[发明专利]用于RAID的缓存管理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机硬盘技术领域，特别涉及一种用于独立冗余磁盘阵列(Redundant Array of Independent Disk，RAID)的缓存管理系统及方法。

背景技术

近年来，计算机网络尤其是多媒体技术的迅猛发展，其应用已拓展和渗透到经济、政治、社会生活的各个领域，随着其应用范围和层次的不断扩展和提高，对计算机数据信息的存储容量、读写速度和纠错容限能力也不断提出更高的要求。针对这一要求，RAID技术提供了很好的解决方案，并因此获得了迅速的发展和广泛的应用。

RAID高速缓存(Cache)技术在最近几年，在磁盘存储技术领域，发展的非常迅速，作为高端存储，Cache已经是整个存储的核心所在，就是中低端存储，也有很大的Cache存在。

Cache能够有效的提高系统的I/O性能，它的原理是将CPU要写入磁盘的数据先写到由RAM构成的Cache中，再由Cache写到磁盘中，或者先将磁盘上的数据读到Cache中，然后CPU再从Cache中将数据读出。在RAID系统中，Cache是系统内存的一部分，它的速度比硬盘的速度要快的多。因此，Cache部分的设计对整个RAID系统的效率有着重大的影响。

Cache容量与下一级存储器相比较，是很小的，它保存的只是下一级存储器内容的一个子集，Cache与下一级存储器之间的内容交换一般是以块为单位的，但在现有技术里存储块在Cache中无法高效的与下一级存储器中的数据进行交换。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：存储块在Cache中如何组织才能高效的与下一级存储器中的数据进行交换。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于RAID的缓存管理系统，包括：依次连接的目标器模块、缓存管理模块、RAID核心模块、输入输出调度模块和启动器模块，

所述目标器模块，用于接收来自主机的输入输出请求，并将该输入输出请求进行封装，封装后发送至所述缓存管理模块；

所述缓存管理模块，用于将经封装后的输入输出请求拆分成若干特征数据条，并根据读写类型逐条判断所述若干特征数据条对应的数据是否命中，将命中的特征数据条发送至所述RAID核心模块，否则，未命中的特征数据条必须等到冲突解决；

所述RAID核心模块，用于接收所述命中的特征数据条，并计算所述命中的特征数据条的RAID级别，按照所述RAID级别的高低依次将所述命中的特征数据条发送至所述输入输出调度模块；

所述输入输出调度模块，用于依次接收所述命中的特征数据条，并依次将接收的特征数据条放置于请求队列的队尾，并依次从队头取出特征数据条发送至所述启动器模块；

所述启动器模块，用于根据所述特征数据条启动磁盘上的导盘模块，以完成物理硬盘的读写操作。

优选地，所述用于RAID的缓存管理系统还包括：相互连接的配置终端模块和全局配置模块，

所述配置终端模块，用于在所述主机上显示所述全局配置模块的工作状态，并接收来自所述主机的控制命令；

所述全局配置模块，用于加载或卸载所述用于RAID的缓存管理系统上的其他模块，并提供所述用于RAID的缓存管理系统上的其他模块的对外接口。

本发明还公开了一种利用所述的用于RAID的缓存管理系统的管理方法，包括以下步骤：

S1：接收来自主机的输入输出请求，并将该输入输出请求进行封装；

S2：将经封装后的输入输出请求拆分成若干特征数据条，并根据读写类型逐条判断所述若干特征数据条对应的数据是否命中，命中的特征数据条执行步骤S3，否则，未命中的特征数据条必须等到冲突解决；

S3：计算所述命中的特征数据条的RAID级别；

S4：按照所述RAID级别的高低依次将接收的特征数据条放置于请求队列的队尾，并依次从队头取出特征数据条；

S5：根据所述特征数据条启动磁盘上的导盘模块，以完成物理硬盘的读写操作。

优选地，步骤S2中判断数据命中的判断方法具体为：

若为读请求且数据命中，则所述特征数据条对应的地址段所存储的数据为需要读的数据，且所述特征数据条对应的地址段所存储的数据未被写请求更新或读请求数据不命中更新；

若为写请求且数据命中，则所述特征数据条对应的地址段存在且未被占用，或者所述特征数据条对应的地址段不存在。