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为了改进I/O性能而压制数据高速缓存速率的方法技术

技术编号:10311246 阅读:149 留言:0更新日期:2014-08-13 14:19
本发明专利技术涉及为了改进I/O性能而压制数据高速缓存速率的方法。描述了一种高速缓存设备,其用于数据的高速缓存并且具体地用于识别该高速缓存设备中的陈旧数据或颠簸事件。另外,还描述了一种高速缓存设备,其用于对在颠簸事件期间该高速缓存设备中的高速缓存数据以及该高速缓存设备中的陈旧的高速缓存数据进行优先化。还描述了与这种高速缓存设备的使用关联的方法,其中该方法用于数据的高速缓存并且用于在颠簸事件中识别数据或者识别陈旧的高速缓存数据。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容总体上涉及计算机系统并且尤其涉及存储系统。
技术介绍
存储设备或高速缓存设备允许数据存储在系统中,以便允许未来对数据更快更有效的访问。当数据存储在存储设备或高速缓存设备中时,如果数据在一段时间内没有被访问,那么该数据将变得陈旧。在某些情况下,需要高速缓存在高速缓存设备中的数据将大于该高速缓存设备的容量。在这些情况下,高速缓存设备可以开始高速缓存数据,并且去除将需要重新高速缓存的较旧的数据,从而产生高速缓存和丢弃同一数据的持续循环,这被称为颠簸(thrashing)。
技术实现思路
本专利技术的一种实施例可以包括用于当热点数据量超过高速缓存设备的存储容量时将数据存储到该高速缓存设备上的方法,包括:使用最近最少使用队列块来监视对高速缓存设备中的一个或多个物理高速缓存窗口中所存储的数据的引用;将存储在所述一个或多个物理高速缓存窗口中的数据优先化到最近最少使用队列块中的最近最少使用队列;基于在某个时间段内对所述一个或多个物理高速缓存窗口中的数据的引用的次数,将所述一个或多个物理高速缓存窗口升级为所述最近最少使用队列块中的较高优先级的最近最少使用队列;当所述数据在某个时间段内未被访问时,将一个或多个物理高速缓存窗口降级为所述最近最少使用队列块中的较低优先级的最近最少使用队列;以及使用所述最近最少使用队列块中的一个或多个计数器来监视所述高速缓存设备中降级的物理高速缓存窗口的个数。 本专利技术的一种实施例可以还包括一种高速缓存设备,其包括:至少一个虚拟高速缓存窗口;至少一个物理高速缓存窗口;与所述至少一个物理高速缓存窗口通信的最近最少使用队列块;以及与所述最近最少使用队列块通信的哈希表,并且其中所述最近最少使用队列块包括至少两个最近最少使用队列、至少两个计数器和一个全局计数器。 附图说明 图1是高速缓存设备中具有高速缓存块的四个物理高速缓存窗口的框图。 图2是具有高速缓存块的1MB物理高速缓存窗口的特写视图的框图,其中该物理高速缓存窗口与具有最近最少使用队列和计数器的最近最少使用队列块通信。 图3是数据输入到物理高速缓存窗口的流程图。 图4是用于物理高速缓存窗口的优先化的流程图。 图5是示出当高速缓存设备处于颠簸状态时替换热点数据的方法的流程图。 图6是示出如何确定高速缓存设备是否具有陈旧数据、处于颠簸状态或者物理高速缓存窗口是否可用于存储的流程图。 具体实施例 图1是具有1MB物理高速缓存窗口的闪存存储设备的框图,该闪存存储设备用于高速缓存数据100的存储并且具地用于颠簸事件的识别及在颠簸事件过程中或者当在高速缓存设备中存在陈旧的高速缓存数据时在高速缓存设备中的存储高速缓存数据的优先化。在图1所示的例子中,闪存存储设备或高速缓存设备102(例如容量为100MB的闪存存储设备)(图1中所示的容量为400GB)被分成被称为高速缓存窗口(CW)104、106、108和110的数据存储区域,每个CW的大小是1MB。对于总共100MB的存储空间,高速缓存设备102具有100个物理高速缓存窗口104、106、108和110,每个的大小都是1MB。所有的物理高速缓存窗口104、106、108和110都在高速缓存设备102中使用逻辑块寻址方案来初始化并被插入到物理高速缓存窗口104、106、108和110的池中,让空闲的存储空间可用于存储来自主机或硬盘112的可高速缓存的数据。每个物理高速缓存窗口104、106、108和110都进一步分成十六(16)个高速缓存块,其中每个高速缓存块的大小是64KB。高速缓存块的大小可以是4KB、8KB、16KB、32KB、64KB和128KB,默认值是64KB。 参考图1,高速缓存设备102从硬盘或主机112接收用于存储的输入/输出数据114,其中输入/输出数据114通过通用的输入/输出端口116从主机112发送。在输入/输出数据114被发送到物理高速缓存窗口104、106、108和110用于存储之前,本公开内容的系统将确定物理高速缓存窗口104、106、108和110是否可用于存储。所有输入/输出数据114都通过输入/输出(I/O)访问信号118发送到高速缓存设备102中。通过输入/输出(I/O)访问信号118,数据114首先存储在高速缓存设备102中的被分配为虚拟高速缓存窗口120的区域中,对数据114的访问被虚拟高速缓存窗口120跟踪并监视。当输入/输出数据114在位于虚拟高速缓存窗口120中的同时被重复访问或引用,通常是三次引用或者直到满足预定的引用阈值时,虚拟高速缓存窗口120中的输入/输出数据114被转换(122)到一个物理高速缓存窗口104、106、108和110中并且进入物理高速缓存窗口104、106、108和110中的具体的闪存存储地址区域。当虚拟高速缓存窗口120没有输入/输出数据114的时候,物理高速缓存窗口104、106、108和110被来自虚拟高速缓存窗口120的输入/输出数据114填充。一旦输入/输出数据114已经分配到物理高速缓存窗口104、106、108和110并存储在其中,物理高速缓存窗口104、106、108和110就被插入到最近最少使用队列块124中的最近最少使用(LRU)队列中并受其监视。通过LRU队列保持信号126和128,使用随后将进一步讨论的一系列最近最少使用队列(图1中未示出),最近最少使用队列块124跟踪对存储在物理高速缓存窗口104、106、108和110中的输入/输出数据114的引用和访问(输入和读请求)。 在图1所示的高速缓存设备102的例子中,示出了高速缓存设备102的一百(100)个物理高速缓存窗口中的四个物理高速缓存窗口104、106、108和110,但是可以使用任意数量的物理高速缓存窗口来进行数据存储。因此,尽管这个描述性例子具有四个物理高速缓存窗口104、106、108和110,但是应当理解,这种描述适用于具有其它数量的物理高速缓存窗口的任何此类装置,正如本领域技术人员一旦理解了本专利技术的原理之后将理解的。 另外,在图1所示的示例高速缓存设备102中,针对每个物理高速缓存窗口示出了十六(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在热点数据的量超过高速缓存设备的存储容量时将数据存储到该高速缓存设备上的方法,包括:通过利用最近最少使用队列块来监视对存储在高速缓存设备中的一个或多个物理高速缓存窗口中的数据的引用;将存储在所述一个或多个物理高速缓存窗口中的所述数据优先化到所述最近最少使用队列块中的最近最少使用队列;基于在某个时间段内对所述一个或多个物理高速缓存窗口中的所述数据的所述引用的次数,将所述一个或多个物理高速缓存窗口升级到所述最近最少使用队列块中的较高优先级的最近最少使用队列;当所述数据在某个时间段内未被访问时,将所述一个或多个物理高速缓存窗口降级到所述最近最少使用队列块中的较低优先级的最近最少使用队列;以及使用所述最近最少使用队列块中的一个或多个计数器来监视所述高速缓存设备中降级的物理高速缓存窗口的数量。

