一種磁碟緩存空間管理方法和裝置的製作方法

2023-06-05 00:44:51 1

專利名稱：一種磁碟緩存空間管理方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機技術領域，尤其涉及一種磁碟緩存空間管理方法、裝置。
背景技術：
在一些應用系統中，為了提高磁碟到內存之間的IO速度，通常使用SSD(SolidState Disk，固態硬碟)作為磁碟緩存，並且採用組相聯映射的模式來組織磁碟到磁碟緩存的映射，如圖1所示，在fIashcache (快閃記憶體)方案中，將SSD的空間分成N個組(set)，每個組由512個SSD數據塊組成，每個數據塊為4KB，同時將磁碟分成η個區，每個區的大小與SSD大小相同並且每個區也分成N個組，每個組由512個磁碟數據塊組成，每個數據塊為4ΚΒ，在磁碟到SSD的映射過程中，在磁碟中凡是第i組(i為大於等於I小於等於N的整數)的磁碟數據塊映射到SSD中第i組的SSD數據塊中。但是，使用SSD作為磁碟緩存為一種較新的技術，創建這種磁碟緩存之後，目前還不能實現該磁碟緩存的伸縮或者該磁碟緩存內部分區的伸縮，也就是說目前無法動態管理這種磁碟緩存空間。

發明內容
本發明的實施例提供一種磁碟緩存空間管理方法、裝置，用以動態管理磁碟緩存空間。為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案:一方面，提供一種磁碟緩存空間管理方法，包括:將至少一個緩存介質分別劃分為預定數目個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為預定數目個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊；按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中；維護虛擬緩存設備的元數據信息和緩存介質的元數據信息。一方面，還提供一種磁碟緩存空間管理方法，包括:將至少一個緩存介質分別劃分為多個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為至少兩個子虛擬緩存區，所述子虛擬緩存區包括多個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊；按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的至少一個緩存空間組中；維護虛擬緩存設備的元數據信息、子虛擬緩存區的元數據信息，以及緩存介質的元數據信息。另一方面，提供一種磁碟緩存空間管理裝置，包括:第一設置單元，用於將至少一個緩存介質分別劃分為預定數目個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為預定數目個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊；第一添加單元，用於按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中；第一維護單元，用於維護虛擬緩存設備的元數據信息和緩存介質的元數據信息。另一方面，還提供一種磁碟緩存空間管理裝置，包括:第三設置單元，用於將至少一個緩存介質分別劃分為多個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為至少兩個子虛擬緩存區，所述子虛擬緩存區包括多個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊；第二添加單元，用於按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的至少一個緩存空間組中；第二維護單元，用於維護所述虛擬緩存設備的元數據信息、子虛擬緩存區的元數據信息，以及緩存介質的元數據信息。本發明實施例提供了一種磁碟緩存空間管理方法和裝置，通過創建緩存介質與虛擬緩存設備之間的關聯，從而使得虛擬緩存設備能夠管理底層的緩存介質，為增大縮小磁碟緩存空間提供了必要條件。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術中磁碟到SSD映射關係不意圖；圖2為本發明實施例提供的一種磁碟緩存空間管理方法流程圖；圖3為本發明實施例提供的另一種磁碟緩存空間管理方法流程圖；圖4為本發明實施例提供的一種磁碟緩存空間管理方法流程圖；圖5為本發明實施例中緩存介質與虛擬緩存設備映射關係示意圖；圖6為本發明實施例中磁碟緩存空間擴展的示意圖；圖7為本發明實施例中磁碟緩存空間收縮的示意圖；圖8為本發明實施例提供的另一種磁碟緩存空間管理方法流程圖；圖9為本發明實施例中另一種緩存介質與虛擬緩存設備映射關係示意圖；圖10為本發明實施例中磁碟緩存空間收縮的示意圖；圖11為本發明實施例中磁碟緩存空間擴展的示意圖；圖12為本發明實施例提供的一種磁碟緩存空間管理裝置；圖13為本發明實施例提供的一種磁碟緩存空間管理裝置；圖14為本發明實施例提供的一種磁碟緩存空間管理裝置；圖15為本發明實施例提供的一種磁碟緩存空間管理裝置；圖16為本發明實施例提供另一種磁碟緩存空間管理裝置；圖17為本發明實施例提供另一種磁碟緩存空間管理裝置；
