[发明专利]一种基于RAID缓存状态的落盘方法及系统

说明书

本发明提出了一种基于RAID缓存状态的落盘方法及系统，其中，方法包括：响应于接收到主机的写请求，查找写请求中的数据在缓存中的命中情况，为未命中的数据分配缓存空间并写入；根据写请求中的目标逻辑块更新条带冷热数据表；更新全局门限及虚拟盘门限；响应于缓存中的数据达到全局门限或对应条带下的虚拟盘达到虚拟盘门限，基于条带冷热数据表发起落盘操作；根据冷条带内的有效数据数量采用读更新写方式或读构造写方式进行数据落盘。本发明以条带为单位进行冷热数据管理，降低了软件管理缓存的复杂度与性能需求，同时能够最大限度的进行RCW(读构造写)，提高了磁盘带宽的利用率。使用硬件进行缓存数据查找提高了缓存管理的性能。

技术领域

本发明涉及RAID存储技术领域，尤其涉及一种基于RAID缓存状态的落盘方法及系统。

背景技术

随着互联网技术的发展，对数据存取的性能与可靠性需求越来越高。RAID将多个独立硬盘组合为一个阵列，通过对数据的合理分布及冗余校验，提供了对外并行读写数据的性能以及能力范围内的数据恢复能力。近年来，云存储、人工智能等新兴应用对存储系统的性能提出了更高的要求，然而硬盘(尤其是磁盘HDD)已经无法支撑业务性能需求，在RAID控制器和硬盘之间增加缓存已成为必然。对缓存的管理维护，会对存储系统性能产生巨大的影响。如何针对RAID系统的特点设计一种高效的缓存管理方法是本领域内所亟需的。

发明内容

为解决上述技术问题，在本发明的第一方面，提出了一种基于RAID缓存状态的落盘方法，所述方法包括：响应于接收到主机的写请求，查找所述写请求中的数据在缓存中的命中情况，为未命中的数据分配缓存空间并写入；根据所述写请求中的目标逻辑块更新条带冷热数据表；更新全局门限及虚拟盘门限；响应于所述缓存中的数据达到所述全局门限或对应条带下的虚拟盘达到所述虚拟盘门限，基于所述条带冷热数据表发起落盘操作；根据冷条带内的有效数据数量采用读更新写方式或读构造写方式进行数据落盘。

在一个或多个实施例中，本发明的一种基于RAID缓存状态的落盘方法还包括：通过对缓存的硬件设计实现缓存查找功能、全局门限及虚拟盘门限管理功能以及条带信息管理功能；通过对缓存的软件设计维护所述条带冷热数据表以及基于所述冷热数据表的数据落盘功能。

在一个或多个实施例中，本发明的一种基于RAID缓存状态的落盘方法还包括：将写请求的目标逻辑块所涉及的条带加入条带环形队列；为所述条带配置参考行标志以及参考列标志，其中，参考行标志的每一位有效位表明对应子条带内的数据是否均为有效数据，参考列标志的每一位有效位表明对应子条带下的组成所述缓存的对应数据盘中是否存在效数据。

在一个或多个实施例中，根据所述写请求中的目标逻辑块更新条带冷热数据表，包括：从所述条带环形队列中获取条带信息；通过条带信息中的虚拟盘号和条带号计算哈希值，并在对应的哈希表中查找对应的条带信息块；当在所述哈希表中未查找到所述条带信息块时，向所述哈希表中插入新的条带信息块，并将对应的条带信息更新到该条带信息块中以及将该条带信息块插入到所述条带冷热数据表的表头；当在所述哈希表中查找到所述条带信息块时，将对应的条带信息更新到条带信息块中，并将该条带信息块插入到所述条带冷热数据表的表头。

在一个或多个实施例中，响应于所述缓存中的数据达到所述全局门限或对应条带下的虚拟盘达到所述虚拟盘门限，基于所述条带冷热数据表发起落盘操作，包括：对被判断为冷条带的一个或多个条带的存在于缓存中的数据进行落盘操作。

在一个或多个实施例中，更新全局门限及虚拟盘门限，包括：响应于每向缓存中的对应逻辑块中写入数据，为对应所述逻辑块的虚拟盘门限计数加1，并为全局门限计数加1。

在一个或多个实施例中，本发明的一种基于RAID缓存状态的落盘方法还包括：使用多级比较器对虚拟盘缓存的占用情况进行比较，输出缓存占用率最大的虚拟盘号。