[发明专利]一种基于数据块图谱的固态盘缓存优化方法和系统在审

专利信息
申请号: 201910534260.X 申请日: 2019-06-20
公开(公告)号: CN110245095A 公开(公告)日: 2019-09-17
发明(设计)人: 周可;王桦;乔宏永 申请(专利权)人: 华中科技大学
主分类号: G06F12/0866 分类号: G06F12/0866;G06F3/06
代理公司: 武汉臻诚专利代理事务所(普通合伙) 42233 代理人: 宋业斌
地址: 430074 湖北省武汉*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 数据块 固态盘 缓存优化 图谱 缓存 缓存算法 计算机数据存储 重要度分析模块 强度分析模块 数据处理模块 缓存命中率 数据块缓存 备份数据 访问概率 缓存空间 缓存系统 图谱分析 图谱构建 传统的 准入 替换 写入 关联 应用 保证
【说明书】:

发明公开了一种基于数据块图谱的固态盘缓存优化方法,属于计算机数据存储系统中缓存系统技术领域,本发明所述固态盘缓存优化方法包括数据处理模块,数据块图谱构建模块,数据块关联强度分析模块,数据块重要度分析模块和数据块缓存准入模块。本发明针对传统的缓存算法对访问概率低或者周期性的备份数据仍然进入缓存并替换的问题,首次将图谱应用到缓存领域,提出了基于数据块图谱分析的缓存优化方法。该方法具有较高的缓存空间利用率,可以保证在不降低缓存命中率的情况下,大大减少固态盘的写流量,能够解决传统缓存算法造成的不必要固态盘的写入问题。

技术领域

本发明属于计算机数据存储领域,更具体地,涉及一种基于数据块图谱的固态盘缓存优化方法和系统。

背景技术

固态硬盘(Solid State Disk或Solid State Drive,简称SSD)是一种以闪存作为永久存储的计算机存储设备。固态盘是由固态电子存储器芯片阵列制成的硬盘,并且由存储单元和控制单元组成。目前大多数固态盘都使用NAND闪存(即Flash)作为存储介质。与传统的硬盘HDD相比,固态盘读写数据不涉及到寻道时间,其随机读和写的延时可以达到微秒,远远低于硬盘的访问延时,并且固态盘的能耗也比较低。因此固态盘凭借着各方面的优势,很快的被广泛应用起来。

尽管,固态盘在各方面性能都优于硬盘,但它也有自己的缺陷。固态盘要面临持久性的问题,而影响该问题的关键因素便是固态盘的写入量。然而,传统的缓存算法都是基于内存设计的,内存本身并不涉及到持久性问题,主要关注于缓存命中率的提高,而忽略了缓存的写入数据量,而固态盘有写入次数的限制,这将大大缩短固态盘作为缓存的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种基于数据块图谱的固态盘缓存优化方法和系统,其目的在于,解决传统缓存算法容易造成大量不必要的固态盘写入,从而降低固态盘的使用寿命的技术问题。

为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种基于数据块图谱的固态盘缓存优化方法,包括以下步骤:

(1)接收来自于客户端的数据块操作请求,并判断该数据块操作请求是读请求还是写请求,若为读请求则转入步骤(2),若为写请求则转入步骤(7);

(2)判断该读请求对应的数据块是否在缓存中命中,如果是则转入步骤(6),否则转入步骤(3);

(3)从硬盘获取该读请求对应的数据块,并判断缓存的空间是否已满,如果是则转入步骤(4),否则进入步骤(6);

(4)判断预先在缓存中建立的数据块重要度列表中是否存在该读请求对应的数据块,如果是则进入步骤(5),否则进入步骤(6);

(5)判断该读请求对应的数据块在该数据块重要度列表中的重要度是否大于或等于阈值α,如果是则进入步骤(6),否则过程结束;

(6)直接将从硬盘获取的该数据块放入缓存中,并删除该缓存的LRU队列尾部的数据块,将获取的该数据块插入该LRU队列的头部,然后过程结束;

(7)判断该写请求对应的数据块是否在缓存中命中,如果是则转入步骤(12),否则转入步骤(8);

(8)判断缓存的空间是否已满,如果是则转入步骤(9),否则进入步骤(11);

(9)将该写请求对应的数据块存储在硬盘中,并判断预先在缓存中建立的数据块重要度列表中是否存在该写请求对应的数据块,如果是则进入步骤(10),否则进入步骤(11);

(10)判断该写请求对应的数据块在该数据块重要度列表中的重要度是否大于或等于阈值α,如果是则进入步骤(11),否则过程结束;

(11)直接将写请求对应的数据块放入缓存中,并删除该缓存的LRU队列尾部的数据块,将获取的该数据块插入该LRU队列的头部,然后过程结束;

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