一种基于固态盘缓存的混合式存储系统及存储方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于固态盘缓存的混合式存储系统及存储方法，包括：机械磁盘，存储空间被划分为若干缓存块的固态盘，以及请求分类模块、请求分派器、缓存管理器；所述缓存管理器包括写请求管理单元。本发明专利技术选择性地将最合适的请求缓存在固态盘上，既利用固态盘来提升系统整体性能，同时延长固态盘使用时间，在性能和寿命之间选择一个折衷的权衡点。相比固态盘，既能提高系统性能，又能大量地减少到达机械磁盘的写数据量，从而提高固态盘的使用寿命。

Hybrid memory system and storage method based on solid-state disk cache

The invention discloses a hybrid storage system of the SSD caching and storage method, which is based on a mechanical disk, storage space is divided into a plurality of SSD cache blocks, and request classification module, request dispatcher, cache manager; the cache manager includes a write request management unit. The present invention selectively cache the most appropriate in the solid state disk, both the use of solid state disk to enhance the overall performance of the system, at the same time using time of solid state disk extended, the choice between performance and life balance between a compromise. Compared to the solid state disk, it can not only improve the system performance, but also greatly reduce the amount of write data to the mechanical disk, thereby improving the service life of the solid state disk.

【技术实现步骤摘要】
一种基于固态盘缓存的混合式存储系统及存储方法
本专利技术涉及存储系统领域，具体涉及一种混合固态盘（SSD）和机械磁盘（HDD）进行优化存储的存储系统及存储方法。
技术介绍
由机械磁盘（HDD）构成的存储系统的I/O效率一直以来都是计算机系统性能的瓶颈，尤其当前需求和计算能力不断提高的背景下，使得存储系统和计算之间性能的差距越来越大，I/O瓶颈的问题也越来越严重。引起I/O瓶颈的原因主要在于机械磁盘的物理访问特点。近年来，固态盘（SSD）技术取得了很大发展，其成本大大降低，性价比也已接近机械磁盘，因此在存储系统中逐渐被广泛采用。与机械磁盘不同，固态盘由半导体芯片组成，具有可随机访问、高可靠性、高性能、低功耗等特点。不过尽管固态盘具有非常明显的性能优势，但其中由于组成固态盘的基本部件是一种可擦写可编程只读内存（EEPROM）芯片，使得固态盘的内存芯片进行原地覆写（in-placeupdate）的代价很高，并且只具有有限次的擦写次数寿命。所以研究在现代存储系统中如何最大限度地利用固态盘，与其同时避免其内在缺陷，具有重要研究意义。
技术实现思路
本专利技术利用固态盘和机械磁盘在性能、容量、成本、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于固态盘缓存的混合式存储系统，其特征在于，包括：机械磁盘，存储空间被划分为若干缓存块的固态盘，以及请求分类模块、请求分派器、缓存管理器；所述缓存管理器包括写请求管理单元；所述请求分类模块：用于判断所到达的请求的类型，若所到达的请求为写请求，则系统进行写操作；若所到达的请求为读请求，则系统进行读操作；所述请求分派器：用于当所到达的请求为写请求时，判断所到达写请求与其之前相邻达到的历史写请求的访问地址是否连续，若连续，则该写请求为连续请求，若非连续，则该写请求为分割请求；当所到达写请求为分割请求时，判断该分割请求和上一个分割请求之间的连续请求的个数，若连续请求的个数大于预设高阈值，则该分割请...

【技术特征摘要】
1.一种基于固态盘缓存的混合式存储系统，其特征在于，包括：机械磁盘，存储空间被划分为若干缓存块的固态盘，以及请求分类模块、请求分派器、缓存管理器；所述缓存管理器包括写请求管理单元；所述请求分类模块：用于判断所到达的请求的类型，若所到达的请求为写请求，则系统进行写操作；若所到达的请求为读请求，则系统进行读操作；所述请求分派器：用于当所到达的请求为写请求时，判断所到达写请求与其之前相邻达到的历史写请求的访问地址是否连续，若连续，则该写请求为连续请求，若非连续，则该写请求为分割请求；当所到达写请求为分割请求时，判断该分割请求和上一个分割请求之间的连续请求的个数，若连续请求的个数大于预设高阈值，则该分割请求和上一个分割请求之间的连续请求、和上一个分割请求组成一个大请求，将该大请求写到机械磁盘，若连续请求的个数小于等于预设高阈值，则该分割请求和上一个分割请求之间的连续请求、和上一个分割请求组成一个中请求，将中请求发送到固态盘；所述写请求管理单元：用于当写请求到达固态盘时，寻找固态盘的空闲缓存块，若固态盘内存在空闲缓存块，则将到达的写请求写入空闲缓存块；若固态盘内无空闲缓存块，则释放固态盘的缓存块，并将到达的写请求写入释放出的缓存块。2.根据权利要求1所述的基于固态盘缓存的混合式存储系统，其特征在于，所述缓存管理器还包括读请求管理单元，所述读请求管理单元：用于当所到达的请求为读请求时，查找固态盘中的缓存块，若命中，则访问固态盘执行读操作；若未命中，则访问机械磁盘或访问机械磁盘的日志区域执行读操作，并判断所到达读请求所对应数据块的未命中次数是否超过预设最高次阈值，若该数据块的未命中次数超过预设最高次阈值，则将该数据块添加到第一迁移列表。3.根据权利要求2所述的基于固态盘缓存的混合式存储系统，其特征在于，固态盘中预设数量的缓存块组合成一个缓存组，所有缓存块划分为若干缓存组；写请求管理单元：还用于当写请求到达固态盘时，根据该写请求访问的地址按哈希算法查找该写请求对应的缓存组，并寻找该缓存组内的空闲缓存块，若该缓存组内存在空闲缓存块，则将到达的写请求写入空闲缓存块；若该缓存组内无空闲缓存块，则释放该缓存组内的缓存块，并将到达的写请求写入释放出的缓存块；读请求管理单元：还用于当所到达的请求为读请求时，根据该读请求访问的地址按哈希算法查找该读请求对应的缓存组，在该缓存组内查找缓存块，若命中，则访问固态盘执行读操作；若未命中，则访问机械磁盘或访问机械磁盘的日志区域执行读操作。4.根据权利要求2所述的基于固态盘缓存的混合式存储系统，其特征在于，该系统还包括：缓存清理模块；所述缓存清理模块：用于周期性扫描固态盘的缓存块的状态，选择出待迁移的缓存块，并将待迁移的缓存块添加到第二迁移列表。5.根据权利要求4所述的基于固态盘缓存的混合式存储系统，其特征在于，该系统还包括：数据迁移模块；所述数据迁移模块：用于扫描第一迁移列表和第二迁移列表，并将第一迁移列表中的数据块迁移到固态盘，将第二迁移列表中的缓存块写回机械磁盘。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，
申请(专利权)人：郑州云海信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41