[发明专利]一种面向SSD的非易失缓存方法

摘要

本发明涉及一种面向SSD的非易失缓存机制。通过将SSD划分出一块大的缓冲区，小的随机写请求首先写到小的RAM buffer，然后当RAM buffer写满之后，将这些写请求一起以日志的形式顺序写入到缓冲区，然后后台将缓冲区的数据写回到数据区，这样能有效提高SSD的随机写入性能，缓存机制同样会对读干扰问题进行优化，这其中的缓存机制包括：I/O检测算法，过滤掉顺序和大块的I/O；一种面向数据区的垃圾回收策略，使缓存的写也能顺序的写入数据区，同时对缓存区中剩余的数据也以一种顺序的方式再次写入缓存；同时为了解决SSD读干扰问题，发明了一种读缓存策略；最终实现一个基于device mapper的日志结构的SSD缓存SSD系统。

主权项

1.一种面向SSD的非易失缓存方法，首先将SSD划分出一块大的缓冲区，小的随机写请求首先写到小的RAM buffer，然后当RAM buffer写满之后，将这些写请求一起以日志的形式顺序写入到缓冲区，然后后台将缓冲区的数据写回到数据区，其特征在于，具体的步骤为：（1）、上层的写请求首先经过I/O顺序检测，缓存随机的I/O到内存中小块的RAM buffer中；（2）、RAM buffer写满之后，将这些写一起顺序日志的形式顺序写入到SSD缓冲区；（3）、缓冲区在空闲的时候或者缓存的数据达到一定的阈值的时候，通过工作队列按照面向数据区的垃圾回收策略写回到数据区；（4）、如果上层是读请求，则根据读缓存策略对读请求进行处理；非易失缓存机制包括I/O检测算法、面向数据区的垃圾回收策略及读缓存策略，所述I/O检测算法过滤掉顺序和大块的I/O；所述面向数据区的垃圾回收策略使缓存的写也能顺序的写入数据区，同时对缓存区中剩余的数据也以一种顺序的方式再次写入缓存；所述读缓存策略解决SSD读干扰问题，所述读缓存策略具体为：通过将散落在数据区频繁被读取的数据以日志的方式顺序写入到相对较小的缓存区之中，这样对原来的数据起到保护作用；与此同时，缓存在小区域的读数据，由此而触发的随机更新也会减少，从而减少更新次数，具体流程为：（4.1）检查缓存映射表：当前读请求到来的时候，首先检查内存中的映射表，检测该读请求是否命中；（4.2）如果读请求命中，从相应的缓冲区读取数据并返回；（4.3）如果读请求没命中，从数据区读取数据并返回，同时将该读请求写入到缓冲区。