[發(fā)明專利]請求訪問零拷貝高速緩存的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110392008.3
• 申請日: 2011-11-23
• 公開（公告）號: CN103136115A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡暢泉;陳志豐
• 申請（專利權(quán)）人: 英業(yè)達(dá)集團(tuán)(天津)電子技術(shù)有限公司;英業(yè)達(dá)股份有限公司
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;常大軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對高速緩存(Cache)的內(nèi)存使用技術(shù)，尤其涉及零拷貝(Zero?copy)Cache的內(nèi)存使用方法。

背景技術(shù)

Cache(高速緩存)，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的重要組成部分，它廣泛存在于中央處理器(CPU)，磁盤控制器，總線適配器等部件中。Cache本質(zhì)上是一個概念，一種邏輯，它既可以硬件的形式存在，在硬件的配合下發(fā)揮作用。

Cache的核心功能是加快目標(biāo)部件對外界訪問的響應(yīng)速度，對于存儲系統(tǒng)而言，Cache的意義主要在于提高磁盤系統(tǒng)的訪問速度。Cache的功能主要分為兩個方面，即，服務(wù)讀請求與寫請求。對于寫請求，Cache的作用在于將待寫數(shù)據(jù)暫存在高速設(shè)備(內(nèi)存)中，使訪問者不必等待數(shù)據(jù)真止寫至低速目標(biāo)設(shè)備(磁盤等)。對于讀請求，Cache的意義在于能夠?qū)⒏咚僭O(shè)備中的數(shù)據(jù)副本盡快返回給用戶，而不必去訪問實(shí)際低速設(shè)備。

在整個存儲系統(tǒng)的軟件架構(gòu)中，其中軟件構(gòu)架包括ISCSI(internet?Small?Computer?System?Interface，互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)、Cache、LVM(Logical?Volume?Manager，邏輯卷管理)、RAID(Redundant?Array?of?Independent?Disk，獨(dú)立冗余磁盤陣列)和HDD(Hard?Disk?Drive，硬盤驅(qū)動器)。

如圖1所示，Cache位于ISCSI服務(wù)層之下，LVM層之上，屬于銜接部件，對存儲系統(tǒng)性能有重要影響。

從數(shù)據(jù)的流向來看，由ISCSI服務(wù)層下發(fā)的請求全部匯聚于Cache，為保證Cache數(shù)據(jù)的完整性，對Cache中同一區(qū)域的使用，必須以互斥方式進(jìn)行。即，當(dāng)某個區(qū)域正在被訪問時，對此區(qū)域的其它訪問請求需要等待。此種策略在保證了邏輯的正確性的同時，降低了請求的處理速度，成為了系統(tǒng)效能的一個瓶頸。

但是對于零拷貝Cache，由于Cache內(nèi)存在被一個用戶使用的過程中必須鎖定，從而來防止兩個用戶共同使用內(nèi)存所造成的混亂。當(dāng)一個用戶在使用特點(diǎn)的內(nèi)存組塊(memory?chunk)時，其他需要使用該內(nèi)存組塊的用戶必須等待，從而降低了并發(fā)，減少了效能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題之一。

為此，本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種請求訪問零拷貝Cache的方法及系統(tǒng)，以在保證邏輯正確性的同時提高請求的處理速度。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種請求訪問零拷貝高速緩存Cache的方法，所述訪問方法包括以下步驟：為每個訪問Cache的請求創(chuàng)建一個請求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中所述請求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括有記錄對應(yīng)訪問請求需要訪問的Cache區(qū)域的地址；將所述請求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)依照請求順序放入請求隊(duì)列中；根據(jù)請求隊(duì)列中的每個請求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，識別對應(yīng)的訪問請求需要訪問的Cache區(qū)域是否被占用；在識別寫請求需要訪問的Cache區(qū)域被占用時，對該寫請求分配暫存空間并將對應(yīng)數(shù)據(jù)寫入所述暫存空間中；以及在被占用Cache區(qū)域被釋放時，將所述暫存空間的數(shù)據(jù)寫入該Cache區(qū)域中。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，在識別寫請求需要訪問的Cache區(qū)域未被占用時，將寫請求對應(yīng)數(shù)據(jù)寫入該Cache區(qū)域中。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，在識別讀請求需要訪問的Cache區(qū)域被占用時，延遲該讀請求對被占用Cache區(qū)域的訪問；以及在讀請求返回時訪問該Cache區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，在識別讀請求需要訪問的Cache區(qū)域未被占用時，則讀取該Cache區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，所述暫存空間的容量與被占用的Cache區(qū)域容量一致。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種請求訪問零拷貝高速緩存Cache的系統(tǒng)，所述訪問系統(tǒng)包括：創(chuàng)建模塊，所述創(chuàng)建模塊用于為每個訪問Cache的請求創(chuàng)建一個請求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中所述請求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括有記錄對應(yīng)訪問請求需要訪問的Cache區(qū)域的地址；隊(duì)列模塊，所述隊(duì)列模塊用于將所述請求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)依照請求順序放入請求隊(duì)列中；識別模塊，所述識別模塊用于根據(jù)請求隊(duì)列中的每個請求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，識別對應(yīng)的訪問請求需要訪問的Cache區(qū)域是否被占用；空間分配模塊，所述空間分配模塊用于在識別寫請求需要訪問的Cache區(qū)域被占用時，對該寫請求分配暫存空間；以及寫模塊，所述寫模塊用于將寫請求對應(yīng)數(shù)據(jù)寫入所述暫存空間中；以及在被占用Cache區(qū)域被釋放時，將所述暫存空間的數(shù)據(jù)寫入該Cache區(qū)域中。