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专利号: 2018102766668
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-08-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种固态硬盘页级缓冲区管理方法,其特征在于,

所述固态硬盘页级缓冲区划分为哈希索引表缓存区,脏页缓存区和干净页缓存区三个部分;其中,哈希索引表表缓存区用于记录不同数据页访问的历史特性,脏页缓存区用于缓存热的修改过的数据页,干净页缓存区用于缓存仅被读过的热的数据页;

所述管理方法包括如下步骤:

S1,当访问请求到来时,查看请求数据页是否在脏页缓存区或干净页缓存区命中,若是,则执行S2,若否,则执行S3;

S2,将命中数据页迁移到相应队列的MRU位置,并响应上层请求;然后更新目标干净页队列长度;然后执行S8;

S3,利用哈希索引表对当前请求进行热数据识别;若识别为热数据页,则执行S4,若识别为冷数据页,则执行S5;

S4,判定当前缓冲区是否满,若是,则执行S6,若否,则执行S7;

S5,交由底层闪存进行响应处理,然后执行S8;

S6,比较当前干净页队列长度与目标干净页列队长度的大小,若大于,剔除干净页队列的LRU位置的数据页,否则,剔除脏页队列的LRU位置的数据页;然后更新剔除页在哈希索引表中记录的信息;然后执行S7;

S7,将缺失的数据页加载入缓冲区相应的缓存队列,并响应上层请求;然后执行S8;

S8,更新该请求对应数据页在哈希索引表中记录的信息;然后将当前的系统操作时间t_sys加1,并对t_sys进行模T运算,若余数为0,执行S9;否则,结束本次请求的处理;其中,T为预设的半衰期;

S9,判断系统操作时间t_sys与哈希索引表中记录的每个数据页的最后更新时间t_update的差是否超过T;若超过,则将该数据页在哈希表中记录的访问次数除2取整。

2.根据权利要求1所述的固态硬盘页级缓冲区管理方法,其特征在于,所述哈希索引表缓存区包括数据页的访问次数count、最后访问时间t_update及数据页在缓冲区的状态Buf_State。

3.根据权利要求2所述的固态硬盘页级缓冲区管理方法,其特征在于,所述更新剔除页或请求对应数据页在哈希索引表中记录的信息的更新方法为:每次更新时,访问次数加1,即count=count+1;最后访问时间更新为当前系统操作时间t_sys,即t_update=t_sys;当数据页在缓存区时,Buf_State=1,否则Buf_State=0。

4.根据权利要求1所述的固态硬盘页级缓冲区管理方法,其特征在于,所述步骤S2中,将命中数据页迁移到相应队列的MRU位置的具体方法是:所述脏页缓存区采用LRU原则管理队列,当请求的数据页在脏页缓存区命中请求时,将命中的数据页移动到脏页队列的MRU位置;

所述干净页缓存区采用LRU原则管理队列,当该缓存区命中读请求时,将命中的数据页移动到干净页队列的MRU位置;当命中写请求时,将命中的数据页移动到脏页队列的MRU位置。

5.根据权利要求1所述的固态硬盘页级缓冲区管理方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述更新目标干净页队列长度Tau的计算公式为:上述公式中,Tau’为更新前的目标干净页队列长度,Tau的初始值设为缓存区实际能存储的队列长度的一半;CL、DL为当前干净页、脏页队列的实际长度;Cr、Cw是归一化的闪存读、写代价,具体如下:ReadDelay和WriteDelay为实际的闪存读、写延迟。

6.根据权利要求1所述的固态硬盘页级缓冲区管理方法,其特征在于,所述步骤S3中,所述的利用哈希索引表对当前请求进行热数据识别的流程如下:S31,查询该请求数据页对应哈希表是否记录了有效信息,若不存在则执行步骤S32,反之则执行步骤S33;

S32,该请求判定为初次访问的数据,若为写请求则判定为热数据页,若为读请求则判定为冷数据页,然后结束冷热判断;

S33,读取该数据页对应的哈希表项中记录的访问次数count,最后访问时间t_update,系统操作时间t_sys,利用下面公式计算该数据页的访问热度Hp;

S34,将访问热度值Hp与预设的热度阈值H_th1进行比较,若Hp>H_th1,则判定该请求为热数据页,并结束冷热判断;反之,执行步骤S35;

S35,读取该数据页逻辑地址页前后K个数据页的哈希表项的记录信息,统计K个数据页在哈希表中的数量N,以及这N个数据页在缓存区的状态buf_State为1的项数为M;比较M/N与预设阈值H_th2,若M/N>H_th2,则判定该数据页为热,反之判定为冷;然后结束冷热判断。