[发明专利]一种基于页面重构与数据温度识别的闪存缓存管理方法

权利要求书

1.一种基于页面重构与数据温度识别的闪存缓存管理方法，在SSD缓存队列中的数据将会按照预先设置的页面重构机制和数据温度识别回写机制进行回写操作，其特征在于，所述的闪存缓存管理方法包括以下步骤：

S1、在操作系统将上层应用请求从块设备层下发至闪存板载缓存中后，数据温度识别回写机制将上层应用请求切分成页，并为每个逻辑页设置温度等级标志，同时调整逻辑页温度值；

S2、当闪存中的写缓存在空间不足时触发回写操作，页面重构机制根据缓存队列队尾页有效数据决定是否进行页面重构操作；

S3、当缓存队列队尾页不满足页面重构操作时，数据温度识别回写机制按温度等级从温度搜索区依次搜索冷、温和热逻辑页进行回写；

所述的步骤S1中，上层应用请求被切分成逻辑页大小后进入缓存区，逻辑页温度标志位的产生和温度变化过程如下：

S11、为缓存中的每个逻辑页建立表示温度等级的数据结构；

S12、根据缓存命中情况，为缓存中的每个逻辑页调整温度值大小；

所述的步骤S2过程如下：

S21、对于每一个即将到达缓存的上层应用请求，判断其是否命中缓存区；

S22、当上层应用请求没有命中缓存区时，实时监测缓存区是否有足够空间用于缓存上层应用请求；

S23、当缓存区可用空间不够时，触发清理缓存空间回写操作，若缓存队列队尾节点满足页面重构操作条件时，优先执行页面重构操作，将缓存中的多个逻辑页进行重构；

S24、进行页面重构操作后将修改原有映射表，添加新的映射关系，最后将重构页写回闪存，同时在缓存中清除已发生重构操作的缓存节点；

其中，所述的数据温度识别回写机制通过利用负载的时间局部特性，按照逻辑页中的温度标志位数值进行逻辑页温度等级划分成三个等级，分别是冷逻辑页、温逻辑页和热逻辑页，同时将缓存区逻辑拆分为温度搜索区和非搜索区，按照预先设置的优先级进行回写操作，其中，所述的优先级如下：冷逻辑页温逻辑页热逻辑页；

其中，所述的步骤S3过程如下：

S31、当缓存队列队尾节点不满足页面重构操作时，将触发数据温度识别回写机制进行缓存回写操作，此时数据温度识别回写机制将缓存区逻辑拆分为温度搜索区和非搜索区；

S32、按照缓存中每个逻辑页的温度值，在温度搜索区中按照优先级从缓存队列队尾节点开始往前搜索第一个冷逻辑页或温逻辑页或热逻辑页；

S33、当搜索结束后，将搜索到的缓存节点与缓存队列队尾节点进行交换后再写回闪存，最后清除已写回的缓存节点并修改相应映射关系。

2.根据权利要求1所述的一种基于页面重构与数据温度识别的闪存缓存管理方法，其特征在于，所述的板载缓存是由厂商内置的DRAM易失性内存，用于缓存写请求。

3.根据权利要求1所述的一种基于页面重构与数据温度识别的闪存缓存管理方法，其特征在于，所述的缓存队列的节点是指写请求经过切分成若干个一个逻辑页大小的逻辑页，逻辑页大小与闪存中的物理页大小相同，每个缓存节点对应一个逻辑页，缓存队列用于缓存写请求以及服务读写请求是否缓存命中情况。

4.根据权利要求1所述的一种基于页面重构与数据温度识别的闪存缓存管理方法，其特征在于，经过页面重构操作后的页将保留原有映射关系的同时增加新的映射关系，逻辑页与物理页由一对一映射转换成一对多映射。