[发明专利]一种存储系统中缓存数据的置换方法、系统及存储系统

说明书

技术领域

本发明涉及存储技术领域，特别是涉及一种存储系统中缓存数据的置换方法、系统及存储系统。

背景技术

在存储系统中，缓存空间中的缓存数据会不断地插入新的数据，相应的置换出已缓存的数据。现有技术中，一般采用LRU(Least recently used，最近最少使用)置换算法来置换缓存空间中的缓存数据。请参照图1，图1为现有技术中的一种LRU置换算法的原理图。图1采用一个链表保存缓存数据，新插入的数据会插入到链表的头部，每当缓存命中(即缓存数据被访问)时，则将该命中的缓存数据移到链表头部，当链表满的时候，将链表尾部的缓存数据淘汰掉。但是，LRU置换算法只考虑了时间的因素，导致热点数据(访问热度较高，即命中次数较多的缓存数据)被频繁地置换出去，从而造成了IO(Input/Output，输入/输出)访问性能的抖动问题，降低了系统的访问效率。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种存储系统中缓存数据的置换方法、系统及存储系统，不仅考虑了时间的因素，而且考虑了缓存数据的命中次数，将命中次数多的缓存数据移动至更高级的队列，使得热点数据置换出去的频率降低，从而避免了IO访问性能的抖动问题，提高了系统的访问效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种存储系统中缓存数据的置换方法，包括：

预先将存储系统的缓存空间划分为N个缓存模块，当N个所述缓存模块中存在命中的缓存模块时，累计命中的所述缓存模块的命中次数，其中，N为大于1的整数；

将命中的所述缓存模块插入预设好每级队列长度的M级队列，其中，将首次命中的缓存模块插入第一级队列，每级所述队列均按照LRU置换算法进行入队操作和出队操作，并当第i级队列中存在再次命中的缓存模块时，根据预设的命中分级规则判断该缓存模块是否满足启动至第i+1级队列的条件，如果是，则将该缓存模块移动至所述第i+1级队列，如果否，则将所述第i级队列按照所述LRU置换算法进行队列调整，M为大于1的整数，i为正整数且i＜M。

优选地，所述命中分级规则具体包括：

将再次命中的所述缓存模块的命中次数代入命中分级关系式log₂(hit_count)，其中，hit_count为命中次数；将所述命中分级关系式的计算结果取整数部分，当所述整数部分的取值等于i+1时，则该缓存模块满足启动条件。

优选地，所述将存储系统的缓存空间划分为N个缓存模块的过程具体为：

将存储系统的缓存空间按照内存页的粒度划分为N个缓存模块。

优选地，该方法还包括：

预设N个数据元素组成的数组，其中，N个所述数据元素相应的包括N个所述缓存模块中的缓存数据及命中次数。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种存储系统中缓存数据的置换系统，包括：

累计单元，用于预先将存储系统的缓存空间划分为N个缓存模块，当N个所述缓存模块中存在命中的缓存模块时，累计命中的所述缓存模块的命中次数，其中，N为大于1的整数；

分级单元，用于将命中的所述缓存模块插入预设好每级队列长度的M级队列，其中，将首次命中的缓存模块插入第一级队列，每级所述队列均按照LRU置换算法进行入队操作和出队操作，并当第i级队列中存在再次命中的缓存模块时，根据预设的命中分级规则判断该缓存模块是否满足启动至第i+1级队列的条件，如果是，则将该缓存模块移动至所述第i+1级队列，如果否，则将所述第i级队列按照所述LRU置换算法进行队列调整，M为大于1的整数，i为正整数且i＜M。

优选地，所述命中分级规则具体包括：

将再次命中的所述缓存模块的命中次数代入命中分级关系式log₂(hit_count)，其中，hit_count为命中次数；将所述命中分级关系式的计算结果取整数部分，当所述整数部分的取值等于i+1时，则该缓存模块满足启动条件。

优选地，所述累计单元具体用于将存储系统的缓存空间按照内存页的粒度划分为N个缓存模块，当N个所述缓存模块中存在命中的缓存模块时，累计命中的所述缓存模块的命中次数；其中，N为大于1的整数。

优选地，该系统还包括：

组织单元，用于预设N个数据元素组成的数组，其中，N个所述数据元素相应的包括N个所述缓存模块中的缓存数据及命中次数。