[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)磁盤陣列緩存分區(qū)管理的系統(tǒng)、裝置及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110205628.1
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN102262512A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂爍;文中領(lǐng)
• 申請（專利權(quán)）人: 浪潮（北京）電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/08
• 代理公司: 北京安信方達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 栗若木;王漪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁盤陣列的緩存分區(qū)技術(shù)，尤其涉及針對特定的應(yīng)用的磁盤陣列緩存分區(qū)管理的系統(tǒng)、裝置及方法。

背景技術(shù)

在實際應(yīng)用中對大容量存儲的需求，促使了獨立冗余磁盤陣列(RAID，Redundant?Array?of?Independent?Disks)技術(shù)的誕生，并形成了相應(yīng)的磁盤陣列產(chǎn)品。

RAID技術(shù)是將多部硬盤通過RAID控制器(由硬件或軟件實現(xiàn))組成虛擬單臺大容量的硬盤使用，其特點是加快對多部硬盤同時讀取的速度，以及提高磁盤的容錯性。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及及信息容量需求爆炸性的發(fā)展，磁盤陣列的需求日益擴大，存儲系統(tǒng)作為一種共享資源需要同時向多種不同應(yīng)用提供服務(wù)，譬如針對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、文件服務(wù)器以及視頻服務(wù)器這些不同類型的應(yīng)用，要求存儲系統(tǒng)具有不同的負載特征和性能需求。

如何將緩存資源分配給最需要的應(yīng)用，使得其性能最優(yōu)化，以及使得應(yīng)用之間的資源競爭有效地減少，便成為緩存器亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種實現(xiàn)磁盤陣列緩存分區(qū)管理的系統(tǒng)、裝置及方法，能夠使得應(yīng)用之間的資源競爭有效地減少。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)磁盤陣列緩存分區(qū)管理的系統(tǒng)，包括依次連接的一個或多個應(yīng)用業(yè)務(wù)模塊、緩存池管理裝置以及后端存儲設(shè)備，其中：

應(yīng)用業(yè)務(wù)模塊，用于向緩存池管理裝置發(fā)出讀寫數(shù)據(jù)請求，并接收緩存池管理裝置返回的數(shù)據(jù)；

緩存池管理裝置，用于分區(qū)管理緩存池中的緩存空間，針對應(yīng)用業(yè)務(wù)設(shè)置緩存分區(qū)；根據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)模塊的讀寫數(shù)據(jù)請求，將寫入后端存儲設(shè)備中應(yīng)用業(yè)務(wù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)通過分配的緩存分區(qū)讀取；

后端存儲設(shè)備，用于存儲應(yīng)用業(yè)務(wù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

進一步地，應(yīng)用業(yè)務(wù)模塊包括應(yīng)用業(yè)務(wù)IO線程，緩存池管理裝置包括依次連接的緩存分區(qū)模塊、緩存分配模塊以及緩存數(shù)據(jù)訪問模塊，后端存儲設(shè)備包括后端磁盤陣列，其中：

應(yīng)用業(yè)務(wù)IO線程，用于向緩存數(shù)據(jù)訪問模塊發(fā)出讀寫數(shù)據(jù)請求；將緩存數(shù)據(jù)訪問模塊返回的數(shù)據(jù)提供給相應(yīng)的應(yīng)用業(yè)務(wù)；

緩存分區(qū)模塊，用于針對應(yīng)用業(yè)務(wù)將緩存池中的緩存空間設(shè)置為相應(yīng)的緩存分區(qū)，包括緩存分區(qū)總?cè)萘恳约熬彺娣謪^(qū)中單位數(shù)據(jù)塊的容量；

緩存分配模塊，用于根據(jù)輸入的查找結(jié)果，分配具有一個或多個數(shù)據(jù)塊的緩存分區(qū)，并向緩存數(shù)據(jù)訪問模塊輸出數(shù)據(jù)讀寫指令或數(shù)據(jù)讀指令；

緩存數(shù)據(jù)訪問模塊，用于根據(jù)接收的讀寫數(shù)據(jù)請求查找相應(yīng)的緩存分區(qū)中狀態(tài)有效的數(shù)據(jù)塊，并將查找結(jié)果輸出給緩存分配模塊；根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)讀寫指令或數(shù)據(jù)讀指令，將從后端磁盤陣列讀取的數(shù)據(jù)寫入分配的緩存分區(qū)，和/或?qū)南鄳?yīng)緩存分區(qū)中讀取的數(shù)據(jù)返回給應(yīng)用業(yè)務(wù)IO線程。

進一步地，

緩存分配模塊根據(jù)所述查找結(jié)果為數(shù)據(jù)命中，則將緩存分區(qū)數(shù)據(jù)狀態(tài)更新為有用，且讀寫數(shù)據(jù)請求是從后端磁盤讀取數(shù)據(jù)，或者根據(jù)查找結(jié)果為數(shù)據(jù)未命中，則分配緩存分區(qū)，并向緩存數(shù)據(jù)訪問模塊輸出數(shù)據(jù)讀寫指令；或者根據(jù)查找結(jié)果為數(shù)據(jù)命中，且讀寫數(shù)據(jù)請求是從緩存分區(qū)讀取數(shù)據(jù)，則向緩存數(shù)據(jù)訪問模塊輸出數(shù)據(jù)讀指令；

緩存數(shù)據(jù)訪問模塊根據(jù)數(shù)據(jù)讀寫指令將從后端磁盤陣列讀取的數(shù)據(jù)寫入分配的緩存分區(qū)，并將從該緩存分區(qū)中讀取的數(shù)據(jù)返回給應(yīng)用業(yè)務(wù)IO線程；或者根據(jù)數(shù)據(jù)讀指令，將直接從該緩存分區(qū)中讀取的數(shù)據(jù)返回給應(yīng)用業(yè)務(wù)IO線程。

進一步地，緩存池管理裝置還包括與緩存分區(qū)模塊連接的緩存回收模塊，其中：

緩存分區(qū)模塊每隔一段時間若查詢緩存池中的空數(shù)據(jù)塊數(shù)目低于低限值，則向緩存回收模塊輸出緩存回收指令；

緩存回收模塊，用于根據(jù)緩存回收指令將緩存分區(qū)中狀態(tài)處于無用的數(shù)據(jù)塊回收到緩存池中，并將回收的數(shù)據(jù)塊狀態(tài)更新為空。

進一步地，

緩存回收模塊通過系統(tǒng)回收線程根據(jù)緩存回收策略啟動相應(yīng)的緩存分區(qū)回收線程，緩存分區(qū)回收線程在系統(tǒng)回收線程的啟動下調(diào)用回收算法回收本緩存分區(qū)內(nèi)狀態(tài)處于無用的數(shù)據(jù)塊；

緩存回收策略包括按優(yōu)先級回收策略及按緩存分區(qū)滿足低限數(shù)據(jù)塊回收策略中的任意一種或兩種。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)磁盤陣列緩存分區(qū)的緩存池管理裝置，包括依次連接的緩存分區(qū)模塊、緩存分配模塊以及緩存數(shù)據(jù)訪問模塊，其中：

緩存分區(qū)模塊，用于針對應(yīng)用業(yè)務(wù)將緩存池中的緩存空間設(shè)置為相應(yīng)的緩存分區(qū)；

緩存分配模塊，用于根據(jù)輸入的查找結(jié)果分配緩存分區(qū)，并向緩存數(shù)據(jù)訪問模塊輸出數(shù)據(jù)讀寫指令或數(shù)據(jù)讀指令；