[发明专利]NVM的数据存储结构、存储方法、读取方法、设备及介质

说明书

本发明属于计算机存储系统技术领域，公开了一种NVM的数据存储结构、存储方法、读取方法、设备及介质，包括主哈希表和公共溢出区；主哈希表内设置若干哈希桶，公共溢出区内设置第一级至第n级从哈希表，第一级至第n级从哈希表内均设置若干哈希桶。存储时，在线性哈希索引每次分裂的时候结合延迟分裂和正常分裂策略，降低线性哈希对NVM的写次数，提高写性能；公共溢出区设计多级从哈希表，将主哈希表内哈希桶的溢出桶存放在公共溢出区的从哈希表中，在提高线性哈希写性能的同时，提高线性哈希的读性能，实现读写友好的应用于NVM上的线性哈希索引方法。

技术领域

本发明属于计算机存储系统技术领域，涉及一种NVM的数据存储结构、存储方法、读取方法、设备及介质。

背景技术

大数据应用对现有存储系统在性能、容量、可扩展性和可靠性等方面提出了重大技术挑战，新型非易失性存储器件(Non-Volatile Memory，NVM)，例如PCM、 3D-XPoint及忆阻器RRAM等，因其具有高性能、大容量和非易失等特性得到了更广泛的关注与研究。新型NVM存储介质的使用可以弥补现有存储体系架构中内外存特性差异，更好地满足大数据存储对容量、性能与功耗等方面的需求。新型NVM存储介质的出现和应用对传统数据结构机制带来了新的机遇和挑战，一方面，新型NVM介质拥有接近DRAM(Dynamic Random AccessMemory，动态随机存取存储器)的低读写访问延迟，有利于树、哈希等数据结构的读性能。但另一方面，新型NVM介质的耐久性差、读写性能不对称等新特性也给传统数据结构机制带来了挑战。

静态哈希可以实现恒定的查找时间。但是，这种传统的哈希方案通常必须估计哈希表的大小，并提前分配足够的存储桶，对于某些应用程序，这是可行的。例如，键值存储中的内存中哈希表起着固定大小的缓冲区缓存的作用，因此，可以根据可用内存空间来优先设置哈希表的大小。然而，并非所有应用程序都可以预先估计哈希表的大小，在负载因子很高的情况下，必须创建一个较大的哈希表，并且必须将现有记录移至新的存储桶，同时，为了防止在重哈希处理期间被访问，需要增加锁的机制来保证一致性，这增加了查询的延迟。为了减轻重哈希的开销，已经开发了各种优化技术，例如线性探测和布谷鸟哈希来处理哈希冲突。但是，如果数据元素是动态插入和删除的，则固定大小的静态哈希方案会遭受哈希冲突，溢出或利用率不足的困扰。为了解决这些问题，必须动态调整哈希表大小，即动态哈希方法，与这些静态散列方案不同，动态哈希可以根据需要动态分配和释放内存空间，而线性哈希作为动态哈希的一种，可以保证哈希空间的线性增长。线性哈希索引不仅提供了快速的查找速度，还可以根据需要动态地分配和释放空间。

但是，线性哈希的频繁分裂增加了NVM的写次数，导致线性哈希面对在 NVM时的读写速率较低，NVM对传统的线性哈希索引结构提出了新的挑战。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，数据在NVM上的写次数较多，导致NVM数据读写速率较低的缺点，提供一种NVM的数据存储结构、存储方法、读取方法、设备及介质。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明第一方面，一种NVM的数据存储结构，包括主哈希表和公共溢出区；

主哈希表内设置若干哈希桶，公共溢出区内设置第一级至第n级从哈希表，第一级至第n级从哈希表内均设置若干哈希桶；主哈希表内的所有哈希桶分为若干哈希桶组，各哈希桶组均包括预设数量的哈希桶，第一级从哈希表内的若干哈希桶一一对应的作为主哈希表的若干哈希桶组的溢出哈希桶；各级从哈希表内的所有哈希桶均分为若干哈希桶组，下一级从哈希表内的若干哈希桶一一对应的作为当前级从哈希表的若干哈希桶组的溢出哈希桶。

本发明NVM的数据存储结构进一步的改进在于：

所述哈希桶组包括两个哈希桶。

本发明第二方面，一种NVM的数据存储方法，包括以下步骤：

获取待存储数据的哈希值及主哈希表的负载因子；