[發明專利]一種主機感知瓦記錄磁盤中持久緩存的清理方法

有效

• 申請號: 201811281365.0
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109582222B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 萬繼光;徐鵬;舒碧華;湯陳蕾;李大平;譚志虎;謝長生
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發明公開了一種主機感知的瓦記錄磁盤中持久緩存的清理方法，包括：(1)監測瓦記錄磁盤的使用情況，若檢測到空閑窗口，且持久緩存的剩余空間低于預設的空閑閾值，則轉入步驟(2)；(2)獲得磁道區域的使用信息，并確定清理持久緩存時需要寫入數據的目標磁道區域；(3)根據目標磁道區域的使用信息構造順序寫請求，并將順序寫請求寫入目標磁道區域，以觸發瓦記錄磁盤清理持久緩存的操作。本發明能夠利用系統的空閑時間主動清理持久緩存中的數據，從而有效提高主機感知的瓦記錄磁盤的性能。

技術領域

本發明屬于數據存儲技術領域，更具體地，涉及一種主機感知的瓦記錄磁盤中持久緩存的清理方法。

背景技術

數據量的爆炸式增長迫使存儲系統尋求更高存儲容量的設備。磁盤被認為是能馬上滿足急迫的數據存儲容量增長需求的存儲解決方案，并且是在成本、容量和性能之間實現最好平衡的解決方案。然而，隨著傳統磁記錄技術正在接近由超順磁效應決定的磁盤單位面密度的理論極限，傳統磁盤的容量也正接近其所能達到的極限。

瓦記錄技術通過進一步使用磁盤軌道之間的空間以獲取比傳統磁記錄技術更高的單位面積存儲密度，基于瓦記錄技術的瓦記錄磁盤的單位面積存儲密度可達到10TB/in²甚至更高，與傳統磁盤不同，瓦記錄磁盤中的磁道被布局成像屋頂的瓦片一樣使相鄰的磁道之間有部分的重疊，如圖1所示，其中#1～#4分別表示四個連續磁道的編號。由于相鄰磁道之間有部分重疊，比如圖1中的1#磁道和#2磁道，由于#2磁道部分搭迭在#1磁道的頂部，更新#1磁道中的數據將不可避免地覆蓋#2磁道中的數據。因此，瓦記錄磁盤必須在更新#1磁道之前讀取#2磁道中的數據，并且在#1磁道更新完成后將這些讀取的數據寫回#2磁道，這會大大降低瓦記錄磁盤的寫效率并帶來嚴重的寫放大。

為了緩解瓦記錄磁盤中由于磁道布局而導致的寫性能下降和寫放大的問題，現有的主機感知的瓦記錄磁盤中引入持久緩存(Persistent Cache)，并將若干連續的磁道劃分為磁道區域。磁道區域的物理布局通過磁盤內部的控制器和其它輔助結構抽象成一片連續的邏輯空間，持久緩存用于緩存對磁道區域的隨機寫請求的數據，當持久緩存中的剩余空間低于某一個閾值時，會觸發清理持久緩存的操作，將持久緩存中的數據寫入磁道區域中。

持久緩存的容量相對較小，且將數據從持久緩存中遷移到磁道區域中非常耗時，現有的瓦記錄轉換層(STL)瓦記錄磁盤方案及基于瓦記錄轉換層的優化方案有助于減少持久快取和磁道之間不必要的數據移動，但未充分利用瓦記錄磁盤的持久快取。當來自主機的請求與瓦記錄磁盤盤內的清理持久快取的操作相沖突時，瓦記錄磁盤的性能會極大地降低。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種主機感知的瓦記錄磁盤中持久緩存的清理方法，其目的在于，利用系統的空閑時間主動清理持久緩存中的數據，以提高主機感知的瓦記錄磁盤的性能。

為實現上述目的，本發明提供了一種主機感知的瓦記錄磁盤中持久緩存的清理方法，包括如下步驟：

(1)監測瓦記錄磁盤的使用情況，若檢測到空閑窗口，且持久緩存的剩余空間低于預設的空閑閾值，則轉入步驟(2)；

(2)獲得磁道區域的使用信息，并確定清理持久緩存時需要寫入數據的目標磁道區域；

(3)根據目標磁道區域的使用信息構造用于訪問目標磁道區域的順序寫請求，并向瓦記錄磁盤發送順序寫請求，以觸發瓦記錄磁盤清理持久緩存的操作；

其中，空閑窗口為一個時間段且在空閑窗口內均無請求發送給瓦記錄磁盤，使用信息包括磁道區域編號、寫指針偏移值、隨機寫數據量和有效數據的最高邏輯地址。

進一步地，本發明所提供的主機感知的瓦記錄磁盤中持久緩存的清理方法，還包括：根據瓦記錄磁盤的使用情況，更新磁道區域的使用信息。