圖18為本發明實施例提供另一種磁碟緩存空間管理裝置；圖19為本發明實施例提供另一種磁碟緩存空間管理裝置。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。如圖2所示，本發明實施例提供的一種磁碟緩存空間管理方法，包括:201、將至少一個緩存介質分別劃分為預定數目個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為預定數目個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊。202、按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中。203、維護虛擬緩存設備的元數據信息和緩存介質的元數據信息。

本發明實施例提供了一種磁碟緩存空間管理方法，通過按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中，從而創建了緩存介質與虛擬緩存設備之間的關聯，這樣虛擬緩存設備能夠管理底層的緩存介質，為增大縮小磁碟緩存空間提供了基礎。如圖3所示，本發明實施例提供的一種磁碟緩存空間管理方法，包括:301、將至少一個緩存介質分別劃分為多個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為至少兩個子虛擬緩存區，所述子虛擬緩存區包括多個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊。302、按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的至少一個緩存空間組中。303、維護虛擬緩存設備的元數據信息、子虛擬緩存區的元數據信息，以及緩存介質的元數據信息。本發明實施例提供了一種磁碟緩存空間管理方法，根據組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的至少一個緩存空間組，從而建立了緩存介質與虛擬緩存設備之間的關聯，使得磁碟緩存空間能夠管理底層的緩存介質，為增大縮小磁碟緩存空間提供了基礎。如圖4所示，本發明實施例提供的另一種磁碟緩存空間管理方法，包括:401、將至少一個緩存介質分別劃分為預定數目個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為預定數目個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊。如圖5所示，將SSDl、SSD2和SSD3分別劃分為N個緩存介質組ssc^
setl.....ssdi_setN(ssdi_setJ表示第i個緩存介質的第J組；其中，i表示第幾個緩存介
質，J表示第幾個緩存介質組，且I < J < N),將虛擬緩存設備(virtual cache device,vcd)劃分為N個緩存空間組cache_setl.....cache_setN ;每個緩存介質組中包括多個緩存介質塊SsdiJDlock,緩存空間組包括多個緩存空間塊cache_block。402、按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中。也就是說，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與其組相聯對應的緩存空間組中。如圖5中，將ssd^setl添加至與其組相聯的cache_setl中，將ssd^setZ添加至與其組相聯的cache_set2中，將ssd^setN添加至與其組相聯的cache_setN中，以此類推，任一個緩存介質的緩存介質組按照組相聯映射關係添加到其對應的緩存空間組，也就是，將ssdi_setN添加至與其組相聯映射的cache_setN中。另外，本發明實施例中並不限定ssdi_setN添加至cache_setN中的哪個緩存空間塊，即ssc^setN中的每一緩存介質塊可以映射到cache_setN中的任意緩存空間塊。403、維護虛擬緩存設備的元數據信息和緩存介質的元數據信息。其中，虛擬緩存設備的元數據信息包括:緩存設備的總容量、緩存設備的可用容量、緩存空間塊的總數目、緩存空間塊的可用數目、緩存設備中的緩存介質的總數目、以及緩存空間塊在緩存介質中的偏移位置；緩存介質的元數據信息包括:緩存介質的可用容量、緩存介質塊在虛擬緩存設備中的偏移位置；其中，緩存空間塊在緩存介質中的偏移位置可以為緩存空間塊指向緩存介質塊的指針，緩存介質塊在虛擬緩存設備中的偏移位置可以為緩存介質塊指向緩存空間塊 的指針。本發明實施例提供了一種磁碟緩存空間管理方法，通過按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中，從而創建了緩存介質與虛擬緩存設備之間的關聯，這樣虛擬緩存設備能夠管理底層的緩存介質，為增大縮小磁碟緩存空間提供了基礎。優選的，在需要增大磁碟緩存空間的情況下，可以執行以下操作。404、調用磁碟緩存空間擴展命令。405、將所述待添加的緩存介質分成與虛擬緩存設備組數目相等的待添加的緩存介質組，所述待添加的緩存介質組包括多個待添加的緩存介質塊，並按照所述緩存空間塊的容量配置各個待添加的緩存介質塊的容量。如圖6所示，將所述待添加的緩存介質SSD4分成待添加的緩存介質組ssd4_
