[发明专利]一种提高存储系统数据访问速度的方法

说明书

技术领域

本申请涉及计算机数据存储技术领域，尤其涉及一种提高存储系统数据访问速度的方法。

背景技术

自从计算机发明以来，几十年间取得飞速发展，其计算能力呈几何级增长。伴随着计算能力的发展，存储技术无论是在容量还是在速度方面也得到了空前进步，存储介质从磁带、软盘发展到机械硬盘以及固态硬盘。目前大容量数据存储的主流介质还是机械硬盘，但机械磁盘总会有其难以突破的物理极限，用户不但要面对大规模数据存储的问题，同时又要保证数据的访问及时有效。因此用户常常面临速度与容量之间的取舍。

从计算机结构上来看，数据存储的位置在逻辑上距离CPU越远，数据访问速度越慢。并且不同级之间的设备的访问速度的差距可以达到几个数量级的区别。内存的访问速度是纳秒级，而磁盘访问速度则为毫秒级。因此在内存与磁盘之间，还有巨大的性能提升空间。存储生产厂商也在不断提高着机械磁盘的转速及存储密度来加大数据容量的同时提高数据的访问性能。

提高数据存储介质的访问速度，可以有多种办法。例如，可以使用更加高端的存储介质，如用高转速的机械磁盘或固态磁盘（SSD）替换低转速的机械硬盘；或者，增加系统的内存量，通过操作系统自身的磁盘缓冲技术来加快数据的访问。将所有数据存储在这样的高速介质中，固然是一个解决数据访问速度的直接有效的方案。但是在数据量的总量很大的情况下，完全采用高端磁盘，其增加的成本将会出现几倍，甚至是几十倍的增长。除非对一些关键应用，否则这样的存储方案其性价比是得不偿失的，在预算有限的情况下，用户也无法承受这样的成本压力。

发明内容

本申请提供了一种提高存储系统数据访问速度的方法，可以在保证成本不大幅上升的前提下，使存储系统有更高的数据吞吐量。

本申请实施例提供的一种提高存储系统数据访问速度的方法，包括：

A、将源介质和缓存介质在逻辑上分别分成相同等份的存储空间，每一份存储空间称为一个映射页；在内存中建立一个用于记录源介质的映射页与缓存介质的映射页之间数据的存储映射关系的重定向表，该重定向表初始为空；所述缓存介质的存取速度大于源介质的存取速度；

B、对文件系统提交到源介质的所有请求进行监控，并判断对源介质的请求是读请求还是写请求，若是读请求，执行步骤C；若是写请求，执行步骤F；

C、从读请求中提取读取的位置，根据这个位置数据计算其所落入的映射页的编号中，并使用这个编号在重定向表中进行查询是否有相应的映射表项存在，若存在，执行步骤D，否则执行步骤E；

D、根据重定向表将该读请求定向到缓存介质的映射页中，完成本次读操作后返回步骤B；

E、将读请求所落入的映射页的数据从源介质读取并写入到缓存介质，并建立相应的映射表项插入到重定向表中，使重定向表反映当前源介质与缓存介质的数据的存储映射关系，并将读请求所要求的数据返回文件系统；然后返回步骤B；

F、根据写请求将数据写入到源介质的相应的位置，并返回步骤B。

较佳地，源介质和缓存介质上的每一个映射页的大小均相等。

较佳地，映射页大小为2的幂次方字节，最小为16KB，最大为2048KB。

较佳地，缓存介质的容量大小为源介质容量大小的5-20%。

较佳地，步骤A进一步包括：指定缓存介质的剩余可用空间的临界值；

步骤E之后进一步包括：

判断缓存介质中的剩余可用空间是否少于临界值，若是，启动空间回收过程，使得回收空间与剩余可用空间的总和大于2倍所述临界值，否则直接返回步骤B。

较佳地，步骤D进一步包括：将所述缓存介质的映射页的使用频率加1；

步骤E所述建立相应的映射表项并插入到重定向表中包括：将该新分配的映射页的使用频率设置为1，减少一页缓存介质的可用空间；

所述空间回收过程包括：

E1、取得使用频率值最小的映射页，并将映射页从重定向表中删除，增加1页缓存介质的可用空间，同时增加1页本次总共回收空间；

E2、判断总共回收空间是否大于等于回收目标值，若是则完成空间回收过程，否则返回步骤E1。

较佳地，回收目标值设置为临界值的2倍。

较佳地，所述临界值为缓存介质存储容量的1%-5%。

从以上技术方案可以看出，通过捕获向低速存储介质发起的所有输入输出请求，并将这些输入输出请求根据访问情况重定向到高速存储介质上，进而达到提高存储系统数据访问速度的目的。

附图说明