[發明專利]一種實現存儲系統SSD緩存數據選擇性升級的系統架構

有效

• 申請號: 201410011514.7
• 申請日: 2014-01-10
• 公開（公告）號: CN103744624B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 溫源
• 申請（專利權）人: 浪潮電子信息產業股份有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種實現存儲系統SSD緩存數據選擇性升級的系統架構，其特征在于：該系統架構采用數據選擇性升級算法，將初次命中的數據塊保存在一個名為候選升級隊列的隊列中，利用追蹤每個候選升級隊列中命中塊的命中計數，當達到升級限值時，才會將命中的數據塊從HDD硬盤緩存至SSD緩存中，從而實現延遲緩存數據，減少寫操作，延長SSD壽命的目標；

該系統包括： 1）緩存數據查詢模塊； 2）候選升級數據查詢模塊； 3）候選升級數據處理模塊； 4）升級限值統計模塊； 5）數據遷移模塊； 6）命中計數調整模塊，其中：

模塊1）緩存數據查詢模塊，負責在緩存數據隊列中查詢所給數據塊是否存在，如果存在，直接返回數據塊在SSD緩存中的位置；若不存在，返回零；

模塊2）候選升級數據查詢模塊，負責在候選升級隊列中查詢所給數據塊是否存在，如果存在，返回所給數據塊的命中計數；若不存在，返回零；

模塊3）候選升級數據處理模塊，負責將候選升級查詢模塊所給出的數據塊命中計數增加并重新入隊的操作；

模塊4）升級限值統計模塊，統計升級限值，首先計算緩存數據隊列中所緩存的所有數據塊的平均命中數，計算公式為升級基本限值=數據塊的命中總數/數據塊的個數，升級基本限值是一個動態改變的值，做為數據升級的依據，此外，升級限值針對讀取和寫入分別有一個默認額外值，讀取默認額外值小于寫入默認額外值，最終的升級限值會判斷讀寫情況，其值為升級基本限值和讀寫默認額外值的總和，只有命中計數大于等于該值的數據塊才會被緩存至SSD緩存中；

模塊5）數據遷移模塊，負責將數據塊從HDD拷貝至SSD緩存中；

模塊6）命中計數調整模塊，負責將候選升級隊列中對應的數據塊的命中計數的調整，是一個單獨的線程，由用戶指定時間進行，數據塊命中計數調整值計算公式為當前命中計數-減少值，減少值為候選升級隊列所有數據塊的平均命中數；若所計算結果小于等于0，則將該數據塊的命中計數調整為1，保證命中計數的合理性；

所述架構數據選擇性升級整體流程如下：

a、當有讀寫IO到來，調用模塊1）查詢該讀寫IO對應的數據塊是否在SSD緩存中，若存在，直接返回數據塊在SSD緩存中的位置；若不存在，返回零，說明該數據塊有可能需要升級，需要調用模塊2）；

b、模塊2）會根據讀寫IO對應的數據塊在候選升級隊列中查詢是否存在，查詢結束后會調用模塊3）根據返回結果作相應處理；

c、模塊3）根據模塊2）返回結果，若返回零，說明該數據塊之前未命中過，要將該數據塊加入到候選升級隊列中，并將命中計數記為1；若返回非零，說明該數據塊被命中過，返回值為該數據塊的命中計數，并調用模塊4）獲取升級限值；

d、模塊3）判斷該數據塊是否該升級，若該數據塊的命中計數小于升級限值，則將該數據塊的命中計數加一并重新入隊；若該數據塊的命中計數大于等于升級限值，則將該數據塊的命中計數加一，并調用模塊5）；

e、模塊4）計算此時的升級基本限值，并判斷該讀寫IO的類型，若為讀操作，則返回升級基本限值和讀取默認額外值的總和，并調用模塊3）；若為寫操作，則返回升級基本限值和寫入默認額外值的總和，并調用模塊3）；

f、模塊5）完成數據遷移，并將該數據塊從候選升級隊列刪除，加入至緩存數據隊列中。

2.根據權利要求1所述的一種實現存儲系統SSD緩存數據選擇性升級的系統架構，其特征在于：根據SSD緩存的實時情況動態調整升級限值，實現SSD緩存數據的選擇性升級。