[发明专利]管理高速缓存存储区的系统、方法和计算机可读介质

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储系统，更具体地，涉及采用基于闪存的数据高速缓存的数据存储系统。

背景技术

一些常规的计算系统采用非易失性存储器作为较慢的数据存储器(例如，磁盘存储介质、光盘存储介质或者可通过网络访问的一个或多个数据存储装置)的块级或文件级存储替代物，以改善计算系统和/或由计算系统执行的应用程序的性能。在这方面，由于与往来于较慢的存储装置相比，对于某些非易失性存储器(为简单起见，下面称为“高速缓存装置”)，可以明显较快地进行输入/输出(I/O)操作，因此，高速缓存装置的使用提供显著提高I/O操作的速率的机会。

已知结合数据缓存，以胜过数据存储管理器和存储阵列支持的数据存储系统的I/O性能地提高I/O性能。例如，在图1中例示的系统中，数据存储管理器10按照能够实现可靠的数据存储的方式，控制存储阵列12。主(计算机)系统14通过数据存储管理器10，将数据保存在存储阵列12中和从存储阵列12取回数据。即，按照应用程序或APP18工作的处理器16发出将数据写入存储阵列12或者从存储阵列12读取数据的请求。尽管为清楚起见，主机系统14和数据存储管理器在图1中被描述成单独的元件，不过，数据存储管理器10通常被物理体现为插入所述主机系统14的母板或底板中的卡。

这种系统可根据访问保存在存储阵列12的数据存储装置24、26、28和30中的某些数据的频率，来缓存数据。所述缓存数据或者“热”数据，例如，元素A被保存在基于闪存的存储器15的高速缓存模块22中。可在块级或者文件级，标识元素A。之后，诸如APP18之类应用程序关于“热”数据发出的请求由基于闪存的存储器15服务，而不是由数据存储系统服务。这种常规的数据缓存系统可缩放，并且只由基于闪存的存储装置15的容量限制。因而，填充基于闪存的存储装置15的整个容量要花费相当大量的时间。尽管可以指令基于闪存的高速缓存装置15缓存主机系统14频繁读取的数据项，不过跨基于闪存的装置15的重启，记忆哪些数据被缓存仍然是重要的。如果缺少关于主机系统14频繁需要哪些数据的信息，那么缓存数据的重建会花费大量的时间，在所述时间内，基于闪存的高速缓存装置15的性能和/或主机系统14的性能会受到影响，导致这种常规系统的用户可觉察到的应用性能的降低。

与数据存储管理器10通信的独立并且不同的高速缓存模块21可在配置成可靠地跨存储阵列12的存储元件24、26、28和30分发数据的处理步骤之前或期间，临时缓存数据元素B。

廉价(或独立)磁盘的冗余阵列(RAID)是一种通过能够从一个或多个存储装置的故障复原，来解决可靠性问题的常见数据存储系统。已知在RAID系统中结合数据缓存。在图1中例示的系统中，数据存储管理器10包括以块为单位缓存数据的RAID处理系统20，所述块可被称为读高速缓存块(RCB)和写高速缓存块(WCB)。WCB包括作为将数据保存在存储阵列12中的请求的一部分，主机系统14发送给数据存储管理器10的所述数据。响应来自主机系统14的这种写请求，数据存储管理器10将WCB缓存或临时保存在一个或多个高速缓存模块21中，随后向主机系统14返回确认消息10。在稍后的某个时间点，数据存储管理器10将缓存的WCB(一般连同其它先前缓存的WCB一起)传送给存储阵列12。RCB包含数据存储管理器10响应来自主机系统14的读取请求，频繁地从存储阵列12读取的数据。缓存频繁请求的数据比每次主机系统14请求数据时从存储阵列12读取该数据更高效，因为高速缓存模块21是与数据存储阵列12包含的那种存储器(例如，磁盘驱动器)相比，能够被更快速地访问的一种存储器，比如闪存。

发明内容

在例证实施例中，举例说明了管理高速缓存存储区，以便在重启操作之后，改善高速缓存等待时间的系统和方法的实施例。高速缓存等待时间是高速缓存控制器为恢复和确认保存在高速缓存中的数据元素的内容所用的时间。