[發明專利]一種緩存策略寫入分層硬件架構下的寫性能優化方法

在審

• 申請號: 201810769373.3
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109062505A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 錢琳;梅竹;俞俊;朱廣新;龐恒茂;卜敏;陳海洋;凌陽;王劍;江櫻;宋德炳;許明杰;王琳
• 申請（專利權）人: 南瑞集團有限公司;國電南瑞科技股份有限公司;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 呂朦

1.一種緩存策略寫入分層硬件架構下的寫性能優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、按照不同功能屬性將存儲層分成多個子存儲層；

步驟二、將HDD 普通磁盤與SSD磁盤作為磁盤管理器中的目標設備，聚合成為一個虛擬設備Cache存儲器，對Cache存儲器磁盤進行區塊映射,所述區塊映射為從HDD普通磁盤到SSD磁盤的區塊映射；

步驟三、接收寫操作的IO請求后，根據不同子存儲層中數據的寫頻率、數據量、數據大小選擇緩存策略，利用區塊映射將對HDD普通磁盤的寫操作映射并轉發到對SSD磁盤的寫操作。

2.根據權利要求1所述的緩存策略寫入分層硬件架構下的寫性能優化方法，其特征在于，所述步驟二中的區塊映射采用線性映射，或采用Hash映射。

3.根據權利要求1所述的緩存策略寫入分層硬件架構下的寫性能優化方法，其特征在于，步驟三中，采用回寫模式進行寫操作。

4.根據權利要求1所述的緩存策略寫入分層硬件架構下的寫性能優化方法，其特征在于，步驟三中，全部緩存到SSD磁盤，如果SSD磁盤的空間不夠，則根據緩存策略，將Cache存儲器中的數據同步到HDD普通磁盤；但是當SSD磁盤中的臟數據達到預先設定的閥值時，將臟數據同步到SSD磁盤中。

5.根據權利要求1所述的緩存策略寫入分層硬件架構下的寫性能優化方法，其特征在于，所述步驟一的存儲層采用內存、SSD、NVM、3D-Xpoint中的一種作為存儲介質。

6.根據權利要求3所述的緩存策略寫入分層硬件架構下的寫性能優化方法，其特征在于，步驟三的緩存策略包括先進先出策略、最近最久未使用策略、最少使用緩存策略、隨機緩存策略。

7.根據權利要求5所述的緩存策略寫入分層硬件架構下的寫性能優化方法，其特征在于，選擇緩存策略的方法為：

（1）當按線性順序訪問地址空間時選擇使用先進先出策略，所述先進先出策略選擇在SSD磁盤中停留時間最長的block置換；

（2）當數據的利用率較低時采取最近最久未使用策略，所述最近最久未使用策略選擇在最近一段時間里最久沒有使用過的Block予以置換；

（3）當小文件數據量較多時采用最少使用緩存策略，所述最少使用緩存策略選擇最近時間使用最少的Block替換；

（4）當數據寫入頻率較頻繁時采用隨機緩存策略，所述隨機緩存策略用軟硬件的隨機數產生SSD磁盤要替換Block的序號。

8.根據權利要求1所述的緩存策略寫入分層硬件架構下的寫性能優化方法，其特征在于，步驟一中，采用卷的數據分層控制算法以數據處理的冷熱度為依據將數據進行分層控制，所述卷的數據分層控制算法根據各分層下所有數據的IO數量、讀寫比例、IO位置、IO參數以及每個子系統的高速與慢速介質比例自適應變化。

9.根據權利要求1所述的緩存策略寫入分層硬件架構下的寫性能優化方法，其特征在于，步驟一的子存儲層為DRAM緩存、SSD緩存、高速SSD層、慢速HDD層。

10.一種緩存策略寫入分層硬件架構下的寫性能優化設備，其特征在于，包括存儲層及虛擬設備Cache存儲器，存儲層根據不同功能屬性分為多個子存儲層；虛擬設備Cache存儲器包括HDD普通磁盤與SSD磁盤，HDD普通磁盤與SSD磁盤間有區塊映射；子存儲層用于根據數據的寫頻率、數據量、數據大小選擇合適的緩存策略；Cache存儲器用于將對HDD普通磁盤的寫操作映射并轉發到對SSD磁盤的寫操作。