專利名稱：一種單載體多目標緩存系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及存儲系統(tǒng)緩存領(lǐng)域，具體涉及一種單載體多目標緩存系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
磁盤以其大容量、低價格等優(yōu)勢一直在計算機系統(tǒng)中占有一席之地，但是其內(nèi)部 的機械部件卻限制了速度的進一步提升，特別是對于不連續(xù)的IO數(shù)據(jù)訪問，性能更是遠遠 跟不上內(nèi)存的發(fā)展。所以，磁盤的訪問速度一直是IO密集型應(yīng)用程序的瓶頸。為了提高磁 盤的讀寫性能，磁盤廠商在磁盤內(nèi)部加入了緩存(Cache memory) ,Cache是硬盤控制器上的 一塊內(nèi)存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤內(nèi)部存儲和外界接口之間的緩沖器。受限于 磁盤的硬件結(jié)構(gòu)，其上的緩存容量不可能特別大。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本實用新型提供了一種單載體多目標緩存系統(tǒng)。一種單載體多目標的緩存系統(tǒng)，其特征在于包括外置緩存設(shè)備和磁盤。本實用新型的第一種優(yōu)選技術(shù)方案在于所述緩存設(shè)備被按固定大小劃分為若干 Region,每個region維護相應(yīng)的狀態(tài)、必要的鎖、tag信息。本實用新型利用Linux的Device Mapper機制來管理多個磁盤設(shè)備，以其中的高 速設(shè)備作為低速設(shè)備的Cache來建立一個兩級存儲系統(tǒng)，以較低的成本獲得較高的存儲性 能。本實用新型將所管理的二級設(shè)備對用戶來說都是不可見的，在使用過程中，這些偽設(shè)備 的使用方式與傳統(tǒng)的磁盤設(shè)備完全一樣，只是系統(tǒng)自動地將緩存設(shè)備融入訪問過程，用戶 會感覺到更快的訪問速度，整個系統(tǒng)的IO性能會得到顯著提高。

圖1為多個磁盤共享一個緩存設(shè)備結(jié)構(gòu)圖圖2為緩存系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖3為緩存系統(tǒng)映射方式
具體實施方式
為了充分利用大容量的緩存，系統(tǒng)中可以使用多個磁盤設(shè)備共享一個緩存設(shè)備， 如圖1所示。在這樣一個系統(tǒng)內(nèi)，用戶通過唯一的外置磁盤Cache來加速多個磁盤的訪問 速度，此外置Cache同時緩存著多個磁盤的數(shù)據(jù)。本實用新型的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示，disk Udisk 2和disk 3是磁盤設(shè)備，shared cache device是緩存設(shè)備，這些設(shè)備被虛擬成三個偽設(shè)備pseudo diskl、pseudo disk 2 和pseudo disk 3，分別對應(yīng)三個磁盤設(shè)備。緩存設(shè)備與磁盤設(shè)備是一對多的關(guān)系，即一個 緩存設(shè)備可以被多個磁盤設(shè)備共享，但是任何一個磁盤設(shè)備只可使用一個緩存設(shè)備。至于 設(shè)備，具體則對應(yīng)于partition，即Linux下的塊設(shè)備文件/dev/sdal等。[0012]本實用新型對磁盤設(shè)備作緩存，本身的思路比較直觀，類似于處理器Cache，它將 緩存設(shè)備按固定大小劃分為許多region，一般地，region的大小為64K 1M，且為2的冪， 在系統(tǒng)運行前決定，一旦運行不可再動態(tài)更改。region是緩存設(shè)備管理的基本單位，可類 比處理器中的Cache Line。每個region維護相應(yīng)的狀態(tài)、必要的鎖、tag等信息。region 相對于文件系統(tǒng)的請求是比較大的，文件系統(tǒng)I/O的最小單位一般是512字節(jié)(稱之為 sector)，因此文件系統(tǒng)的一次I/O更多可能是只覆蓋了某個region的部分區(qū)域，鑒于此， 每個region還需要維護若干位圖，用來標記其中各個sector的狀態(tài)。文件系統(tǒng)建立在偽設(shè)備上，用戶通過文件系統(tǒng)發(fā)出的10請求通過偽設(shè)備進入本 實用新型控制的系統(tǒng)中，對不同偽設(shè)備的請求，系統(tǒng)可以對應(yīng)到不同磁盤設(shè)備上。主要的問 題是如何將這些地址對應(yīng)到緩存設(shè)備上，因為緩存設(shè)備的容量小于磁盤設(shè)備，特別是多個 磁盤設(shè)備需要共享同一個緩存設(shè)備，所以緩存設(shè)備只能保存一小部分磁盤設(shè)備上的數(shù)據(jù)。 兩者采用組相連方式映射，如果將所有磁盤的容量看成一個整體映射到共享的緩存設(shè)備， 那么每個磁盤設(shè)備只能利用其中的固定的緩存空間，而無法根據(jù)用戶對各個磁盤的使用情 況作出動態(tài)調(diào)整。本實用新型為每個磁盤設(shè)備分配獨立的緩存空間，然后再分別對它們做 組相連的映射，如圖3所示。這樣，當系統(tǒng)檢測出某個磁盤設(shè)備需要更大或者更少的緩存空 間時，可以自動地對緩存設(shè)備進行再分配，從而使整個系統(tǒng)獲得更好的10性能。
權(quán)利要求1.一種單載體多目標的緩存系統(tǒng)，其特征在于包括外置緩存設(shè)備和磁盤。
2.如權(quán)利要求1所述一種單載體多目標的緩存系統(tǒng)，其特征在于所述緩存設(shè)備被按 固定大小劃分為若干Region，每個region維護相應(yīng)的狀態(tài)、必要的鎖、tag信息。
專利摘要本實用新型提供了一種單載體多目標緩存系統(tǒng)。包括外置緩存設(shè)備和磁盤。本實用新型利用Linux的Device Mapper機制來管理多個磁盤設(shè)備，以其中的高速設(shè)備作為低速設(shè)備的Cache來建立一個兩級存儲系統(tǒng)，以較低的成本獲得較高的存儲性能。本實用新型將所管理的二級設(shè)備對用戶來說都是不可見的，在使用過程中，這些偽設(shè)備的使用方式與傳統(tǒng)的磁盤設(shè)備完全一樣，只是系統(tǒng)自動地將緩存設(shè)備融入訪問過程，用戶會感覺到更快的訪問速度，整個系統(tǒng)的IO性能會得到顯著提高。
文檔編號G06F3/06GK201936292SQ201020687418
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者袁清波, 許建衛(wèi), 邵宗有, 鄭規(guī) 申請人:曙光信息產(chǎn)業(yè)(北京)有限公司