[發明專利]一種flashcache混合存儲系統的緩存讀寫操作方法及系統

在審

• 申請號: 201610262692.6
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN107305477A
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 吳方鳴;陳嵐;郝曉冉
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 黨麗,王寶筠

技術領域

本發明涉及存儲系統領域，特別涉及一種flashcache混合存儲系統的緩存讀寫操作方法及系統。

背景技術

隨著互聯網行業的迅速發展，云計算、大數據等技術的興起讓存儲系統的處理速度變得越來越重要。機械硬盤(Hard Disk Drive，HDD)是目前大容量存儲的主要方式，其容量可以不斷的增大，但處理速度卻難以增長，這成為制約存儲系統速度提高的重要因素。固態硬盤(Solid State Drives，SSD)由固態電子存儲芯片陣列而制成，非常適合處理大量的讀寫訪問，但其價格昂貴，壽命有限，因此，基于機械硬盤和固態硬盤這兩種存儲介質的數據混合存儲方案應運而生。

目前，一種主存-固態硬盤-機械硬盤的混合存儲結構為其中一種混合存儲方案的應用，該混合存儲結構中，固態硬盤作為機械硬盤的緩存，flashcache混合存儲系統便是這種混合存儲結構，flashcache是基于Linux設備映射層框架之上的內核模塊，用于接受來自上層下發的讀寫操作(I/O)請求，并根據請求將熱數據調度到固態硬盤作為緩存，進而實現機械硬盤的讀寫。

在flashcache混合存儲系統中，在進行緩存的讀寫操作的方法中，在接收到上層的讀寫操作請求后，先進行自旋鎖的操作，當返回可操作的訪問值之后，才可以進行相應的讀寫操作，該自旋鎖為整個緩存共用，這樣，每次只能有一個讀寫操作請求可以執行對緩存的操作，相當于緩存進行的是串行化操作，緩存的讀寫效率低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種flashcache混合存儲系統的緩存讀 寫操作方法及系統，實現讀寫并行操作，提高緩存的讀寫效率。

為實現上述目的，本發明有如下技術方案：

一種flashcache混合存儲系統的緩存讀寫操作方法，緩存中與每個緩存塊對應的元數據結構中設置有讀寫鎖，所述方法包括：

判斷操作請求為讀操作或寫操作；

若為讀操作，則向操作請求指向的緩存塊所對應的元數據結構請求讀者鎖并進行讀操作，在讀者鎖加鎖狀態，拒絕對該緩存塊的寫操作；

若為寫操作，則向操作請求指向的緩存塊所對應的元數據結構請求寫者鎖并進行寫操作，在寫者鎖加鎖狀態，拒絕對該緩存塊的讀操作和其他寫操作。

可選的，還包括：建立線程池，線程池中包括多條處于等待狀態的線程；則

在進行讀操作或寫操作時，使用線程池中的空閑線程執行操作任務。

可選的，還包括：

接收卸載請求后，將終止請求發送至線程池，線程池處理完所有線程后，銷毀線程池。

可選的，緩存中還設置有自旋鎖，還包括：

判斷操作請求是否為更新元數據結構中的成員變量，若是，則請求自旋鎖并進行元數據結構中的成員變量的更新操作，在自旋鎖加鎖狀態，緩存拒絕任何其他的操作。

此外，本發明還提供一種flashcache混合存儲系統的緩存讀寫操作系統，其特征在于，緩存中與每個緩存塊對應的元數據結構中設置有讀寫鎖，所述系統包括：

判斷單元，用于判斷操作請求為讀操作或寫操作；

讀操作單元，用于在操作請求為讀操作時，向操作請求指向的緩存塊所對應的元數據結構請求讀者鎖并進行讀操作，在讀者鎖加鎖狀態，拒絕對該緩存塊的寫操作；

寫操作單元，用于在操作請求為寫操作時，向操作請求指向的緩存塊所對應的元數據結構請求寫者鎖并進行寫操作，在寫者鎖加鎖狀態，拒絕對該緩存塊的讀操作和其他寫操作。

可選的，還包括：

線程池建立單元，用于建立線程池，線程池中包括多條處于等待狀態的線程；則，

在讀操作單元和寫操作單元中，在進行讀操作或寫操作時，使用線程池中的空閑線程執行操作任務。

可選的，還包括：

線程池銷毀單元，用于在接收卸載請求后，將終止請求發送至線程池，線程池處理完所有線程后，銷毀線程池。

可選的，緩存中還設置有自旋鎖，判斷單元還用于判斷操作請求是否為更新元數據結構中的成員變量；

所述系統還包括更新單元，用于操作請求為更新元數據結構中的成員變量時，請求自旋鎖并進行元數據結構中的成員變量的更新操作，在自旋鎖加鎖狀態，緩存拒絕任何其他的操作。