[發(fā)明專利]存儲系統(tǒng)的緩存預(yù)讀方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611199884.3
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106708750B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王永剛
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州云海信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: G06F12/0862
• 分類號: G06F12/0862
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)存儲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及存儲系統(tǒng)的緩存預(yù)讀方法。本發(fā)明通過建立多個(gè)局部地址空間，通過數(shù)據(jù)對象維護(hù)每個(gè)局部地址空間的數(shù)據(jù)訪問信息，構(gòu)建統(tǒng)計(jì)參數(shù)來進(jìn)行預(yù)讀的決策，包括局部地址空間的訪問熱度和局部地址空間中預(yù)讀有效性；然后根據(jù)訪問熱度以及預(yù)讀有效性，決定是否進(jìn)行預(yù)讀以及預(yù)讀多大數(shù)據(jù)塊。本發(fā)明通過動態(tài)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)訪問的特點(diǎn)，無論是在隨機(jī)訪問的場景下還是順序訪問的場景下，都能很好的進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問的預(yù)判，大大提升緩存的命中率，提升系統(tǒng)的訪問性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)存儲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及存儲系統(tǒng)的緩存預(yù)讀方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在存儲系統(tǒng)中，由于內(nèi)存和磁盤的性能差異，為了提高系統(tǒng)訪問效率，會把部分?jǐn)?shù)據(jù)的副本緩存到內(nèi)存中，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問時(shí)，首先嘗試訪問緩存，如果緩存不命中，再從后端磁盤訪問。預(yù)讀的思想是把后續(xù)可能會被訪問的數(shù)據(jù)，提前放到緩存中，這樣后續(xù)的數(shù)據(jù)訪問，可以直接訪問緩存而無需訪問后端磁盤，從而提升訪問效率。然而后續(xù)會訪問哪些數(shù)據(jù)是未知的，這就需要通過預(yù)讀算法確定把哪些數(shù)據(jù)提前放到緩存中，預(yù)讀算法的好壞決定了后續(xù)數(shù)據(jù)訪問的緩存命中率。

當(dāng)前的許多預(yù)讀算法是通過判斷當(dāng)前I/O訪問是否是順序訪問，如果是順序訪問則進(jìn)行預(yù)讀，這種方法對于順序訪問的場景，對數(shù)據(jù)訪問的預(yù)判比較準(zhǔn)確，但是對于隨機(jī)訪問的場景，數(shù)據(jù)訪問的預(yù)判準(zhǔn)確率不高。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本方法提供的一種存儲系統(tǒng)的預(yù)讀算法及系統(tǒng)，通過動態(tài)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)訪問的特點(diǎn)，無論是在隨機(jī)訪問的場景下還是順序訪問的場景下，都能很好的進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問的預(yù)判，大大提升緩存的命中率，提升系統(tǒng)的訪問性能。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種存儲系統(tǒng)的緩存預(yù)讀方法，包括：

多個(gè)局部地址空間中，維護(hù)每個(gè)局部地址空間的數(shù)據(jù)訪問信息；

根據(jù)數(shù)據(jù)訪問信息，計(jì)算局部地址空間的訪問熱度和預(yù)讀有效性；

根據(jù)局部地址空間的訪問熱度和預(yù)讀有效性的值進(jìn)行預(yù)讀的決策。

其中，維護(hù)每個(gè)局部地址空間的數(shù)據(jù)訪問信息之前，還包括：

在存儲系統(tǒng)中，配置多個(gè)局部地址空間。

進(jìn)一步地，維護(hù)每個(gè)局部地址空間的數(shù)據(jù)訪問信息，包括：

維護(hù)該局部地址空間的起始地址，維護(hù)該局部地址空間的訪問計(jì)數(shù)，維護(hù)從該局部地址空間預(yù)讀的數(shù)據(jù)量，維護(hù)從該局部地址空間預(yù)讀到緩存中數(shù)據(jù)被命中的數(shù)量。

進(jìn)一步地，計(jì)算局部地址空間的訪問熱度和預(yù)讀有效性，包括：

維護(hù)全局地址空間的訪問計(jì)數(shù)；

將局部地址空間的訪問計(jì)數(shù)除以全局地址空間的訪問計(jì)數(shù)得到該局部地址空間的訪問熱度，將從局部地址空間預(yù)讀到緩存中數(shù)據(jù)被命中的數(shù)量除以從局部地址空間預(yù)讀的數(shù)據(jù)量得到該局部地址空間的預(yù)讀有效性。

優(yōu)選地，維護(hù)每個(gè)局部地址空間的數(shù)據(jù)訪問信息，還包括：

通過數(shù)據(jù)對象維護(hù)每個(gè)局部地址空間的數(shù)據(jù)訪問信息；

通過鏈表組織數(shù)據(jù)對象。

進(jìn)一步地，通過鏈表組織數(shù)據(jù)對象，包括：

將鏈表中的數(shù)據(jù)對象組織成哈希表。

優(yōu)選地，通過鏈表組織數(shù)據(jù)對象，包括：

當(dāng)數(shù)據(jù)對象數(shù)量達(dá)到鏈表上限，采用頁面置換算法保存新的數(shù)據(jù)對象至鏈表。

其中，根據(jù)局部地址空間的訪問熱度和預(yù)讀有效性的值進(jìn)行預(yù)讀的決策，包括：