[发明专利]面向容错的NVM持久化过程冗余信息的压缩方法和装置

说明书

本发明公开了一种面向容错的NVM持久化过程冗余信息的压缩方法及装置，本发明实施步骤包括分配写集合、地址队列以及多个值队列，在NVM中分配持久化日志保存区；在事务期间将所有持久化写操作信息写入写集合；扫描写集合，按照值的新旧对比情况分别加入相应的值队列，并按值队列依序加入地址队列；针对地址队列中的地址信息进行压缩使得一组相邻地址的相同部分被消除，将压缩后的地址信息写入地址记录；将各个值队列中所有元素的N位值的低X位写入值记录，从而将值的冗余信息消除。本发明能够减小持久化数据的大小，从而降低事务的持久化开销，达到提升持久化事务性能、延长NVM使用寿命的目的。

技术领域

本发明涉及计算机持久化存储器领域，具体涉及一种面向容错的NVM持久化过程冗余信息的压缩方法和装置，用于压缩持久化存储中的冗余信息以提高持久化存储器的写性能和寿命。

背景技术

近年来，随着计算机领域的高速发展，中央处理器CPU的处理能力得到了极大提升，而存储系统的性能提升却相对较小，传统的主存-辅存结构间存在巨大的性能鸿沟，已经成为计算机系统的性能瓶颈。

一方面，在传统的主存-辅存体系中，主存(一般为DRAM，Dynamic Random AccessMemory，动态随机存取存储器)通常具有容量小、速度快、易失(断电数据丢失)等特点；而辅存(磁盘、磁带、光盘、闪存)通常具有容量大、速度慢、非易失(断电数据不丢失)等特点。这样的体系很大程度上是由存储设备的硬件特性决定的，但其已经日渐不能满足现今的存储要求。比如内存数据库系统，将所有的海量数据常驻主存，辅存只做备份，这样可以有效提高性能，但是由于DRAM的易失性，一旦断电或者系统崩溃就可能造成数据丢失，因此需要采取各种容错的手段及时保存数据和保持数据的一致性，通常的方法是将数据周期性保存到辅存介质，而经常性的数据备份(从主存备份至辅存)会带来不小的性能损失。

另一方面，随着DRAM的技术工艺日渐接近极限，增加其速度和容量也越来越难。所以，业界也一直积极探索和研究新型存储材料、设备乃至新型的存储体系。NVM(Non-Volatile Memory，非易失存储器)，就是近年来备受关注的一类新型存储设备。

NVM通常具有字节粒度寻址、容量密度大、访问速度快、非易失(断电数据不丢失)等特点。NVM既具有主存的特征，又具有辅存的特征，也被称为Persistent Memory(PM，持久化内存)或者是Storage Class Memory(SCM，存储级内存)。在众多NVM技术中，PhaseChange Memory(PCM，相变内存)发展最快，最具代表性，其硬件特性如表1所示。

表1、PCM、DRAM硬件特性对比表。

NVM的出现和快速发展，给存储系统带来的新的机遇和变革。在如图1(a)所示现有体系结构的基础上，NVM既可以替代传统存储结构中的磁盘、闪存等成为快速辅存如图1(b)所示；也可以替代DRAM成为主存如图1(d)所示；甚至可以和DRAM共存形成混合主存如图1(c)所示。其中，如图1(c)所示的混合主存结构是当前业界研究的热点。