[發明專利]一種基于SSD 的緩存管理方法及系統

有效

• 申請號: 201210160350.5
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102760101A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 車玉坤;熊勁;馬久躍
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

1.一種基于SSD的緩存管理方法，其特征在于，包括：

步驟1，發送讀寫請求，檢查緩存DRAM中是否命中數據，查找hash表，判斷所述數據是否存在，如果存在則從緩存DRAM中讀取該數據并返回該次請求，如不存在緩存DRAM中，則從HDD中讀取數據至緩存DRAM中后執行步驟2；

步驟2，采用兩級LRU鏈表和Ghost?buffer進行數據的篩選，鑒別數據的熱度；

步驟3，對于兩級LRU鏈表的長度進行自適應變化的計算，當緩存DRAM中第二級LRU鏈表滿時，采取頁簇的粒度，將位于第二級LRU端的后C頁作為一個整體聚合在一起被替換出緩存DRAM，然后大粒度寫入到SSD中，其中頁簇大小假定為C頁，C為SSD中Block頁數的整數倍。

2.如權利要求1所述的基于SSD的緩存管理方法，其特征在于，所述步驟1包括：

步驟21，如果數據存在，即在緩存DRAM中命中數據，則可直接將緩存DRAM中的數據返回，請求完成；

步驟22，如果在hash表中不存在，則需要繼續查詢SSD的hash表，判斷該數據是否存儲在SSD中；

步驟23，如果在SSD中命中，則將該數據從SSD中讀取出來，請求完成。

3.如權利要求2所述的基于SSD的緩存管理方法，其特征在于，包括：

從HDD中讀取的數據直接復制至緩存DRAM中，數據由緩存DRAM篩選后才部分的替換至SSD緩存中，緩存DRAM與SSD之間的內容是不相同的，緩存的空間便是兩個空間的總和；如果請求在SSD中也未命中，那么需要將請求發送到HDD中讀取。

4.如權利要求1所述的基于SSD的緩存管理方法，其特征在于，所述步驟2包括：

步驟41，當數據第一次進入到緩存DRAM時，先放置在第一級LRU鏈表的MRU端，兩級LRU鏈表均在緩存DRAM中；

步驟42，第一級LRU鏈表的大小設置為整個緩存DRAM大小的比例設為p₁,0<p₁＜1；

步驟43，當第一級鏈表滿時，采用LRU的方式進行替換，替換出的頁的信息保存至ghost?buffer中，將其歷史訪問記錄保存下來，該歷史訪問記錄為訪問熱度并不高的數據；

步驟44，當第一級LRU鏈表中的數據第二次被命中的時候，則將其提升至第二級鏈表中；

步驟45，當第二級LRU鏈表滿的時候，將其第二級LRU鏈表的內容替換至SSD中，得到訪問熱度較高的數據。

5.如權利要求1所述的基于SSD的緩存管理方法，其特征在于，所述步驟3中自適應變化的計算包括：

步驟51，為兩級LRU鏈表都添加了相應的Shadowbuffer，其分別存儲相應級別鏈表中最近被替換的頁的訪問信息，兩個Shadowbuffer都存儲緩存DRAM同樣數量的訪問信息記錄；

步驟52，兩個Shadowbuffer動態變化兩級LRU鏈表的大小，設定目標值TargetSize，該值是第一級LRU鏈表的目標值，即一級LRU鏈表的目標大小是TargetSize；初始值設為緩存DRAM大小的一半；對于隨后的負載有變化過程。

6.如權利要求5所述的基于SSD的緩存管理方法，其特征在于，其變化過程包括：

步驟61，第一級LRU鏈表的數據頁替換后，歷史信息保存在第一級LRU鏈表ShadowBuffer中，同時，第二級LRU鏈表中的數據被替換后，也保存至第二級LRU鏈表Shadowbuffer中；

步驟62，當數據在第一級LRU鏈表Shadowbuffer中命中時，第一級LRU鏈表長度需要增長，TargeSize++；

步驟63，當數據在第二級LRU鏈表Shadowbuffer中命中時，二級LRU鏈表長度需要增長，TargetSize--。