setl.....ssd4_setN，每個待添加的緩存介質組包括多個待添加的緩存介質塊，且每個待
添加的緩存介質塊的容量與緩存空間塊的容量相等。406、按照組相聯映射關係，將待添加的緩存介質組分別添加至與所述待添加的緩存介質組對應的緩存空間組中。圖6為將ssd4_setl添加至cache_setl中的示意圖,其它待添加的緩存介質組也按照該組相聯映射關係添加到其對應的緩存空間組。這樣，ssd4_setl添加至與其組相聯映射的cache_setl中，ssd4_set2添加至與其組相聯映射的cache_set2中，依次類推，ssd4_setN添加至與其組相聯映射的cache_setN中。需要說明的是，在本發明所有實施例中可以將所有待添加的緩存介質組全部添加至其對應的緩存空間組中，也可以根據需要將一部分待添加的緩存介質組添加至其對應的緩存空間組中，也可以將緩存介質組中全部或部分緩存介質塊添加到對應的緩存空間組中。
407、更新所述虛擬緩存設備的元數據信息。進一步的，在407之後，根據設備使用率的情況，具體通過以下步驟進行。408、判斷是否需要均衡設備使用率，若判斷結果為是，即在需要均衡設備使用率的情況下，執行以下步驟409-410，若判斷結果為否則返回407。409、將所述虛擬緩存設備中原有的緩存介質中的緩存數據根據需要遷移至新添加的緩存介質中；所述設備使用率指緩存介質的使用率，本發明實施例中，根據具體需要選擇原有的緩存介質和遷移的緩存數據的容量大小，例如可以將SSDl中的全部緩存數據遷移至SSD4中，也可以將SSD2中一部分緩存數據遷移至SSD4中。410、更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質相關的緩存介質的元數據信息。其中，與所述新添加的緩存介質相關的緩存介質指的是在均衡設備使用率過程中，經過遷移緩存數據的原有的緩存介質和新添加的緩存介質。優選的，在需要縮小磁碟緩存空間的情況下，可以執行以下操作。需要說明的是，在圖4中，將縮小緩存空間操作設置在403之後，只是表示在創建緩存介質與虛擬緩存設備之間的關聯之後，可以擴展磁碟緩存空間也可縮小磁碟緩存空間，本發明實施例同樣包括縮小磁碟緩存空間的操作在擴展磁碟緩存空間之後進行，或者在縮小磁碟緩存空間之後再進行擴展磁碟緩存空間等情景。411、調用磁碟緩存空間收縮命令。412、判斷緩存介質中是否具有需要保留的緩存數據，若判斷結果為是，即在待刪除的緩存介質中具有需要保留的緩存數據情況下，執行以下步驟413-415，若判斷結果為否，即在所述待刪除的緩存介質中不具有需要保留的緩存數據的情況下，執行以下步驟416-417。413、將所述待刪除的緩存介質中需要保留的緩存數據遷移到至少一個目標緩存介質中。在本發明實施例中，需要保留的緩存數據可以為使用次數較高的緩存數據，即為最熱緩存數據，相應地，不需要保留的緩存數據可以為使用次數較低緩存數據，即為最冷緩存數據。另外，至少一個目標緩存介質可以是vcd中原有的具有最熱緩存數據容量大小的緩存介質，這樣可以直接將該緩存介質確定為所述目標緩存介質，也可以根據最熱緩存數據容量大小定位具有該容量大小的最冷緩存數據所在的緩存介質，並將該最冷緩存數據刪除後的緩存介質確定為所述目標緩存介質。414、按照組相聯映射關係，從所述虛擬緩存設備中刪除已遷移緩存數據的待刪除的緩存介質。圖7中，SSD4為待刪除的緩存介質，將ssd4_setl從cache_setl中刪除，其它待刪除的緩存介質組也按照組相聯映射關係從相應緩存空間組刪除。415、更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質相關的緩存介質的元數據信息；其中，與所述新刪除的緩存介質相關的緩存介質指的是將待刪除的緩存介質中需要保留的緩存數據所遷移到的目標緩存介質，該目標緩存介質可以是一個或多個。416、按照組相聯映射關係，從所述虛擬緩存設備中將所述待刪除的緩存介質刪除。
417、更新所述虛擬緩存設備的元數據信息。本發明實施例提供了一種磁碟緩存空間管理方法，通過虛擬緩存設備與緩存介質按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中，再通過添加或刪除緩存介質實現了增大或縮小磁碟緩存空間，從而實現了在磁碟緩存不下線的條件下，動態管理磁碟緩存空間。如圖8所示，本發明實施例提供的另一種磁碟緩存空間管理方法，包括:801、將至少 一個緩存介質分別劃分為多個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為至少兩個子虛擬緩存區，所述子虛擬緩存區包括多個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊。如圖9所示，將SSDl、SSD2和SSD3分別劃分為多個緩存介質組ssc^
setl.....ssdi_setN(ssdi_setJ表示第i個緩存介質的第J組；其中，i表示第幾個緩存介
質，J表示第幾個緩存介質組，且I < J < N)，將虛擬緩存設備vcd劃分為至少兩個子虛擬緩
存區vcdl和vcd2,每個擬緩存區包括多個緩存空間組cache_setl.....cache_setN ;緩存
