[發(fā)明專利]一種自動將緩存在易失介質(zhì)中的數(shù)據(jù)寫回方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110363871.6
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102521173A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 袁清波;許建衛(wèi);劉新春;邵宗有
• 申請（專利權(quán)）人: 曙光信息產(chǎn)業(yè)（北京）有限公司
• 主分類號: G06F13/16
• 分類號: G06F13/16
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁盤緩存技術(shù)，具體來說，涉及一種自動將緩存在易失介質(zhì)中的數(shù)據(jù)寫回方法。?

背景技術(shù)

在Linux操作系統(tǒng)中，當(dāng)應(yīng)用程序需要讀取文件中的數(shù)據(jù)時，操作系統(tǒng)先分配一些內(nèi)存，將數(shù)據(jù)從存儲設(shè)備讀入到這些內(nèi)存中，然后再將數(shù)據(jù)分發(fā)給應(yīng)用程序；當(dāng)需要往文件中寫數(shù)據(jù)時，操作系統(tǒng)先分配內(nèi)存接收用戶數(shù)據(jù)，然后再將數(shù)據(jù)從內(nèi)存寫到磁盤上。文件Cache管理指的就是對這些由操作系統(tǒng)分配，并用來存儲文件數(shù)據(jù)的內(nèi)存的管理。Cache管理的優(yōu)劣通過兩個指標(biāo)衡量：一是Cache命中率，Cache命中時數(shù)據(jù)可以直接從內(nèi)存中獲取，不再需要訪問低速外設(shè)，因而可以顯著提高性能；二是有效Cache的比率，有效Cache是指真正會被訪問到的Cache項，如果有效Cache的比率偏低，則相當(dāng)部分磁盤帶寬會被浪費到讀取無用Cache上，而且無用Cache會間接導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)存緊張，最后可能會嚴(yán)重影響性能。?

當(dāng)系統(tǒng)中物理內(nèi)存減少時，Linux內(nèi)存管理子系統(tǒng)必須釋放物理頁面。這個任務(wù)由核心交換后臺進程(kswapd)來完成。核心交換后臺進程是一種特殊的核心線程，它是沒有虛擬內(nèi)存的進程，在物理地址空間上以核心態(tài)運行，其目標(biāo)是保證系統(tǒng)中有足夠的空閑頁面來維?持內(nèi)存管理系統(tǒng)運行效率。此進程由核心的init進程在系統(tǒng)啟動時運行，被核心交換定時器周期性的調(diào)用。當(dāng)定時器到時后，交換后臺進程將檢查系統(tǒng)中的空閑頁面數(shù)是否太少。它使用兩個變量：free_pages_high和free_page_low來判斷是否該釋放一些頁面。只要系統(tǒng)中的空閑頁面數(shù)大于free_pages_high，核心交換后臺進程不做任何工作；它將睡眠到下一次定時器到時。如果系統(tǒng)中的空閑頁面數(shù)在free_pages_high甚至free_pages_low以下時，核心交換后臺進程將會選擇一部分頁面將其交換出去。?

以上是將磁盤數(shù)據(jù)緩存在內(nèi)存中時操作系統(tǒng)將數(shù)據(jù)寫回的機制，這些緩存的數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)以及讀寫這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序是知道其沒有被寫入磁盤的，所以在系統(tǒng)掉電的情況下即便數(shù)據(jù)沒有被寫入磁盤影響也不大。現(xiàn)在存在另外一種情況，某些程序使用device?mapper機制將高速設(shè)備作為慢速設(shè)備的緩存，并向上提供與磁盤完全一致的接口，這樣當(dāng)數(shù)據(jù)寫入此接口后，操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序確信已經(jīng)不會丟失了，但實際情況卻是這些數(shù)據(jù)被緩存到了一個高速易失設(shè)備上，在掉電時這些數(shù)據(jù)將會丟失，而操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序完全不知道這種情況，這時的數(shù)據(jù)丟失是比較嚴(yán)重的。所以必須提供一種相對及時的自動寫回機制來減少數(shù)據(jù)丟失發(fā)生的幾率。?

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種自動將緩存在易失介質(zhì)中的數(shù)據(jù)寫回方法。?

一種自動將緩存在易失介質(zhì)中的數(shù)據(jù)寫回方法，將低速設(shè)備與高速設(shè)備分別劃分region管理，管理region的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)存中，對一個region的操作首先調(diào)用讀取接口，操作完成后調(diào)用釋放接口釋放；?

在系統(tǒng)建立時創(chuàng)建后臺沖洗線程，沖洗線程在沒有任務(wù)時處于睡眠狀態(tài)，在對region操作完成后喚醒沖洗線程，沖洗線程根據(jù)策略將region寫回低速設(shè)備。?

優(yōu)選的，所述沖洗線程在被喚醒后的工作過程為：?

判斷是否存在臟region，如果沒有則繼續(xù)睡眠；?

如果存在臟region，根據(jù)策略寫回臟region；?

如果臟region的數(shù)量大于零，從高速設(shè)備中讀出臟region寫入低速設(shè)備；?

如果策略暫時不允許寫回，則延遲，之后再重新執(zhí)行沖洗線程。?

優(yōu)選的，所述策略包括只考慮安全不考慮性能的強制寫回，兼顧安全和性能的無IO訪問時寫回和只考慮性能不考慮安全的不寫回。?

優(yōu)選的，所述沖洗線程存在一個運行標(biāo)志位，用于避免兩個沖洗線程同時執(zhí)行。?

優(yōu)選的，所述沖洗線程存在一個執(zhí)行標(biāo)志位，用于判斷是否沖洗線程剛剛執(zhí)行完畢；如果執(zhí)行標(biāo)志位為空，則繼續(xù)執(zhí)行；如果執(zhí)行標(biāo)志位不為空，則延遲后，再重新執(zhí)行時判斷是否有臟region；如果沒有則清空運行和執(zhí)行標(biāo)志位，進入休眠，如果有則寫回。?

優(yōu)選的，所述沖洗線程在寫回時判斷臟region是否為連續(xù)區(qū)域，?如果為連續(xù)區(qū)域，則只讀這一區(qū)域；如果不為連續(xù)區(qū)域，則讀整個region區(qū)域，再從磁盤中讀入整個region區(qū)域，根據(jù)臟位圖將高速設(shè)備上的臟數(shù)據(jù)寫回磁盤。?

附圖說明

圖1是本發(fā)明的緩存映射圖?

具體實施方式