磁盘阵列卡缓存配置制造技术

本发明专利技术涉及计算机技术领域，公开了一种磁盘阵列卡缓存配置

【技术实现步骤摘要】
磁盘阵列卡缓存配置、读取方法、装置及磁盘阵列卡


[0001]本专利技术涉及计算机
，具体涉及一种磁盘阵列卡缓存配置
、
读取方法
、
装置及磁盘阵列卡
。

技术介绍

[0002]独立磁盘冗余阵列（
Redundant Array of Independent Disks
，
RAID
）是一种将很多块独立的硬盘（物理硬盘）组合成一个容量巨大的硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术，简称磁盘阵列
。
目前业界有软
RAID
存储技术和硬
RAID
存储技术，软
RAID
存储技术顾名思义是对
RAID
中条带和分块的管理都使用软件实现，而硬
RAID
存储技术是将软
RAID
存储技术中的一些算法
、
数据管理以及一些功能都交给硬件管理和实现，即
RAID
卡（磁盘阵列卡），磁盘阵列卡是硬磁盘阵列存储技术的最关键组成单元，以达到提高存储系统的
I/O
性能和数据安全性
。
磁盘阵列卡是实现将服务器连接的硬盘按照磁盘阵列级别组织成多个磁盘阵列的功能板卡，缓存作为磁盘阵列卡控制器的重要组件，可以极大提高存储性能，加速读写响应
。
缓存是磁盘阵列卡中很小的一部分空间，该空间能够存储一些数据，使外部设备发送读数据的请求时，磁盘阵列卡控制器先去缓存中查看请求的数据是否保存在缓存中，如果数据保存在缓存中，磁盘阵列卡控制器就不用去磁盘中提取数据，只需从缓存中获取数据即可，能够显著提高读数据的速度
。
但是相关技术常用的手段是将磁盘阵列卡缓存平均划分为多个容量相同的缓存线，然后配置一个磁盘地址集对应一个缓存线，一个磁盘地址集包括多个磁盘地址，集合中的各个磁盘地址均与当前对应的缓存线具有映射关系
。
因为磁盘地址集的数量远远多于缓存线的数量，所以当全部缓存线和一部分磁盘地址集对应完成之后，全部缓存线又和另一部分磁盘地址集进行新一轮的对应，直至全部地址对应完成
。
所以一个缓存线会对应多个磁盘地址集，即一个缓存线对应的每个磁盘地址集都有权利向这个缓存线缓存数据，进而在执行读数据的策略时，会频繁出现缓存颠簸的问题，从而亟需一种方法来降低缓存颠簸的出现频率
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种磁盘阵列卡缓存配置
、
读取方法
、
装置及磁盘阵列卡，以解决频繁出现缓存颠簸的问题
。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种磁盘阵列卡缓存配置方法，方法包括：将磁盘阵列卡缓存划分为多个缓存路，每个缓存路划分有数量相同的缓存线；通过多轮建立任务对当前缓存路和各个磁盘地址集建立映射关系，当前缓存路是当前正在和各个磁盘地址集建立映射关系的缓存路，在每轮建立任务中，当前缓存路中的每个缓存线依次分配的磁盘地址集不重复，且各轮建立任务之间所分配的磁盘地址集不重复；将下一个缓存路作为当前缓存路，重复执行通过多轮建立任务对当前缓存路和各个磁盘地址集建立映射关系的步骤，直至各个缓存路和各个磁盘地址集均建立映射关系，以完成磁盘阵列卡的缓存配置
。
[0005]根据本专利技术实施例提供的技术手段，将磁盘阵列卡缓存划分为多个缓存路，每个
缓存路划分有数量相同的缓存线，针对每个缓存路，缓存路中的缓存线依次和全部磁盘地址集建立映射关系，从而一个磁盘地址集可以对应多个缓存线，而不再只对应一个缓存线，从而一个磁盘地址集的数据可以缓存在任何一个与之建立了映射关系的缓存线中，当用户需要读取数据时，磁盘阵列卡控制器可以根据待读数据的目标地址依次判断与目标地址建立映射关系的各个缓存线是否有对应的缓存数据，只要其中一个缓存线存储了数据，就不会判定读取数据缺失，从而缺失的次数能够显著减少，进而显著降低缓存颠簸问题的出现频率，提高磁盘阵列的缓存性能
。
