[發(fā)明專利]基于固態(tài)硬盤為緩存的計算機系統(tǒng)及緩存加速方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310694867.7
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103744611A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 覃哲琨
• 申請（專利權(quán)）人: 記憶科技（深圳）有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;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: 劉健;梁揮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及存儲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于固態(tài)硬盤為緩存的計算機系統(tǒng)及緩存加速方法。

背景技術(shù)

固態(tài)硬盤（Solid?State?Disk,SSD）是一種建立在標準NAND?Flash等非揮發(fā)存儲介質(zhì)基礎(chǔ)上的新一代存儲設(shè)備，完全半導體化，無機械結(jié)構(gòu)，具有低功耗、無噪音、抗震動、低熱量等特點，不存在磁盤尋道時間，數(shù)據(jù)存取速度快，數(shù)據(jù)吞吐量能和IOPS能達到傳統(tǒng)硬盤的數(shù)千倍。隨著NAND?Flash制程技術(shù)不斷提高及成本的降低，有效地降低了SSD的成本，推進SSD的應(yīng)用普及。閃存的讀寫單位為頁，而頁的大小一般為4KB或8KB，但我們的操作系統(tǒng)讀寫數(shù)據(jù)是按HDD的扇區(qū)尺寸進行的（512Byte（字節(jié)）），SSD通過FTL（Flash?translationlayer）閃存轉(zhuǎn)換層把對磁盤的獨立扇區(qū)操作轉(zhuǎn)換成對閃存的操作。一般的，F(xiàn)TL層會維護一個全局的地址映射表，通過地址映射實現(xiàn)從LBA（邏輯區(qū)塊地址）到PBA（物理區(qū)塊地址）的轉(zhuǎn)換。

現(xiàn)有的SSD緩存加速架構(gòu)如圖1所示，其具體讀數(shù)據(jù)處理過程如下:

操作系統(tǒng)創(chuàng)建緩存管理層，攔截發(fā)往HDD的讀請求（含有HDD的LBA信息）；緩存管理層在系統(tǒng)內(nèi)存中維護HDD的LBA與SSD的LBA的映射表（稱為緩存映射表），看讀地址是否在緩存映射表中；若讀地址不在表中（不命中），則交由HDD讀數(shù)據(jù)；若訪問地址在表中查到（命中），則直接訪問SSD，由FTL的地址映射表得到SSD的PBA，讀出數(shù)據(jù)；緩存管理層將讀出的數(shù)據(jù)返回給應(yīng)用層，完成本次請求。上述傳統(tǒng)的SSD緩存加速方法，需要在緩存管理層維護緩存映射表，會占用大量的內(nèi)存，且查表過程消耗系統(tǒng)資源。

綜上可知，現(xiàn)有的以固態(tài)硬盤為緩存的系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取方法，在實際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種基于固態(tài)硬盤為緩存的計算機系統(tǒng)及緩存加速方法，可降低內(nèi)存占用，并簡化緩存加速的路徑。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種計算機系統(tǒng)的緩存加速方法，所述系統(tǒng)包括內(nèi)存、固態(tài)硬盤及磁盤驅(qū)動器，所述方法包括：

在作為緩存設(shè)備的固態(tài)硬盤中維護一地址映射表，所述地址映射表儲存所述磁盤驅(qū)動器的邏輯區(qū)塊地址與所述固態(tài)硬盤的物理區(qū)塊地址的映射關(guān)系；

攔截發(fā)往所述磁盤驅(qū)動器的讀請求，并將所述讀請求發(fā)送至所述固態(tài)硬盤，所述讀請求包含所述磁盤驅(qū)動器的邏輯區(qū)塊地址信息；

所述固態(tài)硬盤接收到所述讀請求命令后，查找所述地址映射表是否具有所述讀請求的所述磁盤驅(qū)動器的邏輯區(qū)塊地址，若是，則返回數(shù)據(jù)，否則返回失敗提示信息給所述內(nèi)存。

根據(jù)本發(fā)明的計算機系統(tǒng)的緩存加速方法，所述返回失敗提示信息給所述內(nèi)存步驟之后包括：

將所述讀請求發(fā)送到所述磁盤驅(qū)動器讀數(shù)據(jù)；

所述內(nèi)存將讀出的數(shù)據(jù)發(fā)給所述固態(tài)硬盤，所述固態(tài)硬盤寫入所述數(shù)據(jù)并更新更新所述地址映射表。

本發(fā)明還提供一種基于固態(tài)硬盤為緩存的計算機系統(tǒng)，包括：

內(nèi)存，具有緩存管理層，用于攔截發(fā)往磁盤驅(qū)動器的讀請求，并將所述讀請求發(fā)送至作為緩存設(shè)備的固態(tài)硬盤，所述讀請求包含磁盤驅(qū)動器的邏輯區(qū)塊地址信息；

固態(tài)硬盤，具有閃存轉(zhuǎn)換層，所述閃存轉(zhuǎn)換層維護一地址映射表，用于儲存所述磁盤驅(qū)動器的邏輯區(qū)塊地址與固態(tài)硬盤的物理區(qū)塊地址的映射關(guān)系，所述固態(tài)硬盤接收到所述讀請求命令后，所述閃存轉(zhuǎn)換層查找所述地址映射表是否具有所述讀請求的所述磁盤驅(qū)動器的邏輯區(qū)塊地址，若是，則從所述固態(tài)硬盤中返回數(shù)據(jù)，否則返回失敗提示信息給所述內(nèi)存；以及

磁盤驅(qū)動器。

根據(jù)本發(fā)明的基于固態(tài)硬盤為緩存的計算機系統(tǒng)，所述固態(tài)硬盤返回失敗提示信息給所述內(nèi)存后，所述內(nèi)存將所述讀請求發(fā)送到所述磁盤驅(qū)動器讀數(shù)據(jù)；

所述內(nèi)存將讀出的數(shù)據(jù)發(fā)給所述固態(tài)硬盤，所述固態(tài)硬盤寫入所述數(shù)據(jù)并更新更新所述地址映射表。

本發(fā)明通過在固態(tài)硬盤中維護閃存轉(zhuǎn)換層的地址映射表，其儲存了磁盤驅(qū)動器的邏輯區(qū)塊地址與固態(tài)硬盤的物理區(qū)塊地址的映射關(guān)系，系統(tǒng)發(fā)送讀請求時，內(nèi)存通過緩存管理層將讀請求發(fā)送至作為緩存設(shè)備的固態(tài)硬盤，所述固態(tài)硬盤的閃存轉(zhuǎn)換層查找所述地址映射表是否具有所述讀請求的所述磁盤驅(qū)動器的邏輯區(qū)塊地址，若是，則從所述固態(tài)硬盤中返回數(shù)據(jù)，否則返回失敗提示信息給所述內(nèi)存。借此，本發(fā)明可以降低系統(tǒng)內(nèi)存的占用，也簡化了數(shù)據(jù)查表路徑，降低系統(tǒng)負荷。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)一實施例的計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；