[发明专利]一种基于SSD的缓存管理系统及方法

说明书

本发明提供一种基于SSD的缓存管理系统及方法，系统包括：客户端、机械硬盘存储模块、固态硬盘存储模块，以及用于对所述机械硬盘存储模块和固态硬盘存储模块进行数据存储管理的缓存管理模块，当数据节点读取数据时，通过解析文件标识，查找目标数据；本发明中采用无元数据的结构，减少了元数据更新带来的SSD磨损，提高了SSD存储空间的利用率，大大缩短了进程重启加载时间，减少了内存占用；在读文件时，只需通过文件File ID就可以快速定位到文件是否存在于SSD上，以及在SSD上的写入位置和长度，以最直接的方式获取到文件，节省了复杂的查找算法，从而大幅度提高了查找效率。

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种基于SSD的缓存管理系统及方法。

背景技术

传统的存储系统的存储资源一般只有机械硬盘(HDD)构成，在读IO密集型场景，磁盘往往会成为瓶颈。为了提升系统性能，减小请求响应时间、提高吞吐率等，大多存储系统采用在内存和普通的机械硬盘之间增加固态硬盘，作为二级缓存。固态硬盘(solid statedisk，简称SSD)是一种非易失性存储器，即可以保证数据断电不丢失，又可以提供比HDD更高的读写速度；但是固态硬盘的擦除次数有限，其寿命较HDD短。

针对SSD的以上特点，现有技术中的缓存管理方案大多为在写数据时，直接写入HDD；读数据时，需要统计数据热度，通过热度统计算法，将HDD中的冷数据回写到SSD中，就成了热数据；

但是，现有的存储方案存在以下问题：

1、采用统计热数据的方式，本身就具有滞后性。在冷数据还未成为热数据这段时间，多次读并未加速，在加载成为热数据之后，读的次数很少甚至不读的话，之后的读加速的实际意义不大。

2、统计数据热度，并将数据从HDD回写到SSD的过程，可能会增加磁盘读IO，会影响系统对外的瞬时读性能；

3、读SSD的前提，需要将SSD中数据与HDD中的数据映射关系加载到内存，或者是SSD元数据信息加载到内存，若数据粒度较小，数据量大，会导致内存占用高，程序重启再次加载耗时较长；

因此，需要一种适用于实时读取或准实时读数据且小IO密集型场景的存储方案，来解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种基于SSD的缓存管理系统及方法，以解决上述技术问题。

本发明提供的基于SSD的缓存管理系统，包括：

客户端、机械硬盘存储模块、固态硬盘存储模块，以及用于对所述机械硬盘存储模块和固态硬盘存储模块进行数据存储管理的缓存管理模块，所述机械硬盘存储模块包括一个或多个机械硬盘，所述固态硬盘存储模块包括一个或多个固态硬盘；

当数据节点读取数据时，通过解析文件标识，查找内存中是否有目标数据，所述文件标识包括固态硬盘索引和机械硬盘索引；

若内存中有目标数据，则直接返回数据；

若没有，则通过所述固态硬盘索引校验固态硬盘中是否存在，

如果固态硬盘中存在则从固态硬盘中读取数据；

如果固态硬盘中不存在则通过机械硬盘索引从机械硬盘中读取后，返回至客户端。

可选的，所述缓存管理模块预先在机械硬盘上根据写入数据生成机械硬盘索引；

当所述写入数据写入至固态硬盘时，根据固态硬盘中块的位置生成固态硬盘索引；

根据所述机械硬盘索引和固态硬盘索引，获取文件标识，并反馈至客户端。

可选的，所述固态硬盘索引包括文件所在的块信息和写入起始位置，所述块信息包括资源编号、块标识和偏移；所述机械硬盘索引包括文件的位置和长度。