[0006]在一种可选地实施方式中，通过多轮建立任务对当前缓存路和各个磁盘地址集建立映射关系，包括：按照各个磁盘地址集的编址顺序生成磁盘地址集序列；为当前缓存路中的缓存线排序，得到缓存线序列；将缓存线序列和磁盘地址集序列的一端对齐；从磁盘地址集序列对齐的一端开始，以缓存线序列中的缓存线数量作为滑动窗口的宽度，并且以缓存线数量作为滑动窗口的滑动步长对滑动窗口进行滑动，在每次滑动前均从磁盘地址集序列中选定与滑动窗口的宽度等同数量的磁盘地址集，并按照一一对应的位置关系将各个选定的磁盘地址集映射到各个缓存线中，直至磁盘地址集序列中的全部磁盘地址集映射完毕
。
[0007]根据本专利技术实施例提供的技术手段，按照各个磁盘地址集的编址顺序对磁盘地址集排列，生成磁盘地址集序列，然后同样将排序后的各个缓存路作为滑动窗口，以缓存路中缓存线数量作为滑动步长，缓存路每滑动一次，缓存路中的缓存线就和磁盘地址集序列中一部分磁盘地址集建立映射关系，当滑动窗口滑动到磁盘地址集序列尾部时，即可完成全部磁盘地址集和各个缓存路中的缓存线建立对应的映射关系，显著提高了映射关系创建的效率，并降低映射关系创建的复杂性
。
[0008]在一种可选地实施方式中，方法还包括：每个缓存路中的缓存线均按照相同的编号规则设置对应的编号，每个磁盘地址集中的磁盘地址均设置偏移位
、
索引位
、
标志位，其中，磁盘地址集和缓存线之间建立的映射关系通过各磁盘地址的索引位和缓存线编号的关联关系表示；在读取目标磁盘地址的数据时，偏移位用于在缓存线中确定读取的数据字节位置，索引位用于和缓存线的编号进行匹配，以确定读取的缓存线位置，标志位用于和缓存线中保存的标志位信息进行比对，以验证缓存线中缓存的数据是目标磁盘地址中的数据
。
[0009]根据本专利技术实施例提供的技术手段，本专利技术实施例为磁盘地址集中的磁盘地址均设置了偏移位
、
索引位
、
标志位，并且为每个缓存路中的缓存线进行了编号，缓存线的编号与磁盘地址的索引位是具有关联关系的数字
。
从而，当读取数据时，磁盘阵列卡控制器可以根据索引位准确定位哪些缓存线和当前磁盘地址具有映射关系，然后根据标志位确定哪一个缓存线中的缓存数据是当前磁盘地址中真正的对应数据，然后根据偏移位确定读取请求具体读取哪一个字节的数据，显著提高了数据读取的灵活性和准确性
。
[0010]在一种可选地实施方式中，当磁盘阵列卡缓存的容量为
64
字节时，划分缓存线的容量为8字节
。
[0011]根据本专利技术实施例提供的技术手段，一些常用的磁盘阵列卡其磁盘阵列卡缓存的容量为
64
字节，从而采用这一容量的磁盘阵列卡时，虽然缓存线的容量可大可小，但是每一个缓存线都需要一个标志位占用一定空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种磁盘阵列卡缓存配置方法，其特征在于，所述方法包括：将磁盘阵列卡缓存划分为多个缓存路，每个缓存路划分有数量相同的缓存线；通过多轮建立任务对当前缓存路和各个磁盘地址集建立映射关系，所述当前缓存路是当前正在和各个磁盘地址集建立映射关系的缓存路，在每轮建立任务中，所述当前缓存路中的每个缓存线依次分配的磁盘地址集不重复，且各轮建立任务之间所分配的磁盘地址集不重复；将下一个缓存路作为所述当前缓存路，重复执行所述通过多轮建立任务对当前缓存路和各个磁盘地址集建立映射关系的步骤，直至各个缓存路和各个磁盘地址集均建立映射关系，以完成磁盘阵列卡的缓存配置
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过多轮建立任务对当前缓存路和各个磁盘地址集建立映射关系，包括：按照各个磁盘地址集的编址顺序生成磁盘地址集序列；为所述当前缓存路中的缓存线排序，得到缓存线序列；将所述缓存线序列和所述磁盘地址集序列的一端对齐；从所述磁盘地址集序列对齐的一端开始，以缓存线序列中的缓存线数量作为滑动窗口的宽度，并且以所述缓存线数量作为所述滑动窗口的滑动步长对所述滑动窗口进行滑动，在每次滑动前均从所述磁盘地址集序列中选定与所述滑动窗口的宽度等同数量的磁盘地址集，并按照一一对应的位置关系将各个选定的磁盘地址集映射到各个缓存线中，直至磁盘地址集序列中的全部磁盘地址集映射完毕
