【摘要】 文件系统访问记录的动态采集方法属于存储系统的测试和性能分析领域，其特征在于： 无需卸载旧文件系统即可加载内核模块，因此无需打断正在运行的应用。文件系统操作拦截 模块能够动态地拦截底层文件系统操作，将其替换成拦截模块中对应的函数。这些函数在执 行底层文件系统操作的同时输出操作的类型和参数到访问记录输出模块。该模块将文件记录 压缩，然后采用带缓存的记录输出，将多次操作的信息一次输出。访问记录输出模块控制输 出文件的大小，防止文件过大带来的读写困难和超过文件系统限制等问题。访问记录文件管 理模块搜集附加信息，并按照用户的指定打包和传输访问记录，方便用户的管理。测试表明 访问记录的采集对于应用的影响很小。 该数据由<>整理 【专利类型】发明授权 【申请人】清华大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】100084北京市海淀区100084-82信箱 【申请人地区】中国 【申请人城市】北京市 【申请人区县】海淀区 【申请号】CN200810055895.3 【申请日】2008-01-11 【申请年份】2008 【公开公告号】CN100583099C 【公开公告日】2010-01-20 【公开公告年份】2010 【授权公告号】CN100583099C 【授权公告日】2010-01-20 【授权公告年份】2010.0 【IPC分类号】G06F17/30; G06F11/34 【发明人】郑纬民; 舒继武; 汪旸; 薛矛 【主权项内容】1.文件系统访问记录的动态采集方法，其特征在于，该方法是在Linux操作系统内核空 间中的虚拟文件系统层和底层文件系统之间依次按以下步骤实现的， 步骤(1).初始化： 在所述虚拟文件系统层和底层文件系统之间设置一个文件系统操作拦截模块，该操作拦 截模块包括超级块操作拦截模块、索引节点操作拦截模块和文件操作拦截模块，其中： 超级块操作拦截模块，用于拦截所述底层文件系统中用于存储设定文件系统信息的超级 块的超级块操作函数表所设定的超级操作，其中至少含有超级块读写操作、所述文件系统加 载和卸载操作，以及索引节点的创建和删除操作，记录操作的类型，发生时间和索引节点号， 因而，所述超级块操作拦截模块是分别和所述虚拟文件系统层和底层文件系统互连的； 索引节点操作拦截模块，一个所述索引节点代表所述底层文件系统中的一个文件，该索 引节点操作拦截模块用于拦截索引节点中索引节点操作函数表所设定的索引节点操作，这些 操作至少包含文件的创建、连接、查找、删除操作，目录的创建、删除操作，以及文件的属 性设置和读取操作，记录操作的类型，发生时间，索引节点号和操作参数，操作参数至少包 括创建文件操作的文件大小，链接数，创建时间和访问时间参数，所述索引节点操作拦截模 块是分别和虚拟文件系统层和底层文件系统互连的； 文件操作拦截模块，其中的文件至少是指由打开系统调用文件和关闭系统调用销毁的已 打开的文件，所述文件操作拦截模块拦截设在文件内操作函数表中的文件操作，所述文件操 作至少包含文件的打开和关闭，同步读写，异步读写，向量读写，寻址，查找，读写控制， 发送文件和发送页操作，记录操作的类型，发生时间，索引节点号和操作参数，操作参数至 少包括同步读写文件和异步读写文件操作的访问偏移和访问大小参数、文件寻址操作的寻址 偏移参数、读写控制操作的控制命令和参数、打开文件操作的文件的用户属性，链接数，大 小，创建时间，访问时间，修改时间和打开方式参数、向量读写文件的访问偏移和访问次数 参数、发送文件操作的访问偏移和访问大小参数以及发送页操作的访问偏移，访问大小和访 问位置参数，所述文件系统操作拦截模块是分别和所述虚拟文件层和底层文件系统互连的； 在所述虚拟文件系统层和底层文件系统之间又设定一个访问记录输出模块，内含了访问 记录压缩模块和带缓存的访问记录输出模块，其中： 访问记录压缩模块，三个输入端分别和超级块操作拦截模块、索引节点操作拦截模块和 文件操作拦截模块的操作参数输出端相连，所述访问记录压缩模块通过对本次操作访问记录 和上次操作访问记录的对比，删除其中相同的信息，以减少访问记录的大小； 带缓存的访问记录输出模块，输入端和所述访问记录压缩模块的压缩过的访问记录输出 端相连，以便把访问记录保存在自己的内存缓冲区中，当缓冲区满时把所有所述内存缓冲区 中的内容写入磁盘中，当被写入的磁盘文件大于设定容量时，则创建新的文件用于写入； 此外，在用户空间，设有一个与所述带缓存的访问记录输出模块互连的访问记录文件管 理模块，采集用户机器的CPU、内存、磁盘和进程信息，把他们和从所述带缓存的访问记录 输出模块输出的访问记录文件一起压缩打包，再加上机器名和时间，用文件传输协议FTP或 安全拷贝协议SCP发往用户指定的用户机器，然后，把原访问记录文件和包删除，释放磁盘 空间； 步骤(2).