[发明专利]文件系统的缓存方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及存储技术领域，尤其涉及一种文件系统的缓存方法及系统。

背景技术

固态硬盘（SSD）采用闪存作为存储介质，读取速度相对机械硬盘更快。固态硬盘不用磁头，寻道时间几乎为0。持续写入的速度非常惊人，不仅仅体现在持续读写上，随机读写速度也是极快，最常见的7200转机械硬盘的寻道时间一般为12-14毫秒，而固态硬盘可以轻易达到0.1毫秒甚至更低！

SSD在存储市场得到了广泛的应用，其应用模式除了作为机械硬盘的代替，还可以将SSD作为缓存，通常是作为块设备(块设备的基本特征是每个块都能独立于其它块而读写，磁盘是最常见的块设备)的缓存。但在这种模式下，何种数据需要存储在SSD中是个难题，究其原因是针对块设备的缓存失去了应用上下文，无法准确发现“热点”数据。

在文件系统中，metadata记录了文件系统的信息以及文件的信息，这些信息会被文件系统频繁访问，这会导致大量随机IO，对于机械硬盘而言，大量的随机寻道时间将严重影响磁盘系统，从而导致基于文件系统的应用IO反映迟钝。

综上可知，现有的文件缓存方法及系统，在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种文件系统的缓存方法及系统，可确定对捕获的IO数据是否需要缓存，从而加速文件系统的IO处理速度。

为了实现上述目的，本发明提供一种文件系统的缓存方法，通过固态硬盘实现，所述方法包括：

配置所述文件系统的元数据的逻辑地址范围；

获取所述文件系统所在的块设备的IO；

判断所述IO的地址范围与所述元数据的逻辑地址范围是否有相交；

若所述IO的地址范围与所述元数据的逻辑地址范围有相交，则缓存所述IO的数据。

根据本发明的文件系统的缓存方法，所述配置所述文件系统的元数据的逻辑地址范围步骤包括：

通过第三方工具获取所述文件系统的元数据地址范围；

记录所述文件系统的元数据地址范围。

根据本发明的文件系统的缓存方法，所述获取所述文件系统所在的块设备的所有IO的步骤包括：

通过修改内核中所述块设备的驱动来获取所述IO。

根据本发明的文件系统的缓存方法，所述若所述IO的地址范围与所述元数据的逻辑地址范围有相交，则缓存所述IO的数据的步骤包括：

若所述IO携带的为数据的写命令，则直接将所述数据写入缓存；

若所述IO携带的为数据的读命令，且在缓存中命中所述数据，则直接返回IO；

若所述IO携带的为数据的读命令，且在缓存中未命中所述数据，则将所述IO派发到所述块设备，所述IO返回时将所述数据复制，并将所述复制的数据写入到所述缓存。

本发明还提供一种文件系统的缓存系统，通过固态硬盘实现，所述缓存系统包括：

元数据配置模块，用于配置所述文件系统的元数据的逻辑地址范围；

IO获取模块，用于获取所述文件系统所在的块设备的IO；

地址判断模块，用于判断所述IO的地址范围与所述元数据的逻辑地址范围是否有相交；

数据缓存模块，用于所述IO的地址范围与所述元数据的逻辑地址范围有相交时，缓存所述IO的数据。

根据本发明的文件系统的缓存系统，缓存系统进一步包括，文件系统分析模块，用于通过第三方工具获取所述文件系统的元数据地址范围；

所述元数据配置模块进一步用于记录所述文件系统的元数据地址范围。

根据本发明的文件系统的缓存系统，所述IO获取模块进一步用于通过修改内核中所述块设备的驱动来获取所述IO。

根据本发明的文件系统的缓存系统，若所述IO携带的为数据的写命令，则数据缓存模块直接将所述数据写入缓存；

若所述IO携带的为数据的读命令，且在缓存中命中所述数据，则直接返回IO；

若所述IO携带的为数据的读命令，且在缓存中未命中所述数据，则将所述IO派发到所述块设备，所述IO返回时将所述数据复制，所述数据缓存模块将所述复制的数据写入到所述缓存。