介質組中包括多個緩存介質塊SSdiJDlock,緩存空間組包括多個緩存空間塊cache_block。在本發明所有實施例中，各個子虛擬緩存區中的緩存空間塊的容量大小可以相同也可以不同，各個緩存介質組中包括的緩存介質塊的個數可以相同也可以不同。802、按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的至少一個緩存空間組中；圖9示出，將ssc^setl添加至與該緩存介質組組相聯映射的vcdl和vcd2中的cache_setl中的示意圖，以此類推，緩存介質的緩存介質組按照組相聯映射關係添加到其對應的緩存空間組，也就是，將ssc^setN添加至與該緩存介質組組相聯映射的vcdl的cache_setN中和和vcd2中cache_setN中。803、維護虛擬緩存設備的元數據信息、子虛擬緩存區的元數據信息，以及緩存介質的元數據信息。其中，虛擬緩存設備的元數據信息包括:緩存設備的總容量、緩存設備的可用容量、緩存空間塊的總數目、緩存空間塊的可用數目、緩存設備中的緩存介質的總數目、以及緩存空間塊在緩存介質中的偏移位置；子虛擬緩存區的元數據信息包括:子緩存區的總容量、子緩存區的可用容量、子緩存區中緩存空間塊的總數目、子緩存區中緩存空間塊的可用數目、子緩存區中的緩存介質的總數目；緩存介質的元數據信息包括:緩存介質的可用容量、緩存介質塊在虛擬緩存設備中的偏移位置；其中，緩存空間塊在緩存介質中的偏移位置可以為緩存空間塊所指向的緩存介質塊的指針，緩存介質塊在虛擬緩存設備中的偏移位置可以為緩存介質塊所指向的緩存空間塊的指針。本發明實施例提供了一種磁碟緩存空間管理方法，根據組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的至少一個緩存空間組，從而建立了緩存介質與虛擬緩存設備之間的關聯，使得磁碟緩存空間能夠管理底層的緩存介質，為增大縮小磁碟緩存空間提供了基礎。優選的，在需要縮小磁碟緩存空間的情況下，可以執行以下操作。804、調用磁碟緩存空間收縮命令。805、判斷緩存介質塊中是否具有需要保留的緩存數據，如判斷結果為是，即在待刪除的緩存介質塊中具有需要保留的緩存數據情況下，執行以下步驟806-808 ;若判斷結果為否，即在所述待刪除的緩存介質塊中不具有需要保留的緩存數據的情況下，執行809-810。806、將所述待刪除的緩存介質塊中需要保留的緩存數據遷移到至少一個目標緩存介質塊中。在本發明實施例中，需要保留的緩存數據可以為使用次數較高的緩存數據，即為最熱緩存數據，相應地，不需要保留的緩存數據可以為使用次數較低緩存數據，即為最冷緩存數據。所述目標緩存介質可以是vcd中原有的具有最熱緩存數據容量大小的緩存介質塊，這樣可以直接將該緩存介質塊確定為所述目標緩存介質塊，也可以根據最熱緩存數據容量大小定位具有該容量大小的最冷緩存數據所在的緩存介質塊，並將該最冷緩存數據刪除後的緩存介質塊確定為所述目標緩存介質塊。807、按照組相聯映射關係，將已遷移緩存數據的待刪除的緩存介質塊從其所在的子虛擬緩存區刪除；如圖10所示,將ssd2_setl中的ssd2_block2從vcdl的cache_setl中刪除。這樣，使得vcdl空間縮小，相應地，vcd空間縮小。808、更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新刪除的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息；其中，與所述新刪除的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區為待刪除的緩存介質塊所關聯的子虛擬緩存區，與所述新刪除的緩存介質塊相關的緩存介質為待刪除的緩存介質塊所在的緩存介質。809、按照組相聯映射關係，將待刪除的緩存介質塊從其所在的子虛擬緩存區刪除。810、更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新刪除的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息。優選的，在需要增大磁碟緩存空間的情況下，可以執行以下擴展操作。需要說明的是，在vcd中具有剩餘的緩存介質塊的條件下，擴展操作可以在803之後進行以下步驟；在vcd中不具有剩餘的緩存介質塊的條件下，可以如圖10中，在vcdl刪除一個緩存介質塊後，vcd2再進行擴展，即在810之後進行擴展操作，圖11中示出了 vcd2的緩存空間增大的示意圖。811、調用磁碟緩存空間擴展命令。812、按照待擴展的子虛擬緩存區中的緩存空間塊的容量配置待添加的緩存介質塊。813、按照組相聯映射關係，將所述待添加的緩存介質塊添加至待擴展的子虛擬緩存區中所述待添加的緩存介質塊對應的緩存空間組中。如圖11所示，將ssd2_setl中的ssd2_block2添加至vcd2的cache_setl中。這樣，使得vcd2空間增大，相應地，vcd空間增大。814、更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息。其中，與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區為添加所述待添加的緩存介質塊的子虛擬緩存區。如圖11中，與所述新添加的緩存介質塊ssd2_block2相關的子虛擬緩存區為添加所述待添加的緩存介質塊的子虛擬緩存區vcd2。