[发明专利]一种非易失性存储介质的数据处理方法和计算机存储介质

说明书

一种非易失性存储介质的数据处理方法和计算机存储介质，初始化步骤完成后，根据用户的指令进行并发的数据插入、数据查询、数据删除和数据更新步骤，并发的顺利执行由自旋锁来保证。数据插入和数据删除步骤中如果需要改变哈希表大小，则触发调整哈希表大小步骤，当哈希表大小调整完后，继续执行数据插入和数据删除步骤。当用户发出结束访问指令时，进入结束步骤。本发明减少对哈希表的级联写入并有效地解决哈希冲突，同时减少调整哈希表大小操作时需要移动的数据，减少频繁写入时调整哈希表大小操作执行的次数，进而提高非易失性存储介质的寿命，保证数据一致性的同时提高哈希索引结构在非易失性存储介质上的性能。

技术领域

本发明涉及计算机数据存储领域，特别是一种非易失性存储介质的数据处理方法和计算机存储介质。

背景技术

目前，非易失性内存(也称为持久性内存)逐渐商业化，例如傲腾持久性内存已经推出市场，非易失性内存的特性也逐渐被大家熟悉；由于其具有非易失性、字节寻址、高密度等特性，非易失性内存将成为下一代内存系统的主要组成部分。虽然非易失性内存可以通过内存总线使用装载指令和存储指令同中央处理器直接交换数据，但是由于非易失性内存具有有限的写持久性以及不对称的读写性能，因此在其上面设计数据结构会面临许多问题。

如今，关于基于树的索引结构在非易失性内存上的改进已经有了很多研究，例如B树、日志结构合并树等，还有一小部分研究针对的是基于哈希的索引结构。由于哈希索引结构的查找时间是常量，因此被广泛地应用于内存中。但是非易失性内存有着比普通内存更复杂的特性，因此针对非易失性内存设计哈希索引结构时应该充分考虑这些特性。

相对于普通内存，非易失性内存的写持久性更长、写延迟更高，而且具有读写非对称性即写性能弱于读性能，因此当非易失性内存采用传统哈希方法(例如链式哈希、布谷鸟哈希和跳房子哈希)时，解决哈希冲突时会引起级联写入，性能会大幅下降。所以针对非易失性内存，如何解决哈希冲突时导致的级联写入成为一个关键的问题。以往的一些在非易失性内存上对哈希索引的研究，例如路径哈希，分层哈希和缓存敏感的扩展哈希，都解决了级联写入的问题，但是它们的写入和哈希表大小的调整操作仍然会带来巨大的开销。

哈希表的大小可以随着数据量的变化而动态调整。数据频繁插入时，哈希表的负载因子(即哈希表利用率)会变得越来越大，当负载因子到达顶点时，哈希表不能再插入任何数据，因此需要调整哈希表的大小以容纳更多的数据。调整哈希表大小的操作通常包括将旧哈希表的数据重新哈希并移动到新哈希表中，这些操作会带来巨大的开销，同时也会堵塞哈希表的其他操作。虽然有效解决哈希冲突可以推迟调整哈希表大小操作的时间，但是仍然不能解决调整哈希表操作带来的昂贵开销。

现有的一些哈希方法在调整哈希表大小时尽可能地移动更少的旧哈希表中的数据，例如分层哈希方法每次调整哈希表大小操作只需要移动三分之一的数据，因此降低了调整哈希表大小操作的开销；但是分层哈希方法仍然会频繁地进行调整哈希表大小的操作，因为新生成的哈希表只是旧哈希表的两倍。

另一方面，非易失性内存上的数据会产生一致性问题，即当故障发生时产生的数据丢失或者数据不完整的现象。解决数据一致性问题需要使用昂贵的日志操作，即先把旧数据或者要更新的数据写入到非易失性内存中，然后再进行正常的写入或者更新操作，在非易失性内存上进行日志操作毫无疑问会带来巨大的开销，同时会降低其寿命。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种非易失性存储介质的数据处理方法和计算机存储介质，减少对哈希表的级联写入并有效地解决哈希冲突，同时减少调整哈希表大小操作时需要移动的数据，减少频繁写入时调整哈希表大小操作执行的次数，进而提高新型存储介质的寿命，保证数据一致性的同时提高哈希索引结构在非易失性存储介质上的性能。

本发明采用如下技术方案：

一种非易失性存储介质的数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：