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个缓存路中的缓存线均按照相同的编号规则设置对应的编号，每个所述磁盘地址集中的磁盘地址均设置偏移位
、
索引位
、
标志位，其中，磁盘地址集和缓存线之间建立的映射关系通过各磁盘地址的索引位和缓存线编号的关联关系表示；在读取目标磁盘地址的数据时，所述偏移位用于在所述缓存线中确定读取的数据字节位置，所述索引位用于和缓存线的编号进行匹配，以确定读取的缓存线位置，所述标志位用于和缓存线中保存的标志位信息进行比对，以验证缓存线中缓存的数据是所述目标磁盘地址中的数据
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述磁盘阵列卡缓存的容量为
64
字节时，划分所述缓存线的容量为8字节，所述将磁盘阵列卡缓存划分为多个缓存路，每个缓存路划分有数量相同的缓存线，包括：将所述磁盘阵列卡缓存划分为2个缓存路，每个所述缓存路中包括4个缓存线
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过如下步骤对磁盘地址设置偏移位
、
索引位
、
标志位：从各个磁盘地址的最低位开始，将第一位至第三位设置为所述偏移位，将第四位至第五位设置为所述索引位，将各个磁盘地址的剩余位数设置为所述标志位
。6.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述磁盘阵列卡缓存的容量为
64
字节时，划分所述缓存线的容量为8字节，所述将磁盘阵列卡缓存划分为多个缓存路，每个缓存路划分有数量相同的缓存线，包括：将所述磁盘阵列卡缓存划分为8个缓存路，每个所述缓存路中包括1个缓存线
。
7.
根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过如下步骤对磁盘地址设置偏移位
、
索引位
、
标志位：从各个磁盘地址的最低位开始，将第一位至第三位设置为所述偏移位，设置所述索引位为空，并将各个磁盘地址的剩余位数设置为所述标志位
。8.
根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述缓存线包括状态标志和更改标志，所述更改标志用于表示所述缓存线中的数据是否发生更改，所述状态标志用于表示所述缓存线中的数据是否是有效数据
。9.
一种磁盘阵列卡缓存读取方法，其特征在于，应用于权利要求1‑8任意一项磁盘阵列卡缓存配置方法配置后的磁盘阵列卡，所述方法包括：接收数据读取请求，并响应于所述数据读取请求获取需要读取数据的目标磁盘地址；确定与所述目标磁盘地址建立了映射关系的至少一条目标缓存线；从至少一条所述目标缓存线中读取所述目标磁盘地址对应的数据
。10.
根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述确定与所述目标磁盘地址建立了映射关系的至少一条目标缓存线，包括：从所述目标磁盘地址中提取目标索引位；将所述目标索引位与每个缓存路中的缓存线编号进行匹配，得到与目标索引位具有关联关系的目标缓存线编号；在每个缓存路中确定所述目标缓存线编号标记的所述目标缓存线
。11.
根据权利要求
10
所述的方法，其特征在于，所述从至少一条所述目标缓存线中读取所述目标磁盘地址对应的数据，包括：从所述目标磁盘地址中提取目标标志位；将所述目标标志位依次和各个目标缓存线中存...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞龙，马艳，许永良，王磊，康佳，孙明刚，
申请(专利权)人：苏州元脑智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：