進一步的，在所述814之後，根據緩存介質塊使用率的情況，具體通過以下步驟進行。815、判斷是否需要均衡緩存介質塊使用率，若判斷結果為是，即在在需要均衡緩存介質塊使用率的情況下，執行以下步驟816-817，若判斷結果為否返回814。816、將虛擬緩存設備中原有的緩存介質塊中的緩存數據根據需要遷移至新添加的緩存介質塊中。817、更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新添加的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息。其中，與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區為添加所述待添加的緩存介質塊的子虛擬緩存區；與所述新添加的緩存介質塊相關的緩存介質為待添加的緩存介質塊所在的緩存介質。本發明實施例提供了一種磁碟緩存空間管理方法，根據組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的至少一個緩存空間組，從而建立了緩存介質與虛擬緩存設備之間的關聯，使得虛擬緩存設備能夠管理底層的緩存介質；再通過添加或刪除緩存介質塊實現了增大或縮小磁碟緩存空間，則在磁碟緩存空間存在多個分區的情況下，實現了動態管理磁碟緩存空間。如圖12所示，本發明實施例提供了一種磁碟緩存空間管理裝置12，包括:第一設置單元121、第一添加單元122和第一維護單元123。所述第一設置單元121，用於將至少一個緩存介質分別劃分為預定數目個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為預定數目個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊。所述第一添加單元122，用於按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中。所述第一維護單元123，用於維護虛擬緩存設備的元數據信息和緩存介質的元數據信息。其中，虛擬緩存設備的元數據信息包括:緩存設備的總容量、緩存設備的可用容量、緩存空間塊的總數目、緩存空間塊的可用數目、緩存設備中的緩存介質的總數目、以及緩存空間塊在緩存介質中的偏移位置；緩存介質的元數據信息包括:緩存介質的可用容量、緩存介質塊在虛擬緩存設備中的偏移位置；其中，緩存空間塊在緩存介質中的偏移位置可以為緩存空間塊指向緩存介質塊的指針，緩存介質塊在虛擬緩存設備中的偏移位置可以為緩存介質塊指向緩存空間塊的指針。優選的，在需要增大磁碟緩存空間的情況下，如圖13所示，所述裝置12還包括 第二設置單元124和第一添加更新單元125。所述第二設置單元124，用於將所述待添加的緩存介質分成與虛擬緩存設備組數目相等的待添加的緩存介質組，所述待添加的緩存介質組包括多個待添加的緩存介質塊，並按照所述緩存空間塊的容量配置各個待添加的緩存介質塊的容量。所述第一添加更新單元125，用於按照組相聯映射關係，將待添加的緩存介質組分別添加至與所述待添加的緩存介質組對應的緩存空間組中；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息。

進一步的，如圖14所示，所述裝置12還包括:第一遷移更新單元126。所述第一遷移更新單元126，用於在需要均衡設備使用率的情況下，將所述虛擬緩存設備中原有的緩存介質中的緩存數據根據需要遷移至新添加的緩存介質中；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質相關的緩存介質的元數據信息。其中，與所述新添加的緩存介質相關的緩存介質指的是在均衡設備使用率過程中，經過遷移緩存數據的原有的緩存介質和新添加的緩存介質。優選的，在需要縮小磁碟緩存空間的情況下，如圖15所示，所述裝置12還包括 第一刪除更新單元127和第二刪除更新單元128。所述第一刪除更新單元127，用於在待刪除的緩存介質中具有需要保留的緩存數據的情況下，將所述待刪除的緩存介質中需要保留的緩存數據遷移到至少一個目標緩存介質中；按照組相聯映射關係，從所述虛擬緩存設備中刪除已遷移緩存數據的待刪除的緩存介質；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質相關的緩存介質的元數據信息；或者，所述第二刪除更新單元128，用於在所述待刪除的緩存介質中不具有需要保留的緩存數據情況下，按照組相聯映射關係，從所述虛擬緩存設備中將所述待刪除的緩存介質刪除；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息。本發明實施例提供了一種磁碟緩存空間管理裝置，通過虛擬緩存設備與緩存介質按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中，再通過添加或刪除緩存介質實現了增大或縮小磁碟緩存空間，從而實現了在磁碟緩存不下線的條件下，動態管理磁碟緩存空間。本發明實施例提供另一種磁碟緩存空間管理裝置16，如圖16所示，包括:第三設置單元161、第二添加單元162和第二維護單元163。