[发明专利]一种存储系统的块设备数据缓存管理方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储和保护领域，尤其涉及一种存储系统的块设备数据缓存管理方法及系统。

背景技术

磁盘是现在计算机系统的非掉电易失的主要存储设备。虽然磁盘内部存储速度和外部接口速度不断提高，但是其存取速度仍然无法和内存相比，尤其是与随机存取速度相比。

为了提高存储容量和性能，通过独立磁盘冗余阵列(Redundant Array of Independent Disks，简记为RAID)技术可以将多个物理磁盘逻辑组合起来形成一个逻辑磁盘，但是其性能也远低于随机存取内存(RAM)。

这些物理磁盘、RAID逻辑磁盘都称为块设备，其特点是读写数据时必须以一个块大小为基本单元来进行，一般块大小为512个字节。

为了提高存储效率和数据访问速度，计算机系统采用数据缓存机制，把要写入的数据先写到内存中，后续再异步写回到块设备上；读取数据时先查看内存中是否已有有效数据，有则从内存上读取，否则从块设备读取并将数据存放到内存中。

这种数据缓存机制利用内存较高的随机存取性能提高了块设备的数据访问效率，不过也因此存在着如果系统突然断电则很可能丢失数据的缺陷和风险，因为内存中可能存在还未写回到块设备的“脏数据”。

为了克服这种缺陷，一些计算机系统包括计算机存储系统增加了后备电池模组(Battery Backup Unit，简记为BBU)。当系统突然断电时BBU持续给部分或者全部内存供电，保持这部分内存的数据。在BBU供电的这段时间内如果系统恢复供电，则可以识别BBU保护的内存中的块设备缓存数据，避免数据丢失。但如何管理BBU保护的内存，以及块设备如何进行缓存的技术，目前还没有得到较多的研究和较好的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服目前采用BBU对内存的保护以及BBU在块设备缓存中的应用还没有较为成熟的技术的不足。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种存储系统的块设备数据缓存管理方法，包括如下步骤：

存储系统的所有内存条都被后备电池模组(BBU)保护时，分配部分内存条用于块设备数据的掉电保护；

存储系统的部分内存条被BBU保护时，将被BBU保护的内存条用于块设备数据的掉电保护。

优选地，用于块设备数据的掉电保护的内存条包括多段物理地址连续的内存。

优选地，多段物理地址连续的内存中，第一段物理地址连续的内存设置有块设备信息区、数据单元信息区以及数据单元区，存储的块设备信息和数据包括超级块信息、块设备信息位图以及数据单元信息位图；其余段物理地址连续的内存设置有数据单元区，存储超级块信息。

优选地，每段物理地址连续的内存的超级块信息占据第一个物理页大小的存储空间，块设备信息位图起始位置紧邻存储超级块信息的位置之后，块设备信息位图大小大于支持的最大块设备数量/8个字节且和超级块信息的位置对齐。

优选地，块设备信息位图每一字位表示一个块设备信息结构是否有效。

优选地，块设备信息区紧邻块设备信息位图之后，块设备信息区的大小等于支持的最大的块设备数量与块设备信息大小的乘积且与超级块信息对齐。

优选地，数据单元信息位图每一个字位表示一个数据单元信息结构是否有效。

优选地，数据单元包含连续的整数的物理内存页。

本发明还提供了一种存储系统的块设备数据缓存管理系统，包括：

判断模块，配置为判断存储系统的所有内存条是否都被后备电池模组(BBU)保护；

设置模块，配置为存储系统的所有内存条都被后备电池模组(BBU)保护时，分配部分内存条用于块设备数据的掉电保护；否则，将被BBU保护的内存条用于块设备数据的掉电保护。

优选地，所述设置模块配置为用于块设备数据的掉电保护的内存条包括多段物理地址连续的内存。

与现有技术相比，本申请的实施例提供了一种在具有BBU保护内存的计算机系统尤其是存储系统上如何分配内存记录块设备信息、缓存数据信息的技术方案。本申请的实施例提供了一种具有BBU保护内存的计算机系统尤其是存储系统上恢复供电时如何重新识别数据的技术方案。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明