[发明专利]一种基于混合DRAM-NVM内存的指纹识别方法

说明书

本发明公开了一种基于混合DRAM‑NVM内存的指纹识别方法，目的是在满足系统崩溃时数据可恢复的前提下，解决现有哈希表由于频繁探测哈希桶键值对key值带来的高访问延迟问题。技术方案是分别构建NVM表和指纹表，将NVM表存储在NVM中，将指纹表存储在DRAM中，且两个表结构一一对应；然后确定待查询的键值对的键keyx在指纹桶的地址pp，将keyx的指纹与地址为pp的指纹桶中的指纹元素匹配，利用NVM表和指纹表结构一一对应的特点得到匹配结果或“查询失败”信息。本发明解决了哈希表在查询过程中由于频繁探测哈希桶键值对key值而带来的高访问延迟问题，过滤掉了大量NVM读取，大大减小了访问延迟。

技术领域

本发明属于计算机数据存储领域，具体涉及一种基于混合DRAM-NVM内存的指纹识别方法。

背景技术

近年来，一些新型的非易失内存(Non-Volatile Memory,NVM)技术开始涌现，如相变存储器(PCM)、忆阻器(ReRAM)、自旋扭矩磁存储器(STT-MRAM)和3D-XPoint等。相较于传统的DRAM内存技术，NVM具有磁盘的掉电非易失，高存储密度，功耗低的特性，同时也具备DRAM按字节修改寻址，低读写延迟的特性。因此使用NVM技术弥补了DRAM内存系统内存容量不足以及功耗高的不足。但当前NVM技术仍然存在读写延迟不对称和磨损次数有限等缺点，所以NVM更适合与DRAM共同连接到计算机系统的内存总线组成混合内存。

键值对是数据库最简单的组织形式，其中键是值的索引编号，值是数据库要存放的数据，在用户查询数据时，只需要提供待查询的键，就可以在数据库中查询获得其对应的值。例如在电话号码数据库中，键：小马，值：18123456789，小马，18123456789就是一个键值对，用户通过待查询的键“小马”，就可以获取其电话号码18123456789。目前键值对广泛应用于各种数据库，例如Redis，Voldemort，Oracle BDB。哈希索引则是数据库中一种常用的查询键值对的数据结构，广泛应用于各种数据库和文件系统当中，当前随着大数据和云计算的兴起，对内存哈希索引的查询延迟要求越来越高，这也促使科研人员对新型非易失内存的哈希索引结构进行研究。

目前已经出现了许多基于非易失内存的哈希索引的研究，然而其中大多数都是基于只有NVM作为内存的系统，这并不能很好地发挥混合DRAM-NVM内存系统的优势。现有哈希索引方案通常使用哈希桶来解决哈希冲突，搜索线程需要扫描相应的哈希桶(用于存储键值对元素的数组型数据结构，是哈希表的主要组成部分)，并对其中的key值进行匹配，通过扫描一个或多个存储桶找出键值对是否存在，这一操作带来了较高的NVM读取延迟，尤其对于较长的key值。这是扫描过程的主要NVM读取开销，目前还没有解决这个问题的非易失内存哈希索引方案。

近年来提出的指纹技术可以减少不必要的扫描。它是可以减少扫描过程读取开销的一个重要数据结构。指纹是一字节的哈希值，指纹用于预测存储元素的键值key是否可能存在的。通常使用存储元素键值key的哈希值的最低有效字节来作为指纹。在扫描存储元素是否存在时，先计算出待搜索的键值key的指纹，然后搜索线程检查哈希桶中是否有任何指纹与搜索键值key的指纹相匹配。若有指纹匹配成功，该搜索线程仅访问匹配成功的指纹对于的键值，跳过所有其他匹配失败的键值。若哈希桶中没有指纹匹配成功，则待搜索的键值绝对不在该哈希桶当中。