[发明专利]在混合内存系统上用来保证数据一致性的检查点方法

说明书

本发明提供了一种在混合内存系统上用来保证数据一致性的检查点方法，包括步骤：空间划分步骤：划分预定大小的非易失性内存空间为LOG区域；存储LOG步骤：进行事务执行，将系统状态保存在LOG区域的LOG中；数据恢复步骤：对系统数据和用户数据进行恢复操作。利用DRAM和NVM的混合内存作为载体，通过Message Logging的技术保证了系统数据和用户数据的一致性，同时利用层次化的检查点，加快了检查点设置的速度，保证了系统的性能，利用LOG数据结构的START和END进行快速数据恢复。

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，具体地，涉及一种在混合内存系统上用来保证数据一致性的检查点方法。

背景技术

随着内存持久化技术的成熟，越来越多的非易失性内存(NVM，Non-VolatileMemory)投入使用。非易失性内存在处理大规模数据计算方面有着天然的优点，比如系统软件的元数据、应用程序数据以及高性能计算状态等各种类型的数据都可以被高效的持久化。但是持久化的数据操作也带来一个问题，乱序写是CPU和内存的固有属性，由于NVM的非易失特性，重启系统程序后数据仍然在内存中，乱序写将可能会导致程序发生执行上的逻辑混乱。

为了保证内存数据的一致性，普遍采用的一种有效的方法是检查点方法。目前，检查点方法一般是运用系统中的磁盘空间作为存储介质，采用Message Logging的形式对需要持久化的数据记录，当系统需要恢复时查询相应的LOG信息进行回滚。具体的，有以下三种实现方式：

1、程序驱动的检查点方法。根据应用程序透明度、同步机制、存储层级的不同，检查点方法有不同的实现方式。从应用程序的透明程度上来看，检查点方法可以分为程序自设置检查点和透明实现检查点两种方式。前一种方式中检查点需要存储用户自己定义的数据结构以用来做数据恢复，而后一种方式用户自己不需要做显式的错误恢复，但是存储代价会很大。

2、多层次的检查点方法。检查点数据可以存储在平行分布式文件系统中，例如Lustre，这样可以保证高效的IO操作。另外，也可以使用一种混合多层次的检查点存储方式。这种存储方式能够很好弥补传统的平行分布文件系统存储检查点的不足，它将检查点数据暂时存储在多个介质中，包括动态随机读取存储器、硬盘驱动器、固态硬盘以及平行分布文件系统中。通过各自的性质不同的存储介质能发挥不同的作用。

3、基于非易失性内存的检查点方法。以相变内存为代表的一系列非易失性内存具有比固态硬盘更快的速度，更优秀的随机读取性质以及更高的存储密度。能够提供持久化的容错机制。然后非易失性内存也存在一些固有的硬件不足，比如较慢的写速度、较低的带宽大小以及很高的写时浪费。非易失性内存的使用主要有以下两点：作为传统动态随机读取存储器DRAM的拓展，或者替代现有的硬盘来和传统动态随机读取存储器共同存在。

目前所使用的这些检查点方法都是针对特定的系统环境所设计，具有很大的局限性，当内存组织方式为动态随机读取存储器和非易失性内存的混合架构时，现有的方法都不能得到让人满意的处理方式。例如，当前的非易失性检查点方法为了解决带宽受限和写操作过慢的问题，经常采用提前写、写拷贝、shadow buffering等技术来平衡硬件和系统之间的差距。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种在混合内存系统上用来保证数据一致性的检查点方法。

根据本发明提供的一种在混合内存系统上用来保证数据一致性的检查点方法，包括步骤：

空间划分步骤：划分预定大小的非易失性内存空间为LOG区域；

存储LOG步骤：进行事务执行，将系统状态保存在LOG区域的LOG中；

数据恢复步骤：对系统数据和用户数据进行恢复操作。