[发明专利]一种基于数据块图谱的固态盘缓存优化方法和系统

权利要求书

1.一种基于数据块图谱的固态盘缓存优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)接收来自于客户端的数据块操作请求，并判断该数据块操作请求是读请求还是写请求，若为读请求则转入步骤(2)，若为写请求则转入步骤(7)；

(2)判断该读请求对应的数据块是否在缓存中命中，如果是则转入步骤(6)，否则转入步骤(3)；

(3)从硬盘获取该读请求对应的数据块，并判断缓存的空间是否已满，如果是则转入步骤(4)，否则进入步骤(6)；

(4)判断预先在缓存中建立的数据块重要度列表中是否存在该读请求对应的数据块，如果是则进入步骤(5)，否则进入步骤(6)；

(5)判断该读请求对应的数据块在该数据块重要度列表中的重要度是否大于或等于阈值α，如果是则进入步骤(6)，否则过程结束；

(6)直接将从硬盘获取的该数据块放入缓存中，并删除该缓存的LRU队列尾部的数据块，将获取的该数据块插入该LRU队列的头部，然后过程结束；

(7)判断该写请求对应的数据块是否在缓存中命中，如果是则转入步骤(12)，否则转入步骤(8)；

(8)判断缓存的空间是否已满，如果是则转入步骤(9)，否则进入步骤(11)；

(9)将该写请求对应的数据块存储在硬盘中，并判断预先在缓存中建立的数据块重要度列表中是否存在该写请求对应的数据块，如果是则进入步骤(10)，否则进入步骤(11)；

(10)判断该写请求对应的数据块在该数据块重要度列表中的重要度是否大于或等于阈值α，如果是则进入步骤(11)，否则过程结束；

(11)直接将写请求对应的数据块放入缓存中，并删除该缓存的LRU队列尾部的数据块，将获取的该数据块插入该LRU队列的头部，然后过程结束；

(12)使用该写请求对应的数据块替换其在缓存中所命中的数据块，将该写请求对应的数据块存储在硬盘中，并删除该缓存的LRU队列尾部的数据块，将写请求对应的数据块插入该LRU队列的头部，然后过程结束。

2.根据权利要求1所述的固态盘缓存优化方法，其特征在于，步骤(4)中的数据块重要度列表是通过以下步骤建立的：

(4-1)采集硬盘的I/O原始数据，将I/O原始数据转换为多个数据块，每个数据块都具有块ID，所有数据块形成块访问序列；

(4-2)利用滑动窗口技术挖掘块访问序列中的块访问关系，并利用Dice系数获取该块访问关系的关联强度，以构建数据块图谱，其中数据块是该数据块图谱中的顶点，块ID是该数据块图谱中顶点的索引，块访问关系是数据块图谱中的边，关联强度是各个边的权值；

(4-3)根据图排序算法对步骤(4-2)得到的数据块图谱进行迭代计算，直到该数据块图谱中所有顶点的重要度的变化幅度均小于预设阈值ε为止，从而得到所有顶点的重要度，其共同构成数据块重要度列表。

3.根据权利要求2所述的固态盘缓存优化方法，其特征在于，步骤(4-2)中各个边的权值d是采用以下公式计算：

其中b_ij表示数据块图谱中构成边的顶点i和顶点j同时出现在同一个滑动窗口中的总次数，b_i为顶点i出现在滑动窗口中的总次数，b_j为顶点j出现在滑动窗口中的总次数，且有i∈[1,n]，j∈[1,n]，n表示数据块的总数。

4.根据权利要求3所述的固态盘缓存优化方法，其特征在于，对根据图排序算法对步骤(4-2)得到的数据块图谱进行迭代计算包括以下子步骤：

(4-3-1)计算数据块图谱中与顶点i连接的一个顶点j对顶点i的影响度；

(4-3-2)根据步骤(4-3-1)计算得到的影响度获取顶点i的重要度；

(4-3-3)针对数据块图谱中的所有顶点而言，根据步骤(4-3-2)得到的顶点i的重要度建立迭代方程，并利用该迭代方程对每个顶点的重要度进行更新；

(4-3-4)判断更新后的每个顶点m的重要度是否满足结束条件，如果满足则过程结束，从而得到所有顶点的重要度，其共同构成数据块重要度列表，否则重复上述步骤(4-3-3)的迭代过程，直到满足结束条件为止，从而得到所有顶点的重要度，其共同构成数据块重要度列表，其中m∈[1，n]。