[发明专利]用于存储子系统的关联和原子回写高速缓冲存储系统和方法

说明书

本申请涉及用于存储子系统的关联和原子回写高速缓冲存储系统和方法。响应于来自主机的可高速缓冲存储写入请求，从自由列表中分配物理高速缓冲存储位置，并且在不考虑到对应逻辑地址的任何读取请求是否待决的情况下将数据块写入所述高速缓冲存储位置。在所述数据已经写入之后，同样在不考虑任何读取请求是否针对所述对应逻辑地址待决的情况下，更新元数据以使所述高速缓冲存储位置与所述逻辑地址相关联。维持针对具有有效数据的每个高速缓冲存储位置待决的数据存取请求的计数，并且仅当所述计数指示没有数据存取请求针对所述高速缓冲存储位置待决时将高速缓冲存储位置返回到所述自由列表。

技术领域

本发明大体上涉及数据存储系统，并且更确切地说涉及具有高速缓冲存储器的数据存储系统。

背景技术

具有高速缓冲存储器的数据存储子系统可以充当缓冲器以用于主控计算机系统与后端数据存储装置(例如，磁盘驱动器阵列或非易失性(例如，快闪)存储器阵列)之间的频繁存取的数据。具有高速缓冲存储器的数据存储子系统可为(例如)采用促进主机与后端数据存储装置之间的低数据存取时延的加速器卡的形式。高速缓冲存储系统可以确定存储在高速缓冲存储器中的数据被存取的频率，并且仅维持高速缓冲存储器中的最频繁存取的数据同时逐出最不频繁存取的数据。

在高速缓冲存储系统中，希望的是最小化时延，时延是在从接收来自主机的请求到写入或读取数据并且完成写入或读取操作之间的时间量。影响时延的特性是高速缓冲存储系统将主机所识别的逻辑地址转移到高速缓冲存储器中的物理存储位置中所需要的查找时间以及高速缓冲存储系统随后将数据传送到那些存储位置或从那些存储位置传送数据所需要的时间。

常见类型的高速缓冲存储被称为“回写”，其中在写入请求中从主机接收的数据是首先存储在高速缓冲存储器中的并且使其可用于主机来进行读取，且随后当促进复制操作的条件对时延不太有影响时稍后复制到后端存储装置。存储在高速缓冲存储器中但是尚未被复制到后端存储装置的数据通常被称为“脏”数据。回写高速缓冲存储的缺点在于脏数据可能易受由于系统故障(例如，电源中断)的损失的影响。类似地，数据损失可以由中断高速缓冲存储器中的存储数据的过程的此类故障引起，这可以不合需要地引起一系列存储位置，包含与第一写入请求相关联的数据的一部分以及与随后写入请求相关联的数据的一部分。

高速缓冲存储系统可以是直接映射的、完全关联的或此类类型的混合。在直接映射高速缓冲存储系统中，数据块的逻辑地址仅映射到高速缓冲存储器中的一个地址或物理位置，在所述位置处可以存储数据块。举例来说，物理地址可以通过模块化算术计算：高速缓冲存储地址＝逻辑地址模数(高速缓冲存储器中的地址的数目)。相比之下，在完全关联高速缓冲存储系统中，高速缓冲存储块可以存储在高速缓冲存储器中的任何物理存储器位置中。完全关联的高速缓冲存储系统总体上有益于存储器使用效率和命中率。然而，完全关联高速缓冲存储系统的缺点在于用于将所识别的逻辑地址转移到高速缓冲存储器中的物理存储位置中的查找过程可能是缓慢的并且因此影响时延。

发明内容

本发明的实施例涉及操作的高速缓冲存储系统和方法。在示例性实施例中，高速缓冲存储系统包括高速缓冲存储器和经编程或经配置以实行所述方法的处理系统。

在示例性实施例中，所述方法包括：接收指示一或多个逻辑地址和待对应地写入一或多个逻辑地址的一或多个数据块的写入请求；响应于写入请求，从自由列表分配高速缓冲存储器中的一或多个物理位置；在不考虑到一或多个逻辑地址的任何读取请求是否是待决的情况下将一或多个数据块存储在一或多个物理位置中；在一或多个数据块已经存储在一或多个物理位置中之后，并且在不考虑任何读取请求是否是针对一或多个逻辑地址待决的情况下，更新元数据以使一或多个物理位置与一或多个逻辑地址相关联；维持针对高速缓冲存储器中具有有效数据的每个物理位置待决的包括读取请求的数据存取请求的使用计数；以及当使用计数指示没有数据存取请求是针对物理位置待决时将物理位置返回到自由列表。

附图说明

图1是说明根据本发明的示例性实施例的高速缓冲存储系统的方块图。