[发明专利]一种降低固态盘存储系统写性能抖动的缓存方法及系统

说明书

本发明公开了一种降低固态盘存储系统写性能抖动的缓存方法：S1、在新写请求到达缓存系统时，将该新写请求数据存储至匹配的缓存簇；S2、基于该新写请求数据生成指纹信息，且将所述指纹信息与目标指纹库进行匹配，并根据匹配结果判断本次新写请求的操作类型；S3、根据本次新写请求的操作类型选择该新写请求数据在其所在缓存簇写回闪存时的处理方式。本发明通过指纹库技术，尽可能的选择更新数据页较多的簇写回闪存，并在原数据块所在存储单元空闲时，对原数据块执行垃圾回收，提高缓存空间利用率的同时降低了缓存中频繁更新数据写回闪存产生的大量无效数据页，减少了垃圾回收操作，降低固态盘写性能抖动。

技术领域

本发明涉及缓存优化方法技术领域，尤其涉及一种降低固态盘存储系统写性能抖动的缓存方法及系统。

背景技术

固态盘作为一种新型存储设备，近年来已经被广泛应用于各类消费电子设备中作为存储介质。随着闪存固态盘的广泛应用，由其存储介质本身的物理特性带来的问题日益显现。写前擦除特性带来的异地更新操作会损耗固态盘性能和寿命。闪存固态盘在写入数据之前需要首先对存储空间进行擦除操作，因此当固态盘里的数据需要更新时，需要将更新后的数据写入到已经完成擦除的数据块中，然后将其所对应的原数据置为无效，当闪存固态盘内部存储容量达到一定阈值时，对无效数据空间进行回收操作，这一过程称为垃圾回收。垃圾回收主要由待擦除块内有效数据页的重写操作以及无效数据块的擦除操作两部分组成，待擦除块内有效数据页的重写操作可能会与外部新写请求争用总线，等到重写操作完成后外部新写请求才能被响应，这就造成外部新写请求性能抖动，大大增加了用户新写请求的响应时间；此外，闪存固态盘的擦除时间要远高于读写时间，这也再次增加了垃圾回收的时间开销。交易型存储系统写性能抖动引起较大的响应延迟是不允许的，较大的写性能抖动对交易型存储系统是致命的。而固态盘上的缓存系统可以有效降低垃圾回收对用户响应时间的影响。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种降低固态盘存储系统写性能抖动的缓存方法及系统。

本发明提出的降低固态盘存储系统写性能抖动的缓存方法，包括以下步骤：

S1、在新写请求到达缓存系统时，将该新写请求数据存储至匹配的缓存簇；

S2、基于该新写请求数据生成指纹信息，且将所述指纹信息与目标指纹库进行匹配，并根据匹配结果判断本次新写请求的操作类型；

S3、根据本次新写请求的操作类型选择该新写请求数据在其所在缓存簇写回闪存时的处理方式。

优选地，步骤S1具体包括：

在新写请求到达缓存系统时，根据新写请求的数据页地址在缓存系统中查找是否有存储数据页地址范围包含该新写请求数据页地址的缓存簇，若有，将该新写请求数据存储至该缓存簇中，若没有，在缓存系统中申请一个缓存空间形成缓存簇，且将该新写请求数据存储至该缓存簇中，并在目标指纹库中构建一个目标指纹库单元，且将上述缓存簇对应的闪存数据块中所有数据页指纹信息存储至上述目标指纹库单元。

优选地，步骤S2中，所述目标指纹库包括多个目标指纹库单元，每一个目标指纹库单元内存储有闪存中一个闪存数据块包含的所有数据页的指纹信息。

优选地，步骤S2具体包括：

基于该新写请求数据生成指纹信息，并将所述指纹信息与目标指纹库进行匹配，若在目标指纹库中没有找到与该新写请求相同逻辑地址数据页的指纹信息，判定本次新写请求为新写操作，若在目标指纹库中找到与该新写请求相同逻辑地址数据页的指纹信息且两者内容字段指纹信息匹配成功，判定本次新写请求为重复写操作，若在目标指纹库中找到与该新写请求相同逻辑地址数据页的指纹信息且两者内容字段指纹信息匹配不成功，判定本次新写请求为更新操作。

优选地，步骤S3具体包括：

根据本次新写请求的操作类型选择该新写请求数据在其所在缓存簇写回闪存时的处理方式：