routine ufs-setattr 117 übergeben, die die Pro-Datei- Datenstruktur und den mode (die Indexknotenstruktur) aktualisiert, um die neue Ringzuweisungs- und Neuzuwei sungs-Richtlinie für zukünftige Leseoperationen 103B und Schreiboperationen 103C aufzurufen. Diese Ringdatei ist nun bereit zur Verwendung als eine Ringdatei.
Fig. 3 zeigt die Abschnitte des Ringzuweisungsmoduls 109, die, wenn ein weiterer Block zum Speichern momentaner Protokolldaten benötigt wird, das Neuzuweisen des physikalischen Blocks bewirken, der auf den Block folgt, der das EOF enthält. Der Abschnitt 133 verwendet die allgemeinen Dateisystemroutinen zum Lokalisieren des inodes entweder in der mode-Tabelle oder durch dessen Einlesen von der Platte. Der Abschnitt 135 untersucht die Dateitypbits und vermerkt, ob die Datei eine Ringdatei ist. Wenn sie nicht ringförmig ist, schließen die allgemeinen Dateisystemroutinen den Schreibprozeß im Abschnitt 136 ab. Falls die Datei ringförmig ist, muß im Abschnitt 137 zum Auffinden des EOFs auf den aktuellen physikalischen Block zugegriffen werden.
Falls es im aktuellen physikalischen Block noch Raum gibt, werden die Protokolldaten im Abschnitt 139 in den Blockpuffer verschoben und im Abschnitt 145 auf die Platte geschrieben. Falls nach dem Auffüllen des Blocks weiter aktuelle Protokolldaten gespeichert werden müssen, muß durch eine Blockabbildungsroutine ein weiterer Block, jedoch kein neuer Block, zugewiesen werden. Statt dessen wird im Abschnitt 141 die in dem Literaturhinweis von Leffler auf den Seiten 207 und 208 beschriebene allgemeine Zuweisungs-BNAP-Routine umgangen und der Logikblockzeiger auf die nächste aufeinanderfolgende Position verschoben und der in der Blocktabelle identifizierte physikalische Block dem neuen logischen Block neu zugewiesen und im Abschnitt 143 wiedergewonnen und gelöscht. Nach dem Löschen werden die verbleibenden Protokolldaten im Abschnitt 145 in den Puffer verschoben, während die logische EOF-Marke im Abschnitt 147 aktualisiert und auf die Platte oder auf andere ständige Computermassenspeichermedien geschrieben wird.
Die Umgebung, in der die vorliegende Erfindung Anwendung findet, umfaßt das verteilte Universal-Computersystem, in dem Universal-Computer, Workstations oder Personal Computer durch verschiedene Arten von Kommunikationsverbindungen zu einer Client-Server-Anordnung verbunden sind, wobei Programme und Daten, viele in Form von Objekten, durch verschiedene Mitglieder des Systems zum Zugriff und zur Ausführung durch andere Mitglieder des Systems verfügbar gemacht werden. Fig. 4 zeigt einen beispielhaften Universal-Workstation-Computer, wobei ein Prozessor 201 mit einem E/A-Abschnitt 202, mit einer Zentraleinheit oder CPU 203 und mit einem Speicherabschnitt 204 gezeigt ist. Der E/A-Abschnitt 202 ist an eine Tastatur 205, an ein Sichtgerät 206, an eine Plattenspeichereinheit 209 und an eine Kompakt-Disk-Nur-Lese-Speicher-Laufwerkseinheit (CDROM-Laufwerkseinheit) 207 angeschlossen. Die CDROM-Einheit 207 kann ein CDROM-Medium 208 lesen, das typischerweise wie zuvor mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschriebene Programmprodukte 210 enthält. Diese Computerprogrammprodukte enthalten Mechanismen, die die Vorrichtung und die Verfahren der vorliegenden Erfindung bewirken, wobei diese in dem Speicher 204 oder in der Plattenspeichereinheit 209 oder in der CDROM 208 des Systems liegen können.
Nach der Beschreibung der Erfindung bezüglich einer ihrer bevorzugten Ausführungsformen in einer UNIX-Architektur ist für den Fachmann auf dem Gebiet des Computersystementwurfs klar, daß an der Struktur und Programmierung der beschriebenen Implementierungen verschiedene Änderungen einschließlich der Anwendung der Erfindung in anderen Schicht- und Modul-Betriebssystemarchitekturen vorgenommen werden können, ohne von dem durch die folgenden Ansprüche definierten Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Speichern einer unvorhersehbaren Menge von Zeitwert- bzw. Protokolldaten in einem Dateisystem (105) eines Computerbetriebssystems, das ein Anwendungsprogramm (101) ausführt, wobei das Verfahren die folgenden computer-implementierten Schritte aufweist:

- Empfangen eines Arguments (103), das anzeigt, daß eine Protokolldatei erzeugt werden soll, vom Anwendungsprogramm (101);

- Zuordnen (113) einer Indexstruktur zur Protokolldatei;

- Empfangen eines Arguments (103c), das anzeigt, daß Protokolldaten in die Protokolldatei geschrieben werden sollen, vom Anwendungsprogramm (101);