所述第三設置單元161，用於將至少一個緩存介質分別劃分為多個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為至少兩個子虛擬緩存區，所述子虛擬緩存區包括多個緩存空間組；其中，所述緩存介 質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊；所述第二添加單元162，用於按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的至少一個緩存空間組中；所述第二維護單元163，用於維護虛擬緩存設備的元數據信息、子虛擬緩存區的元數據信息，以及緩存介質的元數據信息。其中，虛擬緩存設備的元數據信息包括:緩存設備的總容量、緩存設備的可用容量、緩存空間塊的總數目、緩存空間塊的可用數目、緩存設備中的緩存介質的總數目、以及緩存空間塊在緩存介質中的偏移位置；子虛擬緩存區的元數據信息包括:子緩存區的總容量、子緩存區的可用容量、子緩存區中緩存空間塊的總數目、子緩存區中緩存空間塊的可用數目、子緩存區中的緩存介質的總數目；緩存介質的元數據信息包括:緩存介質的可用容量、緩存介質塊在虛擬緩存設備中的偏移位置；其中，緩存空間塊在緩存介質中的偏移位置可以為緩存空間塊所指向的緩存介質塊的指針，緩存介質塊在虛擬緩存設備中的偏移位置可以為緩存介質塊所指向的緩存空間塊的指針。進一步的，如圖17所示，所述裝置還包括:第三刪除更新單元164和第四刪除更新單元165。所述第三刪除更新單元164，用於在待刪除的緩存介質塊中具有需要保留的緩存數據情況下，將所述待刪除的緩存介質塊中需要保留的緩存數據遷移到至少一個目標緩存介質塊中；按照組相聯映射關係，將已遷移緩存數據的待刪除的緩存介質塊從其所在的子虛擬緩存區刪除；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新刪除的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息；其中，與所述新刪除的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區為待刪除的緩存介質塊所關聯的子虛擬緩存區，與所述新刪除的緩存介質塊相關的緩存介質為待刪除的緩存介質塊所在的緩存介質。所述第四刪除更新單元165，用於在所述待刪除的緩存介質塊中不具有需要保留的緩存數據情況下，按照組相聯映射關係，將待刪除的緩存介質塊從其所在的子虛擬緩存區刪除；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新刪除的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息。優選的，在在需要擴展磁碟緩存空間的情況下，如圖18所示，所述裝置還包括:第四設置單元166和第二添加更新單元167。所述第四設置單元166，用於按照待擴展的子虛擬緩存區中的緩存空間塊的容量配置待添加的緩存介質塊；所述第二添加更新單元167，用於按照組相聯映射關係，將所述待添加的緩存介質塊添加至待擴展的子虛擬緩存區中所述待添加的緩存介質塊對應的緩存空間組中；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息。其中，與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區為添加所述待添加的緩存介質塊的子虛擬緩存區。進一步的，如圖19所示，所述裝置還包括:第二遷移更新單元168。所述第二遷移更新單元168，用於在需要均衡緩存介質塊使用率的情況下，將虛擬緩存設備中原有的緩存介質塊中的緩存數據根據需要遷移至新添加的緩存介質塊中；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新添加的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息。其中，與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區為添加所述待添加的緩存介質塊的子虛擬緩存區；與所述新添加的緩存介質塊相關的緩存介質為待添加的緩存介質塊所在的緩存介質。本發明實施例提供了一種磁碟緩存空間管理裝置，根據組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的至少一個緩存空間組，從而建立了緩存介質與虛擬緩存設備之間的關聯，使得虛擬緩存設備能夠管理底層的緩存介質；再通過添加或刪除緩存介質塊實現了增大或縮小磁碟緩存空間，則在磁碟緩存空間存在多個分區的情況下，實現了動態管理磁碟緩存空間。本領域普通技術人員可以理解:實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬體來完成，前述的程序可以存儲於一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括:R0M、RAM、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種磁碟緩存空間管理方法，其特徵在於，包括: 將至少一個緩存介質分別劃分為預定數目個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為預定數目個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊； 按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中； 維護虛擬緩存設備的元數據信息和緩存介質的元數據信息。
