[发明专利]一种基于数据资源转化效率模型的缓存方法

摘要

本发明公开了一种基于数据资源转化效率模型的缓存方法，针对计算机存储领域的缓存策略问题。数据缓存的本质可以视作为动态I/O数据流的热数据识别问题，传统缓存策略方案大多仅考虑数据流中所反映的新进度和频率指标来确定热数据，然而热数据的判断不能仅仅只依靠这些指标，因为随着对负载认识的加深，一定会有例如重用距离特征等其它更精确和适合指标出现，同时负载是变化的，而新进度和频率指标反映的更多的一种宏观的规律，在具体的数据流时间段中，这种判断方法不一定正确。因此针对这一问题，本方法从数据的资源转效率的角度来定义和解决热数据识别的问题，并提出一种基于数据资源转化效率模型的缓存方法，以提升现有算法的性能。

主权项

1.一种基于数据资源转化效率模型的缓存方法，其特征在于，该缓存方法将缓存区域划分为新数据区域N、短重用距离热数据区域S、长重用距离热数据区域L和数据临时放置区域T，缓存区域中数据块类型分为贮存数据块R和元数据历史块H，其中，所述的贮存数据块R用于真实数据块信息，所述的元数据历史块H用于存储记载真实数据块的地址的元数据信息；同时，所述的短重用距离热数据区域S中贮存数据块按照数据的重用距离特征分为短重用距离贮存数据块SR和长重用距离贮存数据块LR；所述的新数据区域N存储的数据块类型仅有贮存数据块R，其存储的是新访问的数据块；所述的短重用距离热数据区域S存储的数据块类型有短重用距离贮存数据块SR、长重用距离贮存数据块LR和元数据块历史块H；所述的长重用距离热数据区域L存储的数据块类型有贮存数据块R和元数据历史块H；数据临时放置区域T存储的数据块类型仅有贮存数据块R；该缓存方法针对负载数据流中不同类型数据进行缓存分配的步骤如下：S1、当缓存满时，对于负载数据流中的每一个读请求或者写请求，有且仅有以下五种情况发生：A.新数据区域N中数据栈命中；B.短重用距离热数据区域S中数据栈命中；C.长重用距离热数据区域L中数据栈命中；D.数据临时放置区域T中数据栈命中；E.缓存未命中，针对以上情况，当满足A时，则执行步骤S2；当满足B时，则执行步骤S3；当满足C时，则执行步骤S4；当满足D时，则执行步骤S5；当满足E时，则执行步骤S6；S2、当发生新数据区域N中数据栈命中时，首先检查短重用距离热数据区域S中数据栈是否存储有该命中数据对应的元数据块历史块H，如果有，则删除这个元数据历史块；其次检查短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数是否小于参数Smax，Smax为短重用距离热数据区域S的最大区域数据数量，如果短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数等于参数Smax，则对短重用距离热数据区域S中数据栈的尾部数据做不申请贮存数据空间的迁移处理操作；最后将该命中数据从新数据区域N中数据栈迁移至短重用距离热数据区域S中数据栈的首部；S3、当发生短重用距离热数据区域S中数据栈命中时，针对该命中数据块的类型做不同的处理，如果是元数据历史块H，则先删除该元数据历史块，然后做申请贮存数据空间操作，最后将该数据以短重用距离贮存数据块SR的形式存储在短重用距离热数据区域S中数据栈的首部；如果是短重用距离贮存数据块SR，则将该命中数据块迁移至短重用距离热数据区域S中数据栈的首部；如果是长重用距离贮存数据块LR，则也只将该命中数据块迁移至短重用距离热数据区域S中数据栈的首部；S4、当发生长重用距离热数据区域L中数据栈命中时，针对该命中数据块的类型做不同的处理，如果是元数据历史块H，首先检查栈短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数是否小于参数Smax，若短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数小于参数Smax，则做申请贮存数据空间操作，否则若短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数等于参数Smax，则对短重用距离热数据区域S中数据栈的尾部数据做申请贮存数据空间的迁移处理操作，最后将该命中数据以长重用距离贮存数据块LR的形式存储至短重用距离热数据区域S中数据栈的首部；如果是贮存数据块R，首先检查短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数是否小于参数Smax，若短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数小于参数Smax，则将该命中数据以迁移至短重用距离热数据区域S中数据栈的首部，同时如果该命中数据之前是处在长重用距离热数据区域L中数据栈的尾部，做数据栈剪枝操作，若短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数等于参数Smax，首先对短重用距离热数据区域S中数据栈的尾部数据做不申请贮存数据空间的迁移处理操作，再将该命中数据以长重用距离贮存数据块LR的形式存储至短重用距离热数据区域S中数据栈的首部，同时如果该命中数据之前是处在长重用距离热数据区域L中数据栈的尾部，做数据栈剪枝操作；S5、当发生数据临时放置区域T中数据栈命中时，首先检查短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数是否小于参数Smax，如果短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数等于参数Smax，则对短重用距离热数据区域S中数据栈的尾部数据做不申请贮存数据空间的迁移处理操作；最后将该命中数据从数据临时放置区域T中数据栈迁移至短重用距离热数据区域S中数据栈的首部；S6、当缓存发生未命中时，首先检查短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数是否小于参数Smax，若短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数小于参数Smax，则做申请贮存数据空间操作，否则若短重用距离热数据区域S中数据栈的数据个数等于参数Smax，则对短重用距离热数据区域S中数据栈的尾部数据做申请贮存数据空间的迁移处理操作；最后将该新数据插入到新数据区域N中数据栈的首部，同时将该新数据的对应的元数据历史块H插入到新数据区域N中数据栈的首部。