[发明专利]一种基于固态盘的磁盘缓存系统

摘要

本发明公开了一种基于固态盘的磁盘缓存系统，属于计算机数据存储系统中缓存系统技术领域，本发明所述磁盘缓存系统包括数据块元数据维护模块、固态盘数据块替换模块和脏数据块写回磁盘模块。本发明利用固态盘缓存提高了在大规模存储环境下磁盘数据的读写性能，具有较高的数据块读写命中率和缓存空间利用率，同时保证了在宕机重启情况下缓存的数据块是非易失的，减少了固态盘缓存设备由冷到热的收敛时间，能够解决现有计算机数据存储系统中缓存空间大小受限、缓存数据易失、缓存空间利用不充分的问题。

主权项

一种基于固态盘的磁盘缓存系统，其特征在于，所述系统包括数据块元数据维护模块、固态盘数据块替换模块和脏数据块写回磁盘模块，其中：所述数据块元数据维护模块，用于在使用固态盘作为磁盘缓存之前，在固态盘存储空间的头部开辟出一块固定大小的元数据存储区域，以保存各数据块的元数据；当把一个新数据块写入到缓存中时，用于生成该数据块所对应的元数据，并将该元数据写入到固态盘上的元数据存储区域中，同时用于在有需要时从元数据存储区域中读取任意数据块的元数据；所述固态盘数据块替换模块，用于判断缓存中是否有空闲数据块存储区域可以用来缓存新的数据块，如有则直接将新的数据块写入缓存中，如没有则需要根据替换算法将缓存中现有的一个数据块替换出去；如果被替换出缓存的数据块是一个脏块，在替换之前需要将脏块写回磁盘，避免出现数据的不一致性，最后将新的数据块写入缓存中的对应位置；所述脏数据块写回磁盘模块，用于定期将固态盘中的脏块写回磁盘，其中写回磁盘的时机基于两点：缓存内脏块数量是否超过脏块数阈值，以及各脏块的写回延时时间是否超过设定时间；如果缓存内脏块数量超过脏块数阈值，或者某些脏块的写回延时时间超过设定时间，则将缓存内的脏块集中写回磁盘，并更新各脏块的元数据信息。