[發(fā)明專利]一種塊級數(shù)據(jù)的緩存管理方法及系統(tǒng)

無效

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• 申請日: 2012-10-26
• 公開（公告）號: CN102945207A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設計）人: 張硯波;王東風;劉成平
• 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: G06F12/08
• 分類號: 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;曲鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機應用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于塊級數(shù)據(jù)的緩存管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

針對目前基于solaris操作系統(tǒng)的存儲服務器把內(nèi)存當作緩存的現(xiàn)狀來說，緩存的容量受到一定的限制。在現(xiàn)階段，存儲服務器上的緩存機制以及各級緩存上數(shù)據(jù)塊的排它機制策略主要存在如下缺點：

(1)在基于solaris系統(tǒng)的存儲服務器中，大部分都是把內(nèi)存當作緩存用，這也是為什么存儲服務器系統(tǒng)內(nèi)存占用率比較高的原因。但這樣一來，也接踵帶來了其它問題：第一，內(nèi)存的價格比較高，會增加客戶的成本投入；第二，會降低存儲服務器系統(tǒng)對用戶處理事件的響應速度。

(2)在系統(tǒng)多級緩存共存的情況下，當前的緩存策略無法高效地提高存儲服務器讀取數(shù)據(jù)的能力，多級緩存機制會導致一個數(shù)據(jù)塊被存儲于多個緩存層次中，即該數(shù)據(jù)塊在整個緩存結(jié)構(gòu)中存在多個副本。傳統(tǒng)的排它緩存策略，在不修改客戶機軟件和I/O接口情況下，因無法很好地實現(xiàn)排它緩存機制而需要犧牲服務器本地緩存的性能；或者為了保證存儲服務器本地緩存的高性能，就必須修改客戶機軟件和I/O接口；二者無法兼顧，導致數(shù)據(jù)替換策略的效率不高。

因此，如何提高緩存的容量和高效地利用現(xiàn)有的緩存空間，如何在存儲服務器上增加一個緩存介質(zhì)層，以及如何降低各級緩存中的數(shù)據(jù)塊冗余度，已成為研究解決存儲服務器上的緩存機制存在問題的重點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種塊級數(shù)據(jù)的緩存管理方法及系統(tǒng)，能夠有效地降低系統(tǒng)各級緩存中的數(shù)據(jù)塊冗余度。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種塊級數(shù)據(jù)的緩存管理方法，包括：

在存儲服務器的第一級緩存和磁盤陣列之間添加固態(tài)硬盤作為第二級緩存；

存儲服務器在客戶端發(fā)出寫請求時，若判斷客戶端緩存、本端第一級緩存以及第二級緩存中均不存在請求寫入的數(shù)據(jù)塊，則將該數(shù)據(jù)塊寫入有空閑空間的第二級緩存中；在客戶端發(fā)出讀請求時，若判斷客戶端緩存、本端第一級緩存以及第二級緩存中均不存在請求讀取的數(shù)據(jù)塊，則從磁盤陣列中讀取該數(shù)據(jù)塊到第二級緩存，或者，若判斷第二級緩存中存在請求讀取的數(shù)據(jù)塊，則將第二級緩存中的該數(shù)據(jù)塊上浮到客戶端緩存。

進一步地，存儲服務器收到客戶端的所述讀寫請求時，通過請求讀寫的數(shù)據(jù)塊的標識查找客戶端或者本端保存的數(shù)據(jù)塊信息記錄，判斷客戶端緩存或本端第一級緩存或第二級緩存中是否存在相應的數(shù)據(jù)塊。

進一步地，該方法還包括：

存儲服務器若判斷本端第一級緩存存在請求讀取的數(shù)據(jù)塊，將第一級緩存中的該數(shù)據(jù)塊上浮到客戶端緩存。

進一步地，該方法還包括：

存儲服務器若判斷客戶端緩存存在請求讀取的數(shù)據(jù)塊，或者該數(shù)據(jù)塊已從本端第一級緩存或第二級緩存上浮到客戶端緩存，則在請求回復中指示客戶端從客戶端緩存中讀取數(shù)據(jù)塊；

客戶端根據(jù)存儲服務器的回復從本端緩存讀取相應的數(shù)據(jù)塊。

進一步地，存儲服務器若判斷本端第一級緩存或第二級緩存沒有空閑空間供數(shù)據(jù)塊寫入，還包括：

將數(shù)據(jù)塊在第一級緩存中的駐存時間作為第一級緩存淘汰數(shù)據(jù)的依據(jù)，或者將數(shù)據(jù)塊在第二級緩存中的駐存時間作為第二級緩存淘汰數(shù)據(jù)的依據(jù)，將在第一級緩存或第二級緩存中駐存時間最長的數(shù)據(jù)塊優(yōu)先淘汰，來獲取所述空閑空間。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種塊級數(shù)據(jù)的緩存管理系統(tǒng)，包括存儲服務器端和向存儲服務器端發(fā)出數(shù)據(jù)塊讀寫請求的客戶端，其中，

存儲服務器端，用于在第一級緩存和磁盤陣列之間添加固態(tài)硬盤作為第二級緩存；在客戶端發(fā)出寫請求時，若判斷客戶端緩存、本端第一級緩存以及第二級緩存中均不存在請求寫入的數(shù)據(jù)塊，則將該數(shù)據(jù)塊寫入有空閑空間的第二級緩存中；在客戶端發(fā)出讀請求時，若判斷客戶端緩存、本端第一級緩存以及第二級緩存中均不存在請求讀取的數(shù)據(jù)塊，則從磁盤陣列中讀取該數(shù)據(jù)塊到第二級緩存，或者，若判斷第二級緩存中存在請求讀取的數(shù)據(jù)塊，則將第二級緩存中的該數(shù)據(jù)塊上浮到客戶端緩存。

進一步地，存儲服務器端收到客戶端的所述讀寫請求時，通過請求讀寫的數(shù)據(jù)塊的標識查找客戶端或者本端保存的數(shù)據(jù)塊信息記錄，判斷客戶端緩存或本端第一級緩存或第二級緩存中是否存在相應的數(shù)據(jù)塊。

進一步地，存儲服務器若判斷本端第一級緩存存在請求讀取的數(shù)據(jù)塊，將第一級緩存中的該數(shù)據(jù)塊上浮到客戶端緩存。

進一步地，

存儲服務器若判斷客戶端緩存存在請求讀取的數(shù)據(jù)塊，或者該數(shù)據(jù)塊已從本端第一級緩存或第二級緩存上浮到客戶端緩存，則在請求回復中指示客戶端從客戶端緩存中讀取數(shù)據(jù)塊；