2.根據權利要求1所述的磁碟緩存空間管理方法，其特徵在於，包括: 將所述待添加的緩存介質分成與虛擬緩存設備組數目相等的待添加的緩存介質組，所述待添加的緩存介質組包括多個待添加的緩存介質塊，並按照所述緩存空間塊的容量配置各個待添加的緩存介質塊的容量； 按照組相聯映射關係，將待添加的緩存介質組分別添加至與所述待添加的緩存介質組對應的緩存空間組中； 更新所述虛擬緩存設備的元數據信息。
3.根據權利要求2所述的磁碟緩存空間管理方法，其特徵在於，所述方法還包括: 在需要均衡設備使用率的情況下，將所述虛擬緩存設備中原有的緩存介質中的緩存數據根據需要遷移至新添加的緩存介質中； 更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質相關的緩存介質的元數據信息。
4.根據權利要求1所述的磁碟緩存空間管理方法，其特徵在於，包括: 當待刪除的緩存介質中具有需要保留的緩存數據時， 將所述待刪除的緩存介質中需要保留的緩存數據遷移到至少一個目標緩存介質中； 按照組相聯映射關係，從所述虛擬緩存設備中刪除已遷移緩存數據的待刪除的緩存介質； 更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質相關的緩存介質的元數據信息； 當所述待刪除的緩存介質中不具有需要保留的緩存數據時， 按照組相聯映射關係，從所述虛擬緩存設備中將所述待刪除的緩存介質刪除； 更新所述虛擬緩存設備的元數據信息。
5.一種磁碟緩存空間 管理方法，其特徵在於，包括: 將至少一個緩存介質分別劃分為多個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為至少兩個子虛擬緩存區，所述子虛擬緩存區包括多個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊； 按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的至少一個緩存空間組中； 維護虛擬緩存設備的元數據信息、子虛擬緩存區的元數據信息，以及緩存介質的元數據信息。
6.根據權利要求5所述的磁碟緩存空間管理方法，其特徵在於，包括: 當待刪除的緩存介質塊中具有需要保留的緩存數據時，將所述待刪除的緩存介質塊中需要保留的緩存數據遷移到至少一個目標緩存介質塊中； 按照組相聯映射關係，將已遷移緩存數據的待刪除的緩存介質塊從其所在的子虛擬緩存區刪除； 更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新刪除的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息； 當所述待刪除的緩存介質塊中不具有需要保留的緩存數據時， 按照組相聯映射關係，將待刪除的緩存介質塊從其所在的子虛擬緩存區刪除； 更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新刪除的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息。
7.根據權利要求5或6所述的磁碟緩存空間管理方法，其特徵在於，包括: 按照待擴展的子虛擬緩存區中的緩存空間塊的容量配置待添加的緩存介質塊； 按照組相聯映射關係，將所述待添加的緩存介質塊添加至待擴展的子虛擬緩存區中所述待添加的緩存介質塊對應的緩存空間組中； 更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息。
8.根據權利要求7所述的磁碟緩存空間管理方法，其特徵在於，所述方法還包括: 在需要均衡緩存介質塊使用率的情況下，將虛擬緩存設備中原有的緩存介質塊中的緩存數據根據需要遷移至新添加的緩存介質塊中； 更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新添加的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息。
9.一種磁碟緩存空間管理裝置，其特徵在於，包括: 第一設置單元，用於將至少一個緩存介質分別劃分為預定數目個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為預定數目個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊； 第一添加單元，用於按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中； 第一維護單元，用於維護虛擬緩存設備的元數據信息和緩存介質的元數據信息。
10.根據權利要求9所述的磁碟緩存空間管理裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 第二設置單元，用於將所述待添加的緩存介質分成與虛擬緩存設備組數目相等的待添加的緩存介質組，所述待添加的緩存介質組包括多個待添加的緩存介質塊，並按照所述緩存空間塊的容量配置各個待添加的緩存介質塊的容量； 第一添加更新單元，用於按照組相聯映射關係，將待添加的緩存介質組分別添加至與所述待添加的緩存介質組對應的緩存空間組中；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息。
