[发明专利]控制缓存映射的方法及缓存系统

说明书

技术领域

本发明涉及缓存系统的缓存映射技术，特别涉及一种闪存介质作为缓存时控制缓存映射的方法及一种缓存系统。

背景技术

闪存(Flash Memory)介质是一种长寿命的非易失性存储器，其在断电情况下仍能保持所存储的数据信息。现有技术中常利用闪存介质作为底层存储介质如硬盘、硬盘阵列等传统磁盘存储系统的缓存，以缓解受底层存储介质输入输出性能不佳所带来的性能约束。

通常，利用闪存介质作为缓存时，在缓存和底层存储介质之间采用的映射策略是组相联映射。在组相联映射中，按照作为映射目标的缓存的大小，将作为映射源的底层存储介质划分成多个组，其中每个组的容量大小等于缓存的大小。根据缓存所包含的目标数据块的数目及大小，将底层存储介质的每个组划分成相同数目的区域(即数据块)，每个区域的大小与缓存中的一个目标数据块的大小一致。在底层存储介质的一个组中，不同的数据块与缓存中的不同的目标数据块相对应。在底层存储介质的不同组中，对应位置的数据块映射到缓存中相同的目标数据块。

图1示出了组相联映射的一个示例。该例中，作为缓存的闪存介质划分成从目标数据块0到目标数据块3的4个目标数据块，作为映射源的硬盘包括两个组，每个组划分成与缓存的4个目标数据块相对应的数据块，并且硬盘中的每一个数据块的大小与闪存介质中的每一个目标数据块的大小一致。该例中，硬盘与缓存的组相联映射关系为：硬盘的第一组(包括数据块0-数据块3)中的数据块0与第二组(包括数据块4-数据块7)中的数据块4映射到闪存介质中的目标数据块0，硬盘的第一组中的数据块1与第二组中的数据块5映射到闪存介质中的目标数据块1，硬盘的第一组中的数据块2与第二组中的数据块6映射到闪存介质中的目标数据块2，硬盘的第一组中的数据块3与第二组中的数据块7映射到闪存介质中的目标数据块3。按照该映射关系，数据块0和数据块4中的数据缓存到目标数据块0中，数据块1和数据块5中的数据缓存到目标数据块1中，数据块2与数据块6中的数据缓存到目标数据块2中，数据块3与数据块7中的数据缓存到目标数据块3中。

但是，在现有技术中，缓存与底层存储介质之间的映射关系通常是静态的。在系统工作的整个过程中，底层存储介质中的数据块所映射到的缓存中的目标数据块通常是不变的。这样，当闪存介质作为缓存时，对于系统中局部区域数据访问异常频繁的应用场景，系统中频繁访问的数据所映射到的闪存介质的介质区域的擦写次数将过于频繁。由于闪存介质的擦写次数是有限的，这样将导致频繁访问的数据所映射到的闪存介质的介质区域将比其它的区域更快地达到擦写次数的极限，进而导致整个闪存介质不可用。

发明内容

考虑到现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提出一种控制缓存映射的方法及一种缓存系统，在缓存与底层存储介质之间采取动态映射策略以使得系统中频繁访问的数据并不是静态地映射到缓存上的某一目标数据块，从而可以优化作为缓存的闪存介质的寿命。

本发明实施例提供一种控制缓存映射的方法，其中，以预定的时间周期更换底层存储介质中至少一个数据块所映射到所述底层存储介质的缓存中的目标数据块，其中，所述底层存储介质中一个或多个数据块只映射到所述缓存中的一个目标数据块，所述底层存储介质的缓存包括闪存介质，所更换的所述缓存中的目标数据块包括当前所述缓存中具有最大擦写次数的目标数据块

本发明实施例提供一种控制缓存映射的方法，其中，所述方法包括：

监控底层存储介质的缓存中各目标数据块的擦写次数，其中，所述底层存储介质中一个或多个数据块只映射到所述缓存中的一个目标数据块，所述底层存储介质的缓存包括闪存介质；

当所述缓存中具有最大擦写次数的目标数据块与具有最小擦写次数的目标数据块之间的擦写次数之差达到预先设定的擦写阈值时，更换所述底层存储介质中的至少一个数据块所映射到的所述缓存中的目标数据块，所更换的所述缓存中的目标数据块包括当前所述缓存中具有最大擦写次数的目标数据块；以及

继续监控所述缓存中的各目标数据块在进行所述更换后所产生的擦写次数。

本发明实施例提供一种缓存系统，包括：底层存储介质；闪存介质，耦合至所述底层存储介质，用于作为所述底层存储介质的缓存，其中所述底层存储介质中的一个或多个数据块只映射到所述缓存中的一个目标数据块；处理器，被配置成：以预定的时间周期更换底层存储介质中至少一个数据块所映射到所述底层存储介质的缓存中的目标数据块，所更换的所述缓存中的目标数据块包括当前所述缓存中具有最大擦写次数的目标数据块。