[发明专利]一种基于代价的闪存数据库缓冲区置换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种缓冲区置换方法，特别是关于一种基于代价的闪存数据库缓冲区置换方法。

背景技术

典型的计算机系统包含两层存储器，分别是主存(缓冲区)和辅存(外部存储介质，如磁盘或者SSD)。缓冲区的存取速度远快于辅存，二者一般使用相同大小的数据页。

当系统需要操作一个数据页时，缓冲区算法需要按照如下步骤为系统准备所需的数据页：

(1)检查请求页是否在当前缓冲区中。

(2)若请求页在当前缓冲区中，则直接取得所需数据，结束。

(3)否则按照某种策略选择一个置换页。

(4)若置换页为只读页，则直接读入请求页；否则首先将置换页的

内容写回外存，然后读入请求页。

其中前两步都可通过0(1)代价完成，因此，处理一个请求页的代价由第(3)步的CPU代价和第(4)步的外存操作代价组成。

对于第(3)步操作，虽然一般情况下CPU操作代价相对于外存操作来说较小，实际当中，尤其是在出现频繁换页的情况下，如果第(3)步的操作代价太高的话，将会影响到系统性能。

对于第(4)步的外存IO操作，假设(i)缓冲区中无空闲空间放置新的请求页，(ii)数据页访问序列为：r₁，r₂，...，r_N，其中发生页缺失的序列是：r′₁，r′₂，...，r′_M(M≤N)，(iii)访问r₁(1≤i≤N)的IO代价为则处理整个数据页访问序列的外存IO操作代价如公式(1)所示。

CTotal=Σi=1NCri---(1)]]>

第(4)步操作的目标就是最小化访问n个数据页的IO总代价，当请求页r在缓冲区中时，可以直接得到，这时，访问外存的IO代价为Cr＝0，因此，公式(1)可以简化为如下的公式(2)。

CTotal=Σj=1MCr′j---(2)]]>

假设M次页缺失对应的M个置换页中，有M′个数据页在缓冲区进行了修改，从缓冲区写回外存的代价用C_W表示，从外存读入缓冲区的代价用C_R表示。相应的，磁盘上的操作代价用和表示，而闪存上的操作代价用和表示。对于磁盘来说，已有方法[3-9]的基本假设是磁盘的读写代价相同，即公式(2)变为公式(3)，其中和统一用C表示。