[发明专利]一种面向非易失存储的页缓存方法

说明书

技术领域

本发明涉及服务器操作系统技术领域，具体地说是一种面向非易失存储的页缓存方法。

背景技术

随着云计算技术的不断发展和规模的壮大，人们对存储的要求越来越高，希望有高密度、高读写速度、低能耗的存储介质。现有的Linux的页缓存机制只支持对DRAM的使用，DRAM(Dynamic Random Access Memory)，即动态随机存取存储器，最为常见的系统内存。DRAM 只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新(refresh)一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。DRAM的结构可谓是简单高效，每一个bit只需要一个晶体管加一个电容。但是电容不可避免的存在漏电现象，如果电荷不足会导致数据出错，因此电容必须被周期性的刷新（预充电），这也是DRAM的一大特点。而且电容的充放电需要一个过程，刷新频率不可能无限提升（频障），这就导致DRAM的频率很容易达到上限，即便有先进工艺的支持也收效甚微。

所以，存在的弊端如下：

1、Linux的页缓存机制只支持对DRAM的使用；

2、现有基于DRAM的用于缓存页的区域容量小，能够预取和缓存的页面少，需要频繁进行I/O操作，降低系统性能。

而NVM（Non-volatile Memory，固定存储器，非易失存储器），具有非易失、按字节存取、存储密度高、低能耗、读写性能接近DRAM。基于新型非易失性存储器（统称为 NVM）的服务器系统逐渐引起人们的关注，如何利用NVM的密度高、容量大、速度快和能耗低的特点，成为基于非易失存储的服务器系统的关键问题。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供容量大、速度快、能耗低的一种面向非易失存储的页缓存方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种面向非易失存储的页缓存方法，在Linux操作系统中，将非易失存储器作为磁盘的缓存的页缓存方法。

进一步，优选的方法包括：

文件读取过程，单独划分非易失存储器作为磁盘的缓存，将文件预读的数据存储于非易失存储器的基树中；当接收目标页缓存读取指令时，根据所述指令查找目标页缓存，并根据查找结果将分页的信息复制到DRAM中；

文件写入过程，若分页数据被修改后，将分页置脏，把脏页数据写入非易失存储器中，当需要脏页回写时，把脏页数据缓存到非易失存储器，并把脏页数据复制到非易失存储器基树中的对应位置后，将非易失存储器中的数据，写入磁盘。

进一步，优选的方法为，所述的当接收目标页缓存读取指令时，根据指令查找目标页缓存，具体方法如下：

当接收目标页缓存读取指令时，根据所述指令，查找page_tree结构体；如果未命中，继续查找非易失存储器的基树；如果命中，把分页复制到DRAM中；如果未命中，从磁盘中读取目标页到DRAM中。

进一步，优选的方法为，所述的page_tree结构体中保存有address_space结构体，所述的address_space结构体中增加一个基树page_tree_nvm，所述的基树page_tree_nvm用于指向保存在非易失存储器中的页。

本发明还保护一种面向非易失存储的页缓存系统，包括文件读取模块和文件写入模块；

所述的文件读取模块，用于根据所述指令查找目标页缓存，并根据查找结果将分页的信息复制到DRAM中；

所述的文件写入模块，用于将数据被修改后的分页置脏，把脏页数据写入非易失存储器中，将非易失存储器中的数据，写入磁盘。

进一步，优选的结构为， 所述的文件读取模块包括存储单元、查找单元和复制单元；

所述的存储单元，用于划分非易失存储器作为磁盘的缓存，将文件预读的数据存储于非易失存储器的基树中；

所述的查找单元，用于当接收目标页缓存读取指令时，根据所述指令查找目标页缓存；

所述的复制单元，用于根据查找结果将分页的信息复制到DRAM中。

进一步，优选的结构为，所述的文件写入模块包括置脏单元、回写单元和磁盘写入单元；

所述的置脏单元，用于将数据被修改后的分页置脏，把脏页数据写入非易失存储器中；

所述的回写单元，用于把脏页数据缓存到非易失存储器，并把脏页数据复制到非易失存储器基树中的对应位置；

所述的磁盘写入单元，用于将将非易失存储器中的数据，写入磁盘。