存储级内存Storage Class Memory既具有内存的低延迟和随机存取的特性,又具有类似磁盘、固态盘等存储设备的可持久存储特性,被认为是未来计算机存储发展的重要趋势而逐渐被越来越多的研究机构所关注。受保护的持久内存文件系统(Protected and Persistent RAM File System,简称Pram FS)是一种基于嵌入式非易失性内存的linux开源文件系统。由于Pram FS针对的平台是嵌入式系统,将其直接应用在桌面或者服务器存储级内存系统中,存在非常严重的扩展性问题。因此本文以Pram FS为基础,从文件目录结构和文件索引结构两个方面进行研究,设计具有良好可扩展性的面向存储级内存的文件系统SPFS(Scalable Persistent RAM File System)。首先针对Pram FS采用多级双向链表的结构组织文件目录,这种组织方式不适用于现代文件系统,本文中SPFS使用平衡二叉树形目录结构替代原有链表结构。树结构中以哈希值作为键值,同一目录下不同键值索引节点以树形结构管理,相同键值以链表结构进行组织。SPFS采用设置哈希表辅助索引节点查询,每次元数据查询先通过查询哈希表中表项获取索引节点节点号,如果哈希表中不存在所查找节点则进入到树目录结构中进行查找。优化方案有效地增加查找的速度,提高文件名映射效率。其次,文件索引结构是指文件在外存的存储组织形式,SPFS采用索引表的方式将逻辑地址映射到物理存放地址,通过元数据中层级信息存储文件索引结构的高度,从而可以变换索引结构高度以达到存储不同大小文件的目的。实验结果证明,进行目录结构和文件索引结构优化后的系统不仅在目录规模和文件大小上具有良好的扩展性,而且在性能上也有明显提升。