[发明专利]一种实现存储系统SSD缓存数据选择性升级的系统架构

摘要

本发明公开了一种实现存储系统SSD缓存数据选择性升级的系统架构，该系统架构采用数据选择性升级算法，将初次命中的数据块保存在一个名为候选升级队列的队列中，利用追踪每个候选升级队列中命中块的命中计数，当达到升级限值时，才会将命中的数据块从HDD硬盘缓存至SSD缓存中，从而实现延迟缓存数据，减少写操作，延长SSD寿命的目标；采用本发明的系统架构，能够保证SSD缓存数据的选择性升级，高效缓存数据，满足用户对高性能存储系统的诉求。

主权项

一种实现存储系统SSD缓存数据选择性升级的系统架构，其特征在于：该系统架构采用数据选择性升级算法，将初次命中的数据块保存在一个名为候选升级队列的队列中，利用追踪每个候选升级队列中命中块的命中计数，当达到升级限值时，才会将命中的数据块从HDD硬盘缓存至SSD缓存中，从而实现延迟缓存数据，减少写操作，延长SSD寿命的目标；该系统包括： 1）缓存数据查询模块； 2）候选升级数据查询模块； 3）候选升级数据处理模块； 4）升级限值统计模块； 5）数据迁移模块； 6）命中计数调整模块，其中：模块1）缓存数据查询模块，负责在缓存数据队列中查询所给数据块是否存在，如果存在，直接返回数据块在SSD缓存中的位置；若不存在，返回零；模块2）候选升级数据查询模块，负责在候选升级队列中查询所给数据块是否存在，如果存在，返回所给数据块的命中计数；若不存在，返回零；模块3）候选升级数据处理模块，负责将候选升级查询模块所给出的数据块命中计数增加并重新入队的操作；模块4）升级限值统计模块，统计升级限值，首先计算缓存数据队列中所缓存的所有数据块的平均命中数，计算公式为升级基本限值=数据块的命中总数/数据块的个数，升级基本限值是一个动态改变的值，做为数据升级的依据，此外，升级限值针对读取和写入分别有一个默认额外值，读取默认额外值小于写入默认额外值，最终的升级限值会判断读写情况，其值为升级基本限值和读写默认额外值的总和，只有命中计数大于等于该值的数据块才会被缓存至SSD缓存中；模块5）数据迁移模块，负责将数据块从HDD拷贝至SSD缓存中；模块6）命中计数调整模块，负责将候选升级队列中对应的数据块的命中计数的调整，是一个单独的线程，由用户指定时间进行，数据块命中计数调整值计算公式为当前命中计数‑减少值，减少值为候选升级队列所有数据块的平均命中数；若所计算结果小于等于0，则将该数据块的命中计数调整为1，保证命中计数的合理性；所述架构数据选择性升级整体流程如下：a、当有读写IO到来，调用模块1）查询该读写IO对应的数据块是否在SSD缓存中，若存在，直接返回数据块在SSD缓存中的位置；若不存在，返回零，说明该数据块有可能需要升级，需要调用模块2）；b、模块2）会根据读写IO对应的数据块在候选升级队列中查询是否存在，查询结束后会调用模块3）根据返回结果作相应处理；c、模块3）根据模块2）返回结果，若返回零，说明该数据块之前未命中过，要将该数据块加入到候选升级队列中，并将命中计数记为1；若返回非零，说明该数据块被命中过，返回值为该数据块的命中计数，并调用模块4）获取升级限值；d、模块3）判断该数据块是否该升级，若该数据块的命中计数小于升级限值，则将该数据块的命中计数加一并重新入队；若该数据块的命中计数大于等于升级限值，则将该数据块的命中计数加一，并调用模块5）；e、模块4）计算此时的升级基本限值，并判断该读写IO的类型，若为读操作，则返回升级基本限值和读取默认额外值的总和，并调用模块3）；若为写操作，则返回升级基本限值和写入默认额外值的总和，并调用模块3）；f、模块5）完成数据迁移，并将该数据块从候选升级队列删除，加入至缓存数据队列中。