[發明專利]存儲的高速緩存內的軌道清除的高速緩存管理方法和系統

有效

• 申請號: 201310016323.5
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103207839A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: M·T·本哈斯;L·M·伽普他
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發振

技術領域

本發明涉及用于在存儲裝置的高速緩存內進行軌道清除的高速緩存管理的計算機程序產品、系統和方法。

背景技術

高速緩存管理系統由于在（與存儲所請求的軌道的存儲裝置相比）較快速存取的存儲裝置（例如，存儲器）內的讀操作和寫操作而緩沖最近訪問的存儲裝置內的軌道。與較慢速存取的存儲裝置中返回所請求的軌道相比，對在較快速存取的高速緩存存儲器內的軌道的后續讀請求以更快的速度返回，從而減小了讀延遲。當指向存儲裝置的所修改的軌道被寫入高速緩存存儲器時并且在所修改的軌道向外寫到存儲裝置（例如，硬盤驅動器）之前，高速緩存管理系統也可以完全返回寫請求。存儲裝置的寫延遲通常比寫入高速緩存存儲器的延遲明顯要長。因而，使用高速緩存也會減小寫延遲。

高速緩存管理系統可以使對于每個軌道都具有一個條目的鏈接表保持存儲于高速緩存內，該鏈接表可以包括在寫入存儲裝置之前緩存于高速緩存內的寫入數據或讀出數據。在通常使用的最近最少使用的（LRU）高速緩存技術中，如果在高速緩存內的軌道被訪問，即，高速緩存“命中”，則所訪問軌道在LRU列表內的條目被高速緩存管理器移動到列表的最近最多使用（MRU）端。如果所請求的軌道不在高速緩存內，即，高速緩存未命中，則可以去除其條目于列表的LRU端的在高速緩存內的軌道。

一種清除操作，通常稱為軌道降級（demote），從高速緩存中簡單地刪除軌道。例如，含有讀出數據的軌道可以被高速緩存管理器降級。另一種軌道清除操作使軌道從高速緩存內離臺（destage），以便將軌道發送到存儲裝置。例如，含有寫入數據的軌道可以被高速緩存管理器使其從高速緩存內離臺，以便存儲于存儲裝置內。

在典型的LRU高速緩存技術中，從存儲裝置登臺（stage）到高速緩存內的軌道數據的條目通常被添加至LRU列表的MRU端。因此，訪問更頻繁的軌道很有可能保留于高速緩存內，然而訪問較不頻繁的數據將會更可能被從列表的LRU端去除，以便為新訪問的軌道在高速緩存內騰出空間。

高速緩存管理器掃描軌道列表，以識別出能夠被降級或者離臺的軌道。高速緩存管理器典型地使用通常稱為“LRU鎖”的“鎖”來鎖定列表，以防止列表在掃描正在進行時被其他處理器修改。在許多LRU高速緩存技術中，高速緩存管理器在整個掃描期間保持住LRU鎖。另外，如果軌道被識別為將從高速緩存內清除出，則高速緩存管理器典型地繼續保持住LRU鎖，以進行通常被當作掃描進程來進行的降級或離臺過程。

高速緩存管理器可以為其他高速緩存管理操作保持住該鎖。例如，在高速緩存內的軌道已經于讀操作或寫操作內被訪問之后，高速緩存管理器典型地在該軌道于列表中的條目位置被高速緩存管理器移至列表MRU端時保持住該鎖。

對于列表掃描和軌道清除操作，高速緩存管理器為了防止其他處理器訪問該列表保持住該鎖的持續時間傾向于是相對長的。高速緩存管理器為典型的MRU操作保持住該鎖的持續時間傾向于是相對短的，但是它們在數量上能夠是相對頻繁的。

其他技術同樣可以用來管理高速緩存的軌道清除。例如，已經訪問過的軌道可以使用新近位（recency?bit）標記為“已訪問”。

發明內容

在本說明書的一個方面，描述了用于在數據存儲系統內管理高速緩存的操作。在一個實施例中，操作包括：將在存儲裝置內的受到輸入/輸出（I/O）請求的軌道保存于高速緩存內；在高速緩存內掃描軌道列表以識別出待進行高速緩存清除處理的候選者，該高速緩存清除處理包括使所識別的軌道降級離開高速緩存和使所識別的軌道離臺至存儲裝置之一；鎖定列表以在軌道列表被掃描時防止其他處理器訪問列表；識別軌道列表中待進行高速緩存清除處理的軌道；中斷對軌道列表的掃描；存儲指向根據掃描被中斷的列表內的位置的軌道列表內的位置的指針；釋放列表的鎖定以允許其他處理器在所識別的軌道正在進行高速緩存清除處理時訪問列表；以及通過使所識別的軌道降級離開高速緩存和使所識別的軌道離臺至存儲裝置之一對所識別的軌道進行高速緩存清除處理。

在另一個方面，描述了更多的操作，包括：恢復對列表的鎖定以防止其他處理器在軌道列表正被掃描時訪問列表，已經在列表內的根據所存指針的位置處恢復對軌道列表掃描。

在又一個方面，上述列表具有最近最少使用（LRU）端和最近最多使用（MRU）端，并且上述掃描是LRU掃描，該LRU掃描包括識別最近最少使用的（LRU）軌道以及對列表進行LRU更新，并且上述LRU更新包括將所識別的LRU軌道在列表上的位置移向列表的LRU端。