[发明专利]一种加速磁盘随机输入输出(IO)读写的方法

说明书

本发明公开了一种加速磁盘随机输入输出(IO)读写的方法，其特征在于包括以下步骤：计算机操作系统应用层进行数据读写操作，通过内陷进入内核态，虚拟文件系统层将数据封装成BIO，即虚拟文件系统层与通用块层交互的数据结构，并提交至通用块层子系统；在通用块层子系统的DEVICE‑MAPPER驱动层，BIO将切割成固定块大小，传递给BINLOGDEV模块层，当BIO进入BINLOGDEV模块层，将被检查是否满足缓存条件，即BIO起始位置是否对齐，长度是否为块长度，如果满足条件，执行步骤103；如果不满足条件，执行步骤106。本发明在写入随机IO的情况下，将随机IO变成顺序IO，存储速度快，效率高。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其是涉及一种加速磁盘随机输入输出(IO)读写的方法。

背景技术

数据存储相关领域，特别是输入输出(IO)加速技术，由于机械磁盘通过盘片存储数据，不可避免需要进行寻道，寻址等操作，以定位存储位置，造成了IO读写存在一定的延迟，正是由于此特性，导致机械磁盘的IOPS(单位时间内的IO读写次数)在随机的情况下，异常的低效。

在磁盘加速方面，通常是通过SSD作为缓存，先将数据缓存至SSD，以减少对机械磁盘进行实时的IO读写请求，通过在中间加上cache层，提高单位时间内IO的读写次数。由于SSD技术存在硬件价格昂贵，存储颗粒存在读写次数限制，在实际的生产环境下，以现有的技术，很难做到大规模的普及。

而其他的加速方式包括通过算法，在IO调度层尽可能延缓IO写入至磁盘，等待，试图合并大IO，以减少磁盘写入次数。这种方式增加了数据丢失的风险，如果文件系统采用缓存回写，即数据写入缓存，应用层就默认写入成功的方式，当掉电的时候，由于数据未及时回写至磁盘，造成数据丢失。在企业应用中，往往是灾难事件，造成数据的不可恢复。

发明内容

本发明的目的就是为了解决以上数据存储低效率的问题，提供的一种加速磁盘随机输入输出(IO)读写的方法。

一种加速磁盘随机输入输出(IO)读写的方法，其特征在于包括以下步骤：

101、计算机操作系统应用层进行数据读写操作，通过内陷进入内核态，虚拟文件系统层将数据封装成BIO，即虚拟文件系统层与通用块层交互的数据结构，并提交至通用块层子系统；

102、在通用块层子系统的DEVICE-MAPPER驱动层，BIO将切割成固定块大小，传递给BINLOGDEV模块层，当BIO进入BINLOGDEV模块层，将被检查是否满足缓存条件，即BIO起始位置是否对齐，长度是否为块长度，如果满足条件，执行步骤103；如果不满足条件，执行步骤106；

103、BINLOGDEV模块先搜索内存，以确定BIO是否被缓存，如果BIO被BINLOGDEV模块缓存，执行步骤104；如果BIO未被缓存，执行步骤105；

104、在BIO已被BINLOGDEV模块缓存的情况下，如果为读操作，则BINLOGDEV模块直接将BIO重定向至缓存盘即可；而如果为写操作，则BINLODEV模块更新内存中此BIO对应的BINLOGDEV_IO的元数据和数据块，并将BINLOGDEV_IO写入缓存盘，之后通过线程回写至数据盘；

105、在BIO未被BINLOGDEV模块缓存的情况下，如果为读操作，则BIO直接读取数据盘数据；如果为写操作，则BINLODEV模块将BIO中的元数据，以及数据封装成BINLOGDEV_IO数据结构，写入缓存盘，之后通过线程回写至数据盘；

106、当BIO不满足对齐条件下，不管BIO为读或者写操作，将需要将涉及到的脏数据块，即还未写入数据盘的数据，写入数据盘，然后BIO再对数据盘进行读写操作。