[發(fā)明專利]面向SSD與HA-SMR混合存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理方法、存儲介質(zhì)及設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010420508.2
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111722797B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伍衛(wèi)國;張馳;張晨;聶世強;鄭旭達;馬春苗
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/0891
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種面向SSD與HA-SMR混合存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在SSD緩存層中，將屬于SMR中同一zone的block聚簇為一組set集合，將block塊以LBA升序的方式插入set_block管理鏈表，并以set為基本單位寫回到SMR容量層；同時以FIFO先進先出的方式，將set集合插入zone_set臨時管理鏈表；

S2、為set集合中每個block塊分別設(shè)定write標志位和read標志位，記錄block的讀和寫次數(shù)，初始值設(shè)為0，讀寫請求命中后每次加1；

S3、根據(jù)步驟S2記錄的讀和寫次數(shù)，計算更新set中每個block的綜合熱度；同時計算更新set集合的覆蓋率；

S4、根據(jù)步驟S3中每個block的綜合熱度和覆蓋率，計算更新每個set的最終權(quán)值，按照權(quán)值降序的方式重新加入到zone_set緩存淘汰鏈表；

S5、當緩存的剩余空間小于規(guī)定閾值時，從步驟S4的zone_set緩存淘汰鏈表中選擇淘汰對象，并執(zhí)行緩存替換算法，將符合要求的數(shù)據(jù)從緩存中替換至容量層，完成后將執(zhí)行步驟S6；

S6、將SSD緩存層中被替換出去的數(shù)據(jù)塊的write和read標志位清零；

S7、當讀請求達到時，首先檢查請求的塊是否存在于緩存中，若存在，則從SSD緩存層讀取目標數(shù)據(jù)返回給上層應(yīng)用，隨后執(zhí)行步驟S2；如果讀請求沒有在緩存中命中，則從SMR容量層讀取目標數(shù)據(jù)返回給上層應(yīng)用；

S8、當寫請求到達時，首先檢查請求的數(shù)據(jù)塊是否存在于緩存中，若存在，則直接在SSD緩存層更新目標數(shù)據(jù)，隨后執(zhí)行步驟S2；若緩存層中不存在目標數(shù)據(jù)，則判斷目標數(shù)據(jù)塊的LBA是否與SMR中zone對的寫指針對齊，如果兩者對齊則直接寫入SMR中的zone；反之，判斷非順序?qū)懻埱蟮拇笮∈欠癯^設(shè)定的非順序?qū)戦撝礣_NSW，若超過則視為大的非順序?qū)懀瑢懭隨MR磁盤內(nèi)部的持久緩沖區(qū)；當本次請求指定的塊在緩存未命中并且本次請求的大小沒有達到指定的本次非順序?qū)戦撝礣_NSW，需要寫入SSD緩存層中，并執(zhí)行步驟S1和S2；寫請求完成后判斷剩余空間是否小于剩余空間閾值T_free，若小于閾值T_free，則執(zhí)行步驟S5，實現(xiàn)SSD與HA-SMR混合存儲系統(tǒng)的寫友好型數(shù)據(jù)管理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，上層IO請求的最小單位為4KB的block塊，HA-SMR以256MB大小zone作為管理單位，由65536個4KB大小的block組成；set由屬于同一zone且位于SSD中的所有block塊組成，對于set集合內(nèi)部的各個block塊，按照LBA地址升序插入set_block管理鏈表；SSD中的每個set對應(yīng)SMR中的一個zone，set集合的大小最小為4KB，最大為256MB，同時對于每個set集合，以FIFO的形式插入到zone_set臨時管理鏈表。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，分別對進入緩存的每個block增加write和read標志位，分別記錄更新和讀的次數(shù)，計算緩存中每個塊的綜合熱度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，更新set集合的覆蓋率為C_i=set_block/zone_block，0≤C_i≤1，zone_block為常數(shù)，表示256MB大小的zone中有65536個4KB大小的block；set_block表示集合中4KB大小塊的數(shù)量，0≤set_block≤65536。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S4中，通過步驟S3得到塊的綜合熱度以及set集合的覆蓋率，求出set的綜合權(quán)值，每個set集合按照綜合權(quán)重大小降序插入zone_set管理鏈表，同時各節(jié)點包括綜合權(quán)重W_i和覆蓋率C_i的信息。