- Auffinden (133) der Indexstruktur für die Protokolldatei; und

- Schreiben (136) der Protokolldaten in die Protokolldatei, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuordnungsschritt (113) folgende Schritte umfaßt:

- Setzen (117) eines "Ringdatei"-Attributes, das eine Ringprotokolldatei anzeigt, in die Indexstruktur der Protokolldatei; und

- Setzen einer festen Dateigröße in die Indexstruktur der Ringprotokolldatei, um der Ringprotokolldatei eine entsprechende Anzahl physikalischer Blöcke zuzuweisen (115);

und dadurch, daß der Schreibschritt folgende Schritte umfaßt:

- falls ein aktueller physikalischer Block nicht genügend Platz aufweist, um die aktuellen Protokolldaten zu schreiben, Neuzuweisung (141) des nächsten physikalischen Blocks, der in der Indexstruktur der Ringprotokolldatei identifiziert ist, und

- Schreiben (145) der aktuellen Protokolldaten in den neu zugewiesenen physikalischen Block.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schreibschritt (136) das Schreiben der Daten in die Protokolldatei unter Verwendung neu zugewiesener physikalischer Datenblöcke beinhaltet, wenn festgestellt wird (135), daß die Protokolldatei kein Ringdatelattribut aufweist, und der die Neuzuweisung (141) eines physikalischen Blocks beinhaltet, der bereits in der Indexstruktur identifiziert ist, wenn festgestellt wird (135), daß die Protokolldatei ein Ringdatelattribut aufweist.

3. Computerprogrammprodukt, das ein von einem Computer verwendbares Medium umfaßt, in dem ein computerlesbarer Code integriert ist, um zu bewirken, daß ein Computer eine unvorhersehbare Menge von Zeitwert- bzw. Protokolldaten in einem Dateisystem (105) eines Computerbetriebssystems speichert, das ein Anwendungsprogramm (101) ausführt, wobei der computerlesbare Code folgendes umfaßt:

- Vorrichtungen mit computerlesbarem Programmcode, die konfiguriert sind, um zu bewirken, daß ein Computer das Empfangen eines Arguments (103) vom Anwendungsprogramm (101) durchführt, das anzeigt, daß eine Protokolldatei erzeugt werden soll;

- Vorrichtungen mit computerlesbarem Programmcode, die konfiguriert sind, um zu bewirken, daß ein Computer das Zuordnen (113) einer Indexstruktur zur Protokolldatei durchführt;

- Vorrichtungen mit computerlesbarem Programmcode, die konfiguriert sind, um zu bewirken, daß ein Computer das Empfangen eines Arguments (103c) vom Anwendungsprogramm (101) durchführt, das anzeigt, daß Protokolldaten in die Protokolldatei geschrieben werden sollen;

- Vorrichtungen mit computerlesbarem Programmcode, die konfiguriert sind, um zu bewirken, daß ein Computer das Auffinden (133) der Indexstruktur für die Protokolldatei durchführt; und

- Vorrichtungen mit computerlesbarem Programmcode, die konfiguriert sind, um zu bewirken, daß ein Computer das Schreiben (136) der Protokolldaten in die Protokolldatei durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuordnungsschritt (113) folgendes umfaßt:

- Vorrichtungen mit computerlesbarem Programmcode, die konfiguriert sind, um zu bewirken, daß ein Computer das Setzen (117) eines "Ringdatei"-Attributes in die Indexstruktur der Protokolldatei durchführt, das eine Ringprotokolldatei anzeigt; und

- Vorrichtungen mit computerlesbarem Programmcode, die konfiguriert sind, um zu bewirken, daß ein Computer das Setzen einer festen Dateigröße in die Indexstruktur der Ringprotokolldatei zum Zuweisen (115) einer entsprechenden Anzahl physikalischer Blöcke zur Ringprotokolldatei durchführt;

und gekennzeichnet durch

Vorrichtungen mit computerlesbarem Programmcode, die konfiguriert sind, um zu bewirken, daß ein Computer eine Neuzuweisung (141) des nächsten physikalischen Blocks durchführt, der in der Indexstruktur der Ringprotokolldatei identifiziert ist, falls ein aktueller physikalischer Block nicht genügend Platz aufweist, um die aktuellen Protokolldaten zu schreiben, und

Schreiben (145) der aktuellen Protokolldaten in den neu zugewiesenen physikalischen Block.

4. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 3, bei dem der Schreibschritt (136) Vorrichtungen mit computerlesbarem Programmcode beinhaltet, die konfiguriert sind, um zu bewirken, daß ein Computer das Schreiben der Daten in die Protokolldatei unter Verwendung neu zugewiesener physikalischer Datenblöcke durchführt, wenn festgestellt wird (135), daß die Protokolldatei kein Ringdatelattribut aufweist, und der, wenn festgestellt wird (135), daß die Protokolldatei ein Ringdatelattribut aufweist, die Neuzuweisung (141) eines physikalischen Blocks durchführt, der in der Indexstruktur bereits identifiziert ist.