[发明专利]基于NVDIMM分离读写请求的方法及其计算机

说明书

提供了基于NVDIMM分离读写请求的方法及其计算机。所提供的用于存储系统的数据访问方法，包括：响应于写请求，向所述NVDIMM写入数据，以及向所述可写存储对象以顺序写方式写入数据；响应于将数据写入所述可写存储对象，释放所述数据在所述NVDIMM中占据的空间；若所述可写存储对象已满，将所述可写存储对象设置为只读存储对象；响应于读请求，从所述只读存储对象中读出数据。

技术领域

本发明涉及高性能存储系统，更具体地，本发明涉及在存储系统中将数据输出到记录载体期间，使读、写操作在存储对象层分离的存储系统的数据访问方法及其装置。

背景技术

现有技术通常通过LBA(Logical Block Address，逻辑块地址)的方式对固态硬盘(SSD，Solid State Drive)进行访问。文件系统中产生的数据访问需要确定LBA，然后根据LBA访问对应的SSD。这种采用LBA进行数据布局的方式比较直观，并且能够通过数据缓存、充分利用应用数据的局部性特性来提高数据访问的性能。

现有技术是在磁盘技术上演变过来的，其充分利用了磁盘存储设备的顺序访问能力强，随机访问能力弱的特性。然而，通过LBA访问SSD的方式无法满足存储性能一致性的需求，并且当存储系统使用一段时间之后，由于大量数据回收操作将使得系统性能整体下降。

为提高存储系统的写操作性能，一般在系统中提供高速缓冲，用于缓存写入的数据。提供写缓存的一种方式是在内存中建立缓存，对文件或者块设备的写请求写到内存中的缓存后，就可以向主机返回写操作完成，然后通过后台操作异步地将数据写到磁盘。这种方法通常称为write-back(写回)。另一种方法是等待缓冲中的数据被同步到磁盘才向主机返回写操作完成，这称为write-through(写穿)。

NVDIMM是用于计算设备的存储器，其兼具类似DRAM(Dynamic Random AccessMemory)的高速数据存取能力与非易失存储器的数据保持能力，即使发生意外掉电，NVDIMM中存储的数据依然不会丢失。

参看图1，在公开号为CN104239226A的中国专利申请中公开了采用NVDIMM作为高速缓存的iSCSI存储服务器。在存储服务器工作时，所有的iSCSI读写命令都通过磁盘缓存完成相应的读写操作。当存储服务器收到iSCSI读命令时，先在磁盘缓存查找，如果找到相应的数据，直接返回给客户端；如果没找到相应的数据，将数据从磁盘读入到该磁盘缓存中，然后再返回给客户端；当存储服务器收到iSCSI写命令时，直接将数据复制到磁盘缓存的相应区域中。

现有技术中，将NVDIMM既用作读缓存又用作写缓存，对NVDIMM的容量提出了很高的需求。在面对流式数据访问请求时，现有技术的缓存方式难以获得高利用率，而频繁的缓存缺失又将引起存储系统的整体性能颠簸。

发明内容

本发明的一个目的在于希望解决在掉电时数据不丢失的前提下提升写性能的问题，实现对写性能和数据可靠性的兼顾。本发明的又一个目的在于提供针对流式大数据的有效的缓存替换机制，提高缓存的利用效率，减少存储系统的性能颠簸，使存储系统实现延迟的一致性。本发明的又一个目的在于提出了一种数据在闪存存储介质上的分布方式，降低读写操作之间的相互影响，使读操作延迟控制在一定范围之内。在使得闪存存储系统获取最佳性能的同时，还实现性能一致性。除此之外，本发明的目的还在于提高系统性能的同时，增强闪存使用寿命。

根据本发明的第一方面，提供了根据本发明第一方面的第一基于NVDIMM的数据写缓存方法，包括：接收第一数据写入请求，所述第一数据写入请求指示将第一数据写入第一地址；影响于接收到该第一数据写入请求，将所述第一数据写入NVDIMM；响应于将所述第一数据写入NVDIMM的操作完成，发送指示所述第一数据写入请求完成的消息；响应于接收到所述第一数据写入请求，还将所述第一数据写入存储设备；响应于将所述第一数据写入存储设备的操作完成，释放所述第一数据在所述NVDIMM中占据的存储空间。