[發明專利]一種高效的NAND閃存數據庫系統的緩存管理方法

有效

• 申請號: 201410216063.0
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN103984736B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 崔金華;伍衛國;王寅峰;段章峰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;深圳信息職業技術學院
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06F12/123;G06F12/126
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種高效的NAND閃存數據庫系統的緩存管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，數據庫緩沖區由三個鏈表管理，三個鏈表都是根據最近最少使用原則來組織存儲數據對應的邏輯頁號，三個鏈表分別為冷干凈隊列鏈表LCC、冷臟頁隊列鏈表LDC、混合隊列鏈表LM，冷干凈隊列鏈表LCC上存儲的是被訪問一次或者沒有被訪問的冷干凈數據信息；冷臟頁隊列鏈表LDC上存儲的是被訪問一次或者沒有被訪問的是冷臟數據信息；冷干凈隊列鏈表LCC和冷臟頁隊列鏈表LDC都屬于冷區；混合隊列鏈表LM上存儲的是至少被訪問兩次的數據信息，包括熱干凈數據和熱臟數據，屬于熱區；

第二步，當CPU處理數據庫系統上的數據I/O操作請求時，首先檢查此數據是否在數據庫緩沖區中，先啟動三個線程同時在三個鏈表上查找該數據，如果數據在緩沖區中命中，則將該數據在對應的隊列鏈表上的節點調整到混合隊列鏈表LM的頭部MRU，設置它的有效冷熱標識位為熱標識；然后檢查混合鏈表LM長度是否已經超過預定的閾值，如果超過預定的閾值，則先執行LRU-WSR算法移除一個熱區節點到冷區中，然后判斷數據I/O操作；否則直接判斷數據I/O操作類型，當數據I/O操作類型為輸入操作，啟動I/O操作返回緩沖區中的此數據；當數據I/O操作類型為輸出操作，啟動I/O操作更新緩沖區中數據；

第三步，如果數據未在緩沖區命中，則檢查緩沖區是否有空余位置，如果緩存區有空余位置，則啟動I/O操作將數據讀入緩沖區中的冷干凈隊列鏈表LCC的頭部MRU；

第四步，如果緩沖區中無空余位置，則從緩沖區中三個鏈表上選擇一個鏈表的一個節點作為被替換節點從鏈表上刪除，首先檢查冷干凈隊列鏈表LCC長度是否超過預定的下限比例閾值，如果超過此閾值，則從冷干凈隊列鏈表LCC的尾部選擇一個節點作為被替換節點從鏈表上刪除，然后啟動I/O操作將數據讀入緩沖區中的冷干凈隊列鏈表LCC的頭部MRU；

第五步，如果冷干凈隊列鏈表LCC長度低于預定的下限比例閾值，則從冷臟頁隊列鏈表LDC和混合隊列鏈表LM中按照概率替換機制選擇一個節點作為被替換節點從鏈表上刪除，計算替換概率來決定替換是否為冷臟數據，如果是替換冷臟數據，則從冷臟頁隊列鏈表LDC的尾部上選擇一個節點作為被替換節點從鏈表上刪除，然后將被替換節點對應的冷臟數據寫回閃存存儲區中，再啟動I/O操作將數據讀入緩沖區中的冷干凈隊列鏈表LCC的頭部MRU；否則從混合隊列鏈表LM的尾部開始向前選擇出第一個熱干凈頁節點作為被替換節點從鏈表上刪除，然后啟動I/O操作將數據讀入緩沖區中的冷干凈隊列鏈表LCC的頭部MRU。