[发明专利]一种基于固态盘阵列和缓存的数据处理方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于固态盘阵列和缓存的数据处理方法及装置，包括：接收写请求，指示固态盘和缓存写入所述写请求对应的数据；通过哈希表指示所述缓存中存储的每个芯片最后一次写入的数据；当所述缓存被写满时，优先替换第一条带在所述缓存中的数据块，所述第一条带在所述缓存中的包括的数据块最多，当所述第一条带被替换时，指示所述芯片计算所述第一条带的校验信息并将该校验信息写入所述芯片中；当有芯片失效时，通过所述哈希表恢复该失效芯片中最后一次写入的数据，通过未失效芯片中的数据和校验信息恢复失效芯片中对应逻辑地址上的数据。本发明通过缓存延迟校验块更新，改善芯片阵列小写性能和擦除次数问题。

技术领域

本发明属于计算机存储技术领域，更具体地，涉及一种基于固态盘阵列和缓存的数据处理方法及系统。

背景技术

传统磁盘由于受到机械特性的限制，读写速度的提升已经发展到了瓶颈。新型电子存储设备固态盘的具有很好的读写性能，但是固态盘的容量小、擦写次数有限。独立冗余磁盘阵列(Redundant Array of Independent Disks，RAID)技术把多块独立的物理硬盘按不同的方式组合起来形成一个大容量、高性能逻辑硬盘。RAID根据容错能力和数据布局的不同可以分为不同的阵列级别(RAID Levels)。RAID5是RAID Levels中最常用的一种级别。为了提升单个固态盘的性能和可靠性，很多研究在固态盘内部使用RAID技术，将内部的芯片组成阵列。

RAID5阵列具有高性能和高可靠性，但是它存在着“小写”性能问题。RAID5处理一次“小写”请求时，需要2次读请求和2次写请求来完成用户的请求。因此，RAID5的“小写”性能很差。同时，由于异地更新方式的影响，单个固态盘的随机写性能很差。所以，在固态盘内部使用芯片组成RAID5阵列时，需要特别考虑小写请求的处理。在RAID5中每次写请求都需要更新校验块，因此，校验块会被频繁地更新。而固态盘芯片的擦写次数有限，所以，在固态盘内使用RAID5技术还需要注意校验块的频繁更新问题。

现有研究为了缓解“小写”问题和校验块频繁擦除次数问题，在固态盘内增加一个非易失性缓存，通过存放部分校验信息，来延迟芯片阵列中校验块的更新，达到提升“小写”性能和减少对校验块擦除次数的目的。如果一个数据块被更新时，在缓存中有对应的部分校验信息，为了计算新的部分校验信息，上述方法需要读取芯片阵列中的一些数据。该研究忽略了真实负载局部性原理，一个数据块被更新时，在不久将来会被再次更新，这种情况下，上述方法就会产生很多额外的读请求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有技术由于更新数据块在缓存中有对应校验信息而带来的额外读操作的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于固态盘阵列和缓存的数据处理方法，包括：

接收写请求，指示固态盘和缓存写入所述写请求对应的数据，所述固态盘包括多个芯片组成的阵列，所述多个芯片用于承载多个条带，每个条带包括的多个候选写入数据位置分散在所述多个芯片，每个条带包括的多个候选写入数据位置的逻辑地址相同，所述固态盘中前后两次写入的逻辑地址相同的数据采用异地更新策略写在不同的芯片中，所述缓存中前后两次写入的同一个芯片的数据采用本地更新策略写入相同的位置；通过哈希表指示所述缓存中存储的每个芯片最后一次写入的数据；当所述缓存被写满时，优先替换第一条带在所述缓存中的数据块，所述第一条带在所述缓存中的包括的数据块最多，当所述第一条带被替换时，指示所述多个芯片计算所述第一条带的校验信息并将该校验信息写入所述多个芯片中；当有芯片失效时，通过所述哈希表恢复该失效芯片中最后一次写入的数据，通过未失效芯片中的数据和校验信息恢复失效芯片中对应逻辑地址上的数据。

其中，所述固态盘内部使用RAID技术。