[发明专利]动态容量缓存加速的SSD设备

权利要求书

1.一种动态容量缓存加速的SSD设备，其特征在于，包括：

存储器，被配置为包括多个存储子空间；

缓存器，被配置为包括多个缓存子空间，所述缓存子空间和所述存储子空间一一对应；

缓存执行器，被配置为，在读写存储单元时，根据该存储单元所属存储子空间对应的缓存子空间的必要容量、读峰值容量和写峰值容量为该存储单元分配对应的缓存单元，并将缓存单元的分配信息发送到缓存分配器；

缓存分配器，被配置为根据外部的缓存配置请求为至少一个存储子空间设置所对应的缓存子空间的总容量，以及必要容量、读峰值容量和写峰值容量的初始值，并且根据缓存子空间的总容量和所述缓存执行器提供的所述分配信息调整缓存子空间的必要容量、读峰值容量和写峰值容量。

2.根据权利要求1所述的动态容量缓存加速的SSD设备，其特征在于，还包括：元数据存储器，其中存储有：

用于记录每个存储子空间的元数据的存储子空间元数据结构，其中，每个存储子空间的元数据包括每个存储子空间中的存储单元的索引；

用于记录每个缓存子空间的元数据的缓存子空间元数据结构，其中，每个缓存子空间的元数据包括需求元数据、执行元数据和搜索代价数据结构；

用于记录每个存储单元的元数据的存储单元元数据结构，其中，每个存储单元的元数据包括该存储单元对应的缓存单元的索引以及该存储单元所属的存储子空间的索引；

用于记录每个缓存单元的元数据的缓存单元元数据结构，其中，每个缓存单元的元数据包括该缓存单元对应的存储单元的索引、该缓存单元所属的缓存子空间的索引以及该缓存单元的缓存状态数据结构。

3.根据权利要求2所述的动态容量缓存加速的SSD设备，其特征在于，所述缓存分配器进一步被配置为：

读取所述缓存子空间元数据结构中所有缓存子空间的元数据，并根据所述存储子空间对应的缓存子空间的缓存容量的配置请求计算出所述缓存子空间的总容量；

根据所述缓存子空间的缓存调整策略选项的配置请求，从所述缓存子空间的总容量中分配出必要容量、读峰值容量、写峰值容量、搜索范围、以及缓存执行策略选项；

将所述缓存子空间的缓存容量的配置请求、缓存调整策略选项的配置请求、总容量、必要容量、读峰值容量、写峰值容量、搜索范围、以及缓存执行策略选项记录在所述缓存子空间的需求元数据中。

4.根据权利要求2所述的动态容量缓存加速的SSD设备，其特征在于，所述缓存分配器进一步被配置为：

暂停所述存储子空间中所有存储单元和所述存储子空间对应的缓存子空间的所有缓存单元的操作；

为所述存储子空间配置对应的缓存子空间，并调整对应的缓存子空间的需求元数据；

根据调整后的需求元数据和对应的缓存子空间的执行元数据，在选定的调整时间内恢复由所述缓存执行器发起的涉及所述存储子空间和对应的缓存子空间的操作；

在所述选定的调整时间到达后，根据所述缓存调整策略选项的配置请求调整其余缓存子空间的需求元数据；以及

恢复所述存储子空间中所有存储单元和所述存储子空间对应的缓存子空间的所有缓存单元操作。

5.根据权利要求2所述的动态容量缓存加速的SSD设备，其特征在于，所述缓存执行器进一步被配置为：

读取该存储单元的元数据，如果存在对应的缓存单元则选择该缓存单元并更新该缓存单元的缓存状态数据结构，并且，更新该缓存单元所属的缓存子空间的执行元数据和搜索代价数据结构；

如果不存在对应的缓存单元，读取该缓存单元所属的缓存子空间的需求元数据和执行元数据，并计算搜索范围、搜索顺序和搜索结束条件；

在缓存单元元数据结构中，在所述搜索范围内，按照搜索顺序，在达到搜索结束条件前，计算每个待选缓存单元的搜索代价函数并记录于该缓存单元所属的缓存子空间的搜索代价数据结构；

选取搜索代价函数最小的缓存单元，并更新该存储单元的元数据、更新该缓存单元对应的原存储单元的元数据、和更新该缓存单元的元数据；

将该缓存单元所属的缓存子空间的搜索代价数据结构返回到所述缓存分配器。