11.根據權利要求10所述的磁碟緩存空間管理裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 第一遷移更新單元，用於在需要均衡設備使用率的情況下，將所述虛擬緩存設備中原有的緩存介質中的緩存數據根據需要遷移至新添加的緩存介質中；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質相關的緩存介質的元數據信息。
12.根據權利要求9所述的磁碟緩存空間管理裝置，其特徵在於，所述裝置還包括:第一刪除更新單元，用於在待刪除的緩存介質中具有需要保留的緩存數據的情況下，將所述待刪除的緩存介質中需要保留的緩存數據遷移到至少一個目標緩存介質中；按照組相聯映射關係，從所述虛擬緩存設備中刪除已遷移緩存數據的待刪除的緩存介質；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質相關的緩存介質的元數據信息；或者， 第二刪除更新單元，用於在所述待刪除的緩存介質中不具有需要保留的緩存數據情況下，按照組相聯映射關係，從所述虛擬緩存設備中將所述待刪除的緩存介質刪除；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息。
13.—種磁碟緩存空間管理裝置，其特徵在於，包括: 第三設置單元，用於將至少一個緩存介質分別劃分為多個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為至少兩個子虛擬緩存區，所述子虛擬緩存區包括多個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊； 第二添加單元，用於按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的至少一個緩存空間組中； 第二維護單元，用於維護虛擬緩存設備的元數據信息、子虛擬緩存區的元數據信息，以及緩存介質的元數據信息。
14.根據權利要求13所述的磁碟緩存空間管理裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 第三刪除更新單元，用於在待刪除的緩存介質塊中具有需要保留的緩存數據情況下，將所述待刪除的緩存介質塊中需要保留的緩存數據遷移到至少一個目標緩存介質塊中；按照組相聯映射關係，將已遷移緩存數據的待刪除的緩存介質塊從其所在的子虛擬緩存區刪除；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新刪除的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息； 第四刪除更新單元，用於在所述待刪除的緩存介質塊中不具有需要保留的緩存數據情況下，按照組相聯映射關係，將待刪除的緩存介質塊從其所在的子虛擬緩存區刪除；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新刪除的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新刪除的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息。
15.根據權利要求13或14所述的磁碟緩存空間管理裝置，其特徵在於，所述裝置包括: 第四設置單元，用於按照待擴展的子虛擬緩存區中的緩存空間塊的容量配置待添加的緩存介質塊； 第二添加更新單元，用於按照組相聯映射關係，將所述待添加的緩存介質塊添加至待擴展的子虛擬緩存區中所述待添加的緩存介質塊對應的緩存空間組中；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息。
16.根據權利要求15所述的磁碟緩存空間管理裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 第二遷移更新單元，用於在需要均衡緩存介質塊使用率的情況下，將虛擬緩存設備中原有的緩存介質塊中的緩存數據根據需要遷移至新添加的緩存介質塊中；更新所述虛擬緩存設備的元數據信息、與所述新添加的緩存介質塊相關的子虛擬緩存區的元數據信息和與所述新添加的緩存介質塊相關的緩存介質的元數據信息。
全文摘要
本發明實施例提供一種磁碟緩存空間管理方法和設備，涉及計算機技術領域。將至少一個緩存介質分別劃分為預定數目個緩存介質組，將虛擬緩存設備劃分為預定數目個緩存空間組；其中，所述緩存介質組中包括多個緩存介質塊，所述緩存空間組包括多個緩存空間塊；按照組相聯映射關係，將每個緩存介質中的緩存介質組分別添加至與所述緩存介質組對應的緩存空間組中；維護虛擬緩存設備的元數據信息和緩存介質的元數據信息；用以動態管理磁碟緩存空間。本發明適用於管理磁碟緩存空間的情景。
文檔編號G06F3/06GK103150122SQ20111040328
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者溫正湖, 夏靜霆, 王婷, 王朱珍 申請人:華為技術有限公司