[发明专利]一种虚拟SSD与SSD异构镜像的磁盘阵列缓存方法

说明书

技术领域

本发明属于数据存储技术领域，更具体地，涉及一种虚拟SSD与SSD异构镜像的磁盘阵列缓存方法。 

背景技术

固态硬盘采用闪存作为存储介质，因此相对于传统磁盘，没有了磁头寻道的机械过程，其读写性能大大优于磁盘，尤其是随机的读写性能。将SSD引入存储系统中，从而大大提高了整个系统的性能。目前来看，SSD的容量也比一般磁盘要小许多，难以满足现在大量数据的应用情景。业界目前使用SSD主要作为分级存储介质，SSD缓存，相比传统的内存缓存，SSD可以提供更大的缓存空间，把经常访问的热数据存储在SSD中，把访问较少的冷数据存储在磁盘设备上。对于目前海量数据的存储需求，由于其中有大量的是冷数据，都将其存储在后端的磁盘设备上，通常采用磁盘阵列的形式组织起来。 

但是，单独SSD做缓存依然存在以下缺陷：首先，价格昂贵，而且随着容量的增大价格更加昂贵；其次，SSD的擦写次数有限，写入数据之前会完成擦除工作，相比普通磁盘，SSD的使用寿命更短，从而也造成了使用SSD系统的可靠性的问题。对于SSD作缓存可靠性的保证，可以采用写穿的方式实现，从而确保了SSD在数据磁盘中有数据备份。但是，采用写穿方式，写请求则会响应变慢，减小了SSD缓存高速的优势。 

另一种普遍的方式是采用另一SSD和原缓存SSD组成类似RAID1结构的双镜像方式，以保证可靠性，但这会导致整个系统成本大大增加。 

还有一种普遍的方式是简单采用普通磁盘做SSD的镜像，以保证可靠 性，然而，由于一般磁盘相比较SSD性能不好，此时，当写命中发生时，数据同时写入SSD和镜像磁盘，显然镜像磁盘会成为性能瓶颈，大大减小了SSD缓存高速的优势。 

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种虚拟SSD与SSD异构镜像的磁盘阵列缓存方法和系统，其目的在于，针对单独SSD做缓存的可靠性问题，双SSD镜像带来的成本开销问题，以及磁盘做SSD镜像带来的性能问题，提出了一种兼顾性能，可靠性和成本开销的方案。 

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种虚拟SSD与SSD异构镜像的磁盘阵列缓存方法，包括以下步骤： 

（1）将磁盘进行逻辑分区为两个部分，其中上半部分组成RAID0或RAID5结构作为虚拟SSD，用于备份真实SSD中脏数据，虚拟SSD采用日志写的方式，并设置有ram写缓存，下半部分根据用户需要组装成不同RAID结构，用作数据阵列，以存放冷数据； 

（2）建立数据盘和真实SSD缓存之间地址映射哈希查找表，设置计时器，用于定期地将虚拟SSD的ram写缓存中缓存的数据写入到虚拟SSD中； 

（3）接收来自上层文件系统的请求，对于读请求，当读请求不在真实SSD中命中时，从数据阵列中读取数据即可，当读请求在真实SSD中命中时，直接从真实SSD中读出该读请求对应的数据即可，对于写请求，当写请求不在真实SSD中命中时，直接将其写入数据盘中即可，当在真实SSD中命中时，把写请求对应的数据写入到真实SSD，并以日志写方式写入。 

优选地，步骤（3）包括以下子步骤： 

（3-1）接收来自上层文件系统的请求，并判断该请求是读请求还是写请求，如果是读请求则转入步骤（3-2），如果是写请求则转入步骤（3-7）； 

（3-2）根据该读请求的逻辑地址（Logical Block Address，简称LBA）对应的数据块块号在（2）中地址映射哈希查找表中进行查找，判断该表中 是否存储有该请求块号对应在真是SSD中块地址，如果存在，则表示该读请求对应的数据块存储在真实SSD中，并进入步骤（3-3），否则表示该读请求对应的数据块没有在真实SSD中缓存，然后转入步骤（3-4）； 

（3-3）从真实SSD中读取该读请求对应的数据块，并将该数据块返回给上层文件系统，过程结束； 

（3-4）从数据阵列中读取该读请求对应的数据块，并判断计时器是否达到规定的计时周期，若到达计时周期，表示需要进行数据阵列中热数据选取和真实SSD中冷数据淘汰，则进入步骤（3-5），否则进入步骤（3-6）； 

（3-5）根据数据淘汰算法选取真实SSD中变冷的数据淘汰到数据阵列中，同时作废虚拟SSD中的对应副本，并将数据阵列中变热的数据写入真实SSD中，然后进入步骤（3-6）； 

（3-6）将该读请求对应的数据块返回给上层文件系统，过程结束；