【技术特征摘要】
2013.02.07 US 13/761,3971.一种在热点数据的量超过高速缓存设备的存储容量时将数据
存储到该高速缓存设备上的方法,包括:
通过利用最近最少使用队列块来监视对存储在高速缓存设备中的
一个或多个物理高速缓存窗口中的数据的引用;
将存储在所述一个或多个物理高速缓存窗口中的所述数据优先化
到所述最近最少使用队列块中的最近最少使用队列;
基于在某个时间段内对所述一个或多个物理高速缓存窗口中的所
述数据的所述引用的次数,将所述一个或多个物理高速缓存窗口升级
到所述最近最少使用队列块中的较高优先级的最近最少使用队列;
当所述数据在某个时间段内未被访问时,将所述一个或多个物理
高速缓存窗口降级到所述最近最少使用队列块中的较低优先级的最近
最少使用队列;以及
使用所述最近最少使用队列块中的一个或多个计数器来监视所述
高速缓存设备中降级的物理高速缓存窗口的数量。
2.如权利要求1所述的方法,还包括:
搜索与所述最近最少使用队列块通信的哈希表,以识别所述高速
缓存设备中降级的物理高速缓存窗口的数量和空闲的物理高速缓存窗
口的数量。
3.如权利要求2所述的方法,还包括:
识别出所述高速缓存设备中没有空闲的物理高速缓存窗口可用;
从所述最低优先级的最近最少使用队列中的所述降级的物理高速
缓存窗口替换数据;
将新数据存储到所述降级的物理高速缓存窗口;以及
利用所述最近最少使用队列块来跟踪对存储在所述降级的物理高
速缓存窗口中的所述新数据的引用。
4.如权利要求3所述的方法,还包括:
使用虚拟高速缓存窗口来跟踪主机中的数据;
使用所述虚拟高速缓存窗口来监视对所述主机中的所述数据的引
用次数;以及
基于在某个时间段内来自所述主机的所述数据接收到多次所述引
用,将所述来自所述主机的数据存储到由所述一个或多个物理高速缓
存窗口代表的所述高速缓存设备上。
5.如权利要求2所述的方法,还包括:
当所述降级的物理高速缓存窗口的总数等于零并且所述空闲的物
理高速缓存窗口的总数等于零时,识别出所述高速缓存设备...

【专利技术属性】
技术研发人员:V·B·施瓦山卡拉N·戈皮纳施
申请(专利权)人:LSI公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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