按以下步骤进行文件系统访问记录的动态采集： 步骤(2.1).获取所述底层文件系统操作函数指针： 步骤(2.1.1).虚拟文件系统层通过文件操作拦截模块打开所述被采集的底层文件系统 中的目标目录，得到超级块和索引节点； 步骤(2.1.2).超级块操作拦截模块和索引节点操作拦截模块分别得到所述底层文件系 统的超级块操作函数集和索引节点操作函数集，并记录之； 步骤(2.2).替换所述底层文件系统的操作函数指针： 步骤(2.2.1).保存用户指定的需要监测的底层文件系统操作函数指针到设定的位置，其 中包括超级块和索引节点的操作函数指针； 步骤(2.2.2).所述虚拟文件系统把底层文件系统函数指针指向所述超级块操作拦截模 块、索引节点操作拦截模块中相应的操作函数，以便调用步骤(2.2.1)中所存的操作函数，并 把他们的返回值返回给用户； 步骤(2.3).再次获取所述底层文件系统操作函数指针： 步骤(2.3.1).超级块操作拦截模块监测超级块操作函数中的读取索引节点操作的索引 节点参数，从中得到索引节点操作函数指针； 步骤(2.3.2).索引节点操作拦截模块监测索引节点操作中的创建文件和创建连接操作 的索引节点参数，从中得到索引节点操作函数和文件操作函数； 步骤(2.4).再次替换所述底层文件系统的操作函数指针： 步骤(2.4.1).保存用户指定的需要监测的底层文件系统操作函数指针到设定的位置，其 中包括步骤(2.3.1)中获取的索引节点操作指针、步骤(2.3.2)中得到索引节点操作函数和 文件操作函数； 步骤(2.4.2).虚拟文件系统把底层文件系统函数指针指向所述索引节点操作拦截模块、 文件操作拦截模块中相应的操作函数，以便调用步骤(2.4.1)中所存的操作函数，并把他们的 返回值返回给用户； 步骤(3).超级块操作拦截模块、索引节点操作拦截模块和文件操作拦截模块生成初始文 件系统访问记录，其中包括：操作类型、操作发生时间、目标文件或目标目录的索引节点号 和操作参数，操作参数至少含有：创建文件操作的文件大小，链接数，创建时间和上次访问 时间参数；文件寻址操作的寻址偏移参数；同步读文件操作的访问偏移和访问大小参数；异 步读文件操作的访问偏移和访问大小参数；同步写文件操作的访问偏移和访问大小参数；异 步写文件操作的访问偏移和访问大小参数；读写控制操作的控制命令和数据参数；打开文件 操作的文件的用户属性，链接数，大小，创建时间，访问时间，修改时间和打开方式参数； 向量读文件操作的访问偏移和访问次数参数；向量写文件操作的访问偏移和访问次数参数； 发送文件操作的访问偏移和访问大小参数；发送页操作的访问偏移，访问大小和访问位置参 数； 步骤(4).访问记录压缩模块对所述超级块操作拦截模块、索引节点操作拦截模块和文件 操作拦截模块输入的操作类型、操作时间、操作的索引节点号和操作参数信息进行压缩，从 操作的类型、时间、索引节点号和参数四个方面分别比较本次和上次是否相同，两者相同则 不保存本次操作的类型或时间或索引节点号或参数，否则需要保存本次操作的类型或时间或 索引节点号或参数； 步骤(5).输出文件访问记录，其步骤如下： 步骤(5.1).带缓存的访问记录输出模块在缓冲区未满时从所述访问记录压缩模块输入 文件系统的访问记录； 步骤(5.2).在缓冲区已满时把访问记录输出到文件中： 步骤(5.2.1).先生成输出文件名，在一个输出文件大小到达设定值时，生成一个新的输 出文件； 步骤(5.2.2).根据文件名用追加的方式打开输出文件把缓冲区所有记录写入输出文件， 再关闭该输出文件； 步骤(5.2.3).清空缓冲区，返回步骤(5.1)； 步骤(6).记录文件的管理，本步骤和步骤(4)与步骤(5)并行执行： 步骤(6.1).访问记录文件管理模块记录用户机器的CPU、内存、磁盘型号与容量和进程 的名字与CPU占用率； 步骤(6.2).在磁盘空间满时把步骤(6.1)采集的信息和当前已有的访问记录文件压缩打 包，加上机器名和时间戳发送到用户指定的机器； 步骤(6.3).删除已有的压缩包和访问记录文件； 步骤(7).根据用户命令停止记录采集功能： 步骤(7.1).停止执行步骤(2.1)和步骤(2.2)，把替换的所有指针还原； 步骤(7.2).在函数被执行时，全局计数加1，被执行完后全局计数减1，所有操作函数 执行结束后，全局计数应为0；在全局计数为0时，停止所有模块的功能。 【当前权利人】清华大学 【当前专利权人地址】北京市海淀区100084-82信箱 【专利权人类型】公立 【统一社会信用代码】12100000400000624D 【引证次数】3.0 【被引证次数】2 【自引次数】1.0 【他引次数】2.0 【被他引次数】2.0 【家族引证次数】3.0 【家族被引证次数】31
