[发明专利]面向固态硬盘文件系统的数据页缓存方法

权利要求书

1.一种面向固态硬盘文件系统的数据页缓存方法，其特征在于其实施步骤如下：

1)在高速缓存中建立用于缓存数据页的缓冲链表；

2)将固态硬盘中读取的数据页缓存在缓冲链表中以供访问，并实时根据数据页的访问状态和写访问状态将缓冲链表中数据页分类为冷干净页、热干净页、冷脏页和热脏页；

3)当缓冲链表中没有空闲空间时，首先在缓冲链表中根据冷干净页、热干净页、冷脏页、热脏页的优先顺序查找一个数据页作为待置换页，然后将待置换页与从固态硬盘读取的新数据页进行置换。

2.根据权利要求1所述的面向固态硬盘文件系统的数据页缓存方法，其特征在于：所述步骤2)中首先为缓冲链表中的数据页建立用于标记访问状态的冷热标志、设置冷热标志的初始值、冷阈值范围和热阈值范围，当数据页首次缓存至缓冲链表中时将数据页的冷热标志置为初始值，缓冲链表中的数据页每发生一次访问则冷热标志向热阈值范围变化、每经过一次待置换页查找则冷热标志向冷阈值范围变化，所述步骤2)中进行数据页分类时，将冷热标志属于冷阈值范围内且未发生写访问的数据页分类为冷干净页、将冷热标志属于冷阈值范围内且已发生写访问的数据页分类为冷脏页、将冷热标志属于热阈值范围内且未发生写访问的数据页分类为热干净页、将冷热标志属于热阈值范围内且已发生写访问的数据页分类为热脏页。

3.根据权利要求2所述的面向固态硬盘文件系统的数据页缓存方法，其特征在于：所述步骤2)中进行数据页分类时，如果数据页为冷干净页或者冷脏页且被再次访问，则修改该数据页的冷热标志使其属于热阈值范围内。

4.根据权利要求1或2或3所述的面向固态硬盘文件系统的数据页缓存方法，其特征在于：所述步骤1)中建立的缓冲链表包括用于缓存冷干净页的冷干净链表和用于缓存热干净页、冷脏页、热脏页的混合链表；所述步骤2)中，冷干净链表中的数据页一旦发生访问操作，则将其转移至混合链表；所述步骤3)中，首先在冷干净链表中查找待置换页，如果冷干净链表为空，则在混合链表中根据热干净页、冷脏页、热脏页的优先顺序查找待置换页。

5.根据权利要求4所述的面向固态硬盘文件系统的数据页缓存方法，其特征在于：所述步骤2)中冷干净链表和混合链表中的数据页采用最近最少使用算法进行实时排序，将缓存至冷干净链表的数据页写入冷干净链表的表头，冷干净链表中的数据页转移至混合链表时写入混合链表的表头，在冷干净链表中查找待置换页时，从冷干净链表的表尾向表头方向查找，在混合链表中查找待置换页时，从混合链表的表尾向表头方向查找待置换页。

6.根据权利要求5所述的面向固态硬盘文件系统的数据页缓存方法，其特征在于：所述从混合链表的表尾向表头方向查找待置换页时，首先在混合链表的表尾建立一个用于查找热干净页的查找窗口，然后首先在查找窗口内查找热干净页，如果找到热干净页则将该热干净页作为待置换页，如果在查找窗口内没有找到热干净页，则首先从混合链表的表尾向表头方向查找冷脏页作为待置换页，如果在混合链表中没有找到冷脏页，则将混合链表的表尾端的热脏页作为待置换页。

7.根据权利要求6所述的面向固态硬盘文件系统的数据页缓存方法，其特征在于：所述建立查找窗口后，实时根据数据缓存的当前主要访问类型调整查找窗口的窗口大小，如果当前主要访问类型为读访问，则减少混合链表中查找窗口的窗口大小；如果当前主要访问类型为写访问，则增加混合链表中查找窗口的窗口大小。

8.根据权利要求7所述的面向固态硬盘文件系统的数据页缓存方法，其特征在于：所述步骤1)中建立用于保存被置换数据页信息的克隆列表、设置用于判断缓冲链表主要访问类型的读密集阈值和写密集阈值；所述步骤3)中进行置换时将被置换数据页信息保存在克隆列表中，同时实时检查克隆列表中的所有数据页，如果克隆列表中冷干净页和热干净页数量之和占克隆列表中数据页总数的比例超过读密集阈值，则判定缓冲链表当前主要访问类型为读访问；如果克隆列表中冷脏页和热脏页数量之和占克隆列表中数据页总数的比例超过写密集阈值，则判定缓冲链表当前主要访问类型为写访问。

9.根据权利要求7或8所述的面向固态硬盘文件系统的数据页缓存方法，其特征在于：所述减少窗口大小后查找窗口的窗口大小W为W＝(1-1/(μ+1))·W₀，所述增加窗口大小后查找窗口的窗口大小W为W＝(1+1/(μ+1))·W₀，其中W₀为查找窗口的初始窗口大小，μ为查找窗口的窗口大小W与缓冲链表总数据页数量的比值。