[发明专利]一种实现磁盘阵列缓存分区管理的系统、装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁盘阵列的缓存分区技术，尤其涉及针对特定的应用的磁盘阵列缓存分区管理的系统、装置及方法。

背景技术

在实际应用中对大容量存储的需求，促使了独立冗余磁盘阵列(RAID，Redundant Array of Independent Disks)技术的诞生，并形成了相应的磁盘阵列产品。

RAID技术是将多部硬盘通过RAID控制器(由硬件或软件实现)组成虚拟单台大容量的硬盘使用，其特点是加快对多部硬盘同时读取的速度，以及提高磁盘的容错性。

随着互联网的普及及信息容量需求爆炸性的发展，磁盘阵列的需求日益扩大，存储系统作为一种共享资源需要同时向多种不同应用提供服务，譬如针对数据库服务器、文件服务器以及视频服务器这些不同类型的应用，要求存储系统具有不同的负载特征和性能需求。

如何将缓存资源分配给最需要的应用，使得其性能最优化，以及使得应用之间的资源竞争有效地减少，便成为缓存器亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现磁盘阵列缓存分区管理的系统、装置及方法，能够使得应用之间的资源竞争有效地减少。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现磁盘阵列缓存分区管理的系统，包括依次连接的一个或多个应用业务模块、缓存池管理装置以及后端存储设备，其中：

应用业务模块，用于向缓存池管理装置发出读写数据请求，并接收缓存池管理装置返回的数据；

缓存池管理装置，用于分区管理缓存池中的缓存空间，针对应用业务设置缓存分区；根据应用业务模块的读写数据请求，将写入后端存储设备中应用业务相应的数据通过分配的缓存分区读取；

后端存储设备，用于存储应用业务相应的数据。

进一步地，应用业务模块包括应用业务IO线程，缓存池管理装置包括依次连接的缓存分区模块、缓存分配模块以及缓存数据访问模块，后端存储设备包括后端磁盘阵列，其中：

应用业务IO线程，用于向缓存数据访问模块发出读写数据请求；将缓存数据访问模块返回的数据提供给相应的应用业务；

缓存分区模块，用于针对应用业务将缓存池中的缓存空间设置为相应的缓存分区，包括缓存分区总容量以及缓存分区中单位数据块的容量；

缓存分配模块，用于根据输入的查找结果，分配具有一个或多个数据块的缓存分区，并向缓存数据访问模块输出数据读写指令或数据读指令；

缓存数据访问模块，用于根据接收的读写数据请求查找相应的缓存分区中状态有效的数据块，并将查找结果输出给缓存分配模块；根据输入的数据读写指令或数据读指令，将从后端磁盘阵列读取的数据写入分配的缓存分区，和/或将从相应缓存分区中读取的数据返回给应用业务IO线程。

进一步地，

缓存分配模块根据所述查找结果为数据命中，则将缓存分区数据状态更新为有用，且读写数据请求是从后端磁盘读取数据，或者根据查找结果为数据未命中，则分配缓存分区，并向缓存数据访问模块输出数据读写指令；或者根据查找结果为数据命中，且读写数据请求是从缓存分区读取数据，则向缓存数据访问模块输出数据读指令；

缓存数据访问模块根据数据读写指令将从后端磁盘阵列读取的数据写入分配的缓存分区，并将从该缓存分区中读取的数据返回给应用业务IO线程；或者根据数据读指令，将直接从该缓存分区中读取的数据返回给应用业务IO线程。

进一步地，缓存池管理装置还包括与缓存分区模块连接的缓存回收模块，其中：

缓存分区模块每隔一段时间若查询缓存池中的空数据块数目低于低限值，则向缓存回收模块输出缓存回收指令；

缓存回收模块，用于根据缓存回收指令将缓存分区中状态处于无用的数据块回收到缓存池中，并将回收的数据块状态更新为空。

进一步地，

缓存回收模块通过系统回收线程根据缓存回收策略启动相应的缓存分区回收线程，缓存分区回收线程在系统回收线程的启动下调用回收算法回收本缓存分区内状态处于无用的数据块；

缓存回收策略包括按优先级回收策略及按缓存分区满足低限数据块回收策略中的任意一种或两种。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现磁盘阵列缓存分区的缓存池管理装置，包括依次连接的缓存分区模块、缓存分配模块以及缓存数据访问模块，其中：

缓存分区模块，用于针对应用业务将缓存池中的缓存空间设置为相应的缓存分区；

缓存分配模块，用于根据输入的查找结果分配缓存分区，并向缓存数据访问模块输出数据读写指令或数据读指令；