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随着网络和计算机技术的迅速发展，互联网技术、电子商务以及办公自动化等应用不断地扩展，使数据信息呈现爆炸性增长趋势，从而带动了存储市场的迅速增长。于是，对大容量、高数传率的存储设备的需求也就显得日益迫切。目前，一种新型的三维存储技术——体全息数据存储技术正在迅速发展，它具有存储容量大、数据传输率高及按内容寻址功能等特点，从物理介质的层面满足了人们对存储设备的要求，是极具潜力的新一代存储方案。 由于体全息数据存储系统的物理寻址方式、存取模式等方面与磁盘有很大的差别，现有的文件系统显然不能适应体全息存储的要求，因此，研究适应体全息数据存储特点、充分发挥其优势的文件系统是体全息数据存储实用化的必由之路，同时该文件系统还必须在逻辑层次上兼容现有的文件系统。虚拟存储层是在体全息数据存储的文件系统中构建的一个过渡层次，它一方面和存储体直接相联;另一方面提供上层逻辑文件系统的操作接口，实现与现有文件系统的兼容性。 虚拟存储层是一个相对独立的文件系统层次，它具有文件系统管理的一般特征，在结构上被划分为超级块、目录区、元数据区和活动文件区等功能区域。在虚拟存储层中建立了以文件控制块为核心的活动文件管理机制，设计了存储页的组织、分配和回收策略以及数据块从存储体中调入和从虚拟层中淘汰时的登记和删除算法。设计了针对虚拟存储层的文件操作算法，算法中体现了一次分配多个数据块的思想，充分利用了体全息数据存储的高数传率特性，为存储块的二维分配策略奠定了基础。对虚拟存储层所导致的文件系统一致性问题进行了研究，设计了日志技术与定时写入相结合的策略，建立了日志技术的一致性模型，并从理论上证明了该策略的有效性。 体全息数据存储是以页面为基本的物理存储单位，而一页的数据存储量可达到1兆字节，如此大的存储容量作为数据分配的基本单位显然是不合适的。针对这一特点，改进了文件系统存储的物理结构，设计了“块区结合，块优先”的分配策略。在体全息数据存储文件系统中，取消了专门的索引节点区，把索引节点集成到文件的首部，使物理存储结构从三级变为两级，即:目录区和含索引节点的数据区。两级存储结构有效地减少了文件存取的访盘次数，提高了文件存取的效率。把页面（块）划分为区段，使同一存储页能分配给多个文件，大大提高了存储体的利用率。“存储页优先”的分配策略使文件尽可能分配多的完整的数据块，从而提高了文件存储的物理连续性。 通过分析体全息数据存储的物理寻址方式，设计了对逻辑块地址实行二维编址的策略，并以二维逻辑块地址作为文件数据块分配的基础。对文件数据块分配的连续性进行了研究，提出了“顺序连续”和“随机连续”的概念，明确了文件数据块的访问效率与存储分布的连续性之间的关系，从理论上证明了二维的扩散式空闲块搜寻方式比一维的顺序搜寻方式更有利于存储块分配的连续性。设计了以分配四叉树为基础的二维区域组织形式，对分配四叉树的存储、树节点的关系及相关算法进行了深入的研究。在此基础上，设计了的空闲块搜寻与分配算法，算法中针对单独的块（区段）分配及多块分配设计了不同的分配策略，以尽量体现存储块的连续性。 根据对体全息数据存储文件系统的研究，在应用层设计了一个体全息数据存储文件系统的原型系统，建立了文件系统的测试平台和文件操作的测试序列，对存储块的分配策略进行了“文件”级的测试，分析了相关结果，结果证明了二维分配策略较好地保证了文件数据块分配的连续性，同时也表明分配四叉树的叶节点规模和层次也对文件数据块分配的连续性有很大的影响。