[發明專利]一種基于分布式塊存儲的虛擬磁盤分層緩存設計方法

有效

• 申請號: 201710453950.3
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107168657B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 張朝潞
• 申請（專利權）人: 深圳市云舒網絡技術有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 深圳市鼎智專利代理事務所(普通合伙) 44411
• 代理人: 徐永雷

1.一種基于分布式塊存儲的虛擬磁盤分層緩存設計方法，其特征在于，該方法通過內存與SATA/SASSSD組成分層緩存系統結構，通過快速算法檢測數據訪問熱點，熱點度最高的數據存放在內存，熱點讀較高的數據存放在SATA/SASSSD中；

緩存分層包括內存和SATA/SASSSD兩個物理組件，由軟件實現熱點判斷和數據在各級緩存中的上浮與下層，緩存算法針對磁盤的讀寫特性設計，并非通用的緩存，主要應用于分布式塊存儲系統的前端虛擬磁盤中，為虛擬磁盤加速；

所述分布式塊存儲系統包括：

控制主機：所述控制主機生成虛擬磁盤，為虛擬磁盤準備高速緩沖存儲器，作為存儲數據路徑的前端主機，完成數據接收、緩存、轉發功能；

策略主機：所述策略主機為分布式塊存儲系統的大腦，控制主機需要創建虛擬磁盤時，將從存儲主機中調度滿足條件的主機，生成存儲組件供控制主機連接使用；

存儲主機：分布式設于系統中，數據最終的存放地點，將存儲資源抽象成多個存儲組件；

所述方法包括塊設備的寫入和讀取方法，該塊設備的寫入和讀取方法如下：

塊設備的讀取或寫入都是一次讀取或寫入一塊連續的數據，其應用程序寫入的數據的參數為：offset,length,data；讀取的參數為：offset，length，buffer；

offset：讀寫磁盤的位置，起始位置為0，offset為距離起始位置的偏移量；

length：讀寫磁盤數據的長度；

data：需要寫入磁盤的數據；

buffer：將磁盤中的對應數據填入buffer中；

所述分層緩存系統結構將存儲空間劃分為cache對象，每個cache對象固定大小，所述分層緩存系統結構的第一層是內存索引，內存索引由一組item組成，每個item占用4個字節代表一個cache對象；內存索引主要維護cache對象的引用計數，標志對應的item是否在cache樹中，該cache對象在cache樹的id；

內存索引需要占用內存空間；

內存索引占用空間較小幾乎可以忽略不計；提到具體的cache對象時緩存在cache樹中，cache樹是一顆完全二叉樹，并組織成最小堆；完全二叉樹表示其每個節點可以用整數編號，并且隨著插入，刪除節點，依然能滿足完全二叉樹條件；最小堆表示樹根節點一定是二叉樹中key值最小的；通過不同的計算引用計數的方式可以實現不同的緩存淘汰算法；Cache樹的Value用于存儲SSDCache的偏移id，以快速找到SSDCache的block；

Cache樹將SSDcache中的block組織成完全二叉樹，SSDcache將存儲空間劃分為一組block，一個block對應一個cache對象，通過簡單的映射算法將將要從HDD讀取或寫入的數據加載到SSDCache中；

計算Cache樹占用內存空間，最小堆以數組的形式實現無需指針。