[發明專利]管理高速緩存數據和元數據

有效

• 申請號: 200980145878.1
• 申請日: 2009-11-03
• 公開（公告）號: CN102216899A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: M·伊伊京;Y·巴克;M·福汀;D·菲爾德斯;C·厄岡;A·柯申鮑姆
• 申請（專利權）人: 微軟公司
• 主分類號: G06F9/00
• 分類號: G06F9/00;G06F12/08;G06F13/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳斌

發明領域

本發明涉及用于使用非易失性存儲器設備的技術，如可移動和不可移動非易失性隨機存取存儲器(NVRAM)設備。

背景技術

一些常規操作系統提供采用非易失性存儲器設備(即，可用于向計算機提供輔助存儲和/或存儲器的外圍設備，如閃存USB驅動器)來作為較慢存儲設備(例如，盤存儲介質或可經由網絡訪問的一個或多個存儲設備)的塊或文件級高速緩存以提高操作系統和/或應用程序的性能的能力。在這一方面，因為對非易失性存儲器設備(此后，為簡明起見稱為“高速緩存設備”)的讀和寫操作與對較慢存儲設備的讀和寫操作相比可以執行得更快，所以使用高速緩存設備來對存儲在這樣的較慢設備上的數據進行高速緩存提供了顯著地提高操作系統和/或應用程序的輸入/輸出(I/O)操作的速度的機會。為此，美國華盛頓州雷蒙德市的微軟公司生產的微軟Windows?Vista操作系統包括被稱為ReadyBoost(就緒推進)的特征，該特征允許用戶使用高速緩存設備來對還駐留在較慢存儲設備(此后為方便起見稱為“盤存儲”或“盤”，但應當理解，這些術語一般指I/O通常執行得比高速緩存設備慢的任何存儲介質和/或設備，包括可經由網絡訪問的存儲設備)中的數據進行高速緩存。

采用高速緩存設備來對存儲在盤上的數據進行高速緩存可以使用高速緩存管理器組件來實現，在一些實現中，該組件是在操作系統的I/O棧中實現的驅動程序。圖1A-1B描繪示例高級過程10A-10B，其中高速緩存管理器組件100對數據在高速緩存設備110中的高速緩存進行管理。可以使用有線和/或無線通信基礎結構和協議來將高速緩存設備110耦合到高速緩存管理器110所處的計算機(未示出)上。例如，高速緩存設備110可以是可從計算機(例如，包括閃存USB驅動器)移除的、不可移除的和/或可由計算機經由一個或多個有線和/或無線網絡來訪問。

在過程10A(圖1A)的開始，高速緩存管理器100接收指定數據應被寫入盤存儲(即，高速緩存的卷120)上的地址X的寫請求。高速緩存管理器100通過在操作101使得該數據被寫到高速緩存的卷120上的地址X并還在操作102使得該數據被寫到高速緩存設備110上的地址Y來處理該請求。過程10B(圖1B)包括在接收到指定應當讀出存儲在高速緩存的卷120上的地址X處的數據的讀請求之后執行的操作。高速緩存管理器100確定該數據被高速緩存在高速緩存設備110上的地址Y處，并且在操作103使得在地址Y處的數據被讀取。隨后在操作104，從高速緩存設備來提供該數據以滿足讀請求。

高速緩存管理器在元數據中維護盤地址(例如，地址X)到對應的高速緩存地址(例如，地址Y)的映射，并且這一“高速緩存元數據”通常被用于從高速緩存設備讀取或向其寫入。通常，高速緩存元數據被維護在存儲器中并且在接收到I/O請求時由高速緩存管理器來訪問。如此，在高速緩存管理器接收到定向到盤偏移X的讀請求時，高速緩存管理器使用該高速緩存元數據來確定該數據還被存儲在高速緩存偏移Y處，并且通過使得從高速緩存偏移Y而非盤偏移X讀取該數據來滿足該請求。在高速緩存管理器接收到定向到盤偏移X的寫請求時，高速緩存管理器采用該高速緩存元數據來確定該盤地址處的數據是否也被存儲在高速緩存中。如果是(例如，如果該數據被存儲在高速緩存地址Y處)，高速緩存管理器可以使得該數據被寫到高速緩存中的適當地址或驅逐在該地址處的高速緩存內容。如果否，則高速緩存管理器可以使得該數據被寫到高速緩存，并可以更新高速緩存元數據以使得將來對盤偏移X的讀取可以改為從存儲在高速緩存中的數據來進行服務。

常規操作系統能夠支持具有相對有限存儲容量的高速緩存設備。例如，Windows?Vista操作系統的ReadyBoost特征支持具有多達4GB存儲容量的高速緩存設備。(在發行Windows?Vista時，高速緩存設備的最大存儲容量大約是2GB。)高速緩存設備的存儲容量近年來增長迅速，其中一些高速緩存設備提供多達16GB的存儲容量，在進行壓縮的情況下這可存儲相對于32GB數據。

發明內容