[發(fā)明專利]一種外存設(shè)備的非對(duì)稱讀寫方法及NVM外存設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710255785.0
• 申請(qǐng)日: 2017-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN107066208B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛德姣;朱葉青;蔡濤;彭長(zhǎng)生;張行;詹永照;梁軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué);江蘇科海智能系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/06
• 分類號(hào): G06F3/06
• 代理公司: 江蘇縱聯(lián)律師事務(wù)所 32253
• 代理人: 蔡棟

本發(fā)明公開了一種外存設(shè)備的非對(duì)稱讀寫方法及新型NVM外存設(shè)備，通過(guò)分離讀寫操作并使用非對(duì)稱讀寫方法來(lái)工作；外存設(shè)備的非對(duì)稱讀寫方法包括分離式的讀寫方法、動(dòng)態(tài)粒度的寫方法和多粒度的內(nèi)外存映射方法；首先分離讀寫操作，再通過(guò)動(dòng)態(tài)粒度寫方法完成寫操作，并使用多粒度內(nèi)外存映射方法完成內(nèi)外存的多粒度映射。本發(fā)明能避免寫放大問(wèn)題，減少PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的寫數(shù)據(jù)量，提高PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的使用壽命和I/O性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種外存設(shè)備的非對(duì)稱讀寫方法及新型PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備。主要用于避免寫放大問(wèn)題，減少PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的寫數(shù)據(jù)量，提高PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的使用壽命和I/O性能。

背景技術(shù)

NVM存儲(chǔ)設(shè)備是解決計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲(chǔ)墻問(wèn)題的重要技術(shù)手段。DIMM和PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備是目前主要的兩類NVM存儲(chǔ)設(shè)備，相比DIMM口NVM存儲(chǔ)設(shè)備，PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備具有較大的局限性，為了獲得較高的傳輸效率PCIe接口以支持塊訪問(wèn)方式為主，雖然可以改變每次傳輸?shù)拇笮。谛屎挽`活性等方面遠(yuǎn)低于DIMM接口。有研究表明，訪問(wèn)PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件開銷也占存儲(chǔ)系統(tǒng)訪問(wèn)延遲的63％以上，因此提高相關(guān)系統(tǒng)軟件的效率是一個(gè)關(guān)鍵。當(dāng)前通過(guò)PCIe接口接入的存儲(chǔ)設(shè)備一般均作為塊設(shè)備管理，在管理和讀寫時(shí)均使用塊粒度，不能利用NVM存儲(chǔ)設(shè)備支持字節(jié)粒度讀寫的優(yōu)勢(shì)；而使用塊粒度的寫方式會(huì)帶來(lái)寫放大問(wèn)題，這會(huì)嚴(yán)重降低PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的使用壽命；同時(shí)由于增加了實(shí)際寫入NVM存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)量，從而降低了PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的I/O性能。而基于局部性原理，通過(guò)預(yù)讀的方法能有效提高存儲(chǔ)設(shè)備的讀性能，同時(shí)讀操作也不會(huì)影響NVM存儲(chǔ)設(shè)備的使用壽命，因此選取較大粒度的讀方式同樣是提高PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備讀性能的有效手段。因此有必要改變管理和訪問(wèn)PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的方式，區(qū)分不同訪問(wèn)的特性，同時(shí)獲得較高的讀寫性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種外存設(shè)備的非對(duì)稱讀寫方法及新型NVM存儲(chǔ)設(shè)備，以減少PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的寫數(shù)據(jù)量，提高PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的使用壽命和I/O性能。

本發(fā)明出于降低PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的寫數(shù)據(jù)量、提高PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的使用壽命和I/O性能的考慮，本設(shè)計(jì)分離讀寫操作，再通過(guò)動(dòng)態(tài)粒度寫方法完成寫操作，并使用多粒度內(nèi)外存映射方法完成內(nèi)外存的多粒度映射。

一種外存設(shè)備的非對(duì)稱讀寫方法，其特征在于通過(guò)分離讀寫操作并使用非對(duì)稱讀寫方法來(lái)工作；所述外存設(shè)備的非對(duì)稱讀寫方法包括分離式的讀寫方法、動(dòng)態(tài)粒度的寫方法和多粒度的內(nèi)外存映射方法；具體包括以下步驟：首先分離讀寫操作，再通過(guò)動(dòng)態(tài)粒度寫方法完成寫操作，并使用多粒度內(nèi)外存映射方法完成內(nèi)外存的多粒度映射。

分離讀寫操作能針對(duì)PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的特性，在保持以數(shù)據(jù)塊為單位讀操作的同時(shí)，改變寫操作的管理方式，從而使用讀寫操作不同的特性，提高外存設(shè)備的I/O性能。

所述分離式的讀寫方法具體包括下列步驟：

步驟1，接收文件系統(tǒng)訪問(wèn)外存設(shè)備的請(qǐng)求，分析操作類型，為讀操作轉(zhuǎn)到步驟2，為寫操作轉(zhuǎn)到步驟3；

步驟2，外存設(shè)備使用基于數(shù)據(jù)塊的讀方法完成讀操作，并將讀出的數(shù)據(jù)反饋給文件系統(tǒng)；

步驟3，外存設(shè)備使用動(dòng)態(tài)粒度的寫方法完成寫操作，并將結(jié)果反饋給文件系統(tǒng)。

動(dòng)態(tài)粒度的寫方法，以需要寫入數(shù)據(jù)塊的實(shí)際大小為依據(jù)傳輸和寫入數(shù)據(jù)，避免寫放大的問(wèn)題，解決以數(shù)據(jù)塊為單位執(zhí)行寫操作時(shí)存在額外傳輸和寫入PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)的問(wèn)題，提高寫操作的執(zhí)行效率，延長(zhǎng)PCIe口NVM存儲(chǔ)設(shè)備的壽命。

所述的動(dòng)態(tài)粒度的寫方法包括下列步驟：