一種實現混合緩存的方法和裝置的製作方法

2023-08-11 18:32:56 1

專利名稱：一種實現混合緩存的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機和通信領域，尤其涉及一種存儲系統中混合緩存的實現方法和
直O
背景技術：
目前，隨著數據的大量增長，存儲系統設備如磁碟陣列的應用前景也被廣泛看好。 存儲系統的穩定性是不容置疑的，因此在磁碟陣列中的掉電保護技術十分重要。所述掉電 保護是指存儲系統正常供電電源掉電後，存儲系統能夠迅速使用其他的電源進行供電，以 保證數據能夠在一定的時間內不丟失，當系統正常供電電源恢復供電後，存儲系統在自動 切換到存儲系統供電電源。目前，在伺服器和磁碟存儲系統中的基本做法是使用動態隨機存儲器DRAM外加 電池的技術來實現諸如72小時的掉電保護。由於電池屬於消耗品，如果在有效時間內存儲 系統中的數據沒有被及時讀出，仍具有丟失的可能性，降低了存儲系統的可靠性。

發明內容
本發明的目的在於提供一種實現混合緩存的方法和裝置，能夠解決內存數據掉電 保護的技術問題。根據本發明的一個方面，本發明提供了一種實現混合緩存的方法，緩存配置有易 失緩存器和非易失緩存器，所述方法包括A)控制器接收並判斷伺服器/主機輸入的操作請求；B)若判斷所述操作請求是寫操作請求，則控制器將來自伺服器/主機的數據寫入 非易失緩存器；C)若判斷所述操作請求是讀操作請求，則控制器將讀取的數據寫入易失緩存器。根據本發明的另一個方面，本發明提供了一種實現混合緩存的裝置，所述裝置包 括控制器，用於接收並判斷伺服器/主機輸入的操作請求；非易失緩存器，用於在控制器判斷所述操作請求是寫操作請求時，寫入控制器傳 送的來自伺服器/主機的數據；易失緩存器，用於在控制器判斷所述操作請求是讀操作請求，寫入控制器讀取的 數據。與現有技術相比，本發明的有益效果在於本發明通過易失緩存和非易失緩存的 混合使用，不僅實現了內存數據的掉電保護，提高了存儲系統的可靠性，還具有成本低、更 環保的優勢。


圖1是本發明實施例提供的實現混合緩存的裝置結構示意圖2是本發明實施例提供的實現混合緩存的方法流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明，應當理解，以下所說明的優 選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。圖1顯示了本發明實施例提供的實現混合緩存的裝置結構示意圖，如圖1所示，所 述裝置包括控制器、非易失緩存器、易失緩存器、硬碟、固件快閃記憶體，以及晶片電源。其中所述控制器，用於接收並判斷伺服器/主機輸入的操作請求，並在操作請求是寫 操作請求時，為使數據寫入非易失緩存器，分配寫緩存地址和鏡像緩存地址，在操作請求是 讀操作請求時，為使數據寫入易失緩存器，分配讀緩存地址；所述非易失緩存器，用於在控制器判斷所述操作請求是寫操作請求後，根據寫緩 存地址和鏡像緩存地址，在非易失緩存器的寫緩存和鏡像緩存中寫入控制器傳送的來自服 務器/主機的數據；所述易失緩存器，用於在控制器判斷所述操作請求是讀操作請求後，根據讀緩存 地址，在易失緩存器的讀緩存中寫入控制器傳送的從非易失緩存器或硬碟中讀取的數據；所述硬碟，用於保存所述控制器傳送的從非易失緩存器中讀取的數據；所述固件快閃記憶體，用於配置非易失緩存器和易失緩存器，以及非易失緩存器和易失 緩存器的區域劃分；所述晶片電源，用於為非易失緩存器和易失緩存器供電。上述非易失緩存器包括磁性隨機存儲器MRAM，所述易失緩存器包括動態隨機存儲 器DRAM。為了實現伺服器和存儲系統中緩存的數據保護，需要在系統設計的時候根據軟體 對硬碟的讀寫操作要求，按照一定的比例進行讀緩存、寫緩存和鏡像緩存的分配。根據軟體 對硬碟的讀寫操作和現有存儲管理軟體的要求，讀緩存佔混合緩存的60% -90%，寫緩存 和鏡像緩存佔混合緩存的10% -40%。在混合緩存中，由於讀入到緩存的數據不需要保護， 因此可以使用易失緩存器作為用於讀取數據的緩存器，即所述易失緩存器的緩存容量佔混 合緩存的60%-90%;寫入的數據需要保護，因此可以使用非易失緩存器作為用於寫入數據 的緩存器，即所述非易失緩存器的緩存容量佔混合緩存的10%-40%。本實施例中，設定易 失緩存器的緩存容量佔混合緩存的60%，非易失緩存器的緩存容量佔混合緩存的40%，即 DRAM佔60%，MRAM佔40%，其中，MRAM的寫緩存和鏡像緩存各佔20%。一般，數據完成寫 緩存和鏡像緩存的寫入後，即完成寫入操作。本實施例所述裝置工作原理如下控制器收到伺服器/主機傳送的用於寫入數據的操作請求時，控制器分配寫緩存 地址和鏡像緩存地址，並根據寫緩存地址和鏡像緩存地址，將數據寫入MRAM的寫緩存和鏡 像緩存中，寫入操作完成後，控制器按照RAID算法和I/O總線協議，將MRAM中的數據傳送 到硬碟中存儲。控制器收到伺服器/主機傳送的用於讀出的操作請求時，控制器分配讀緩存地 址，並根據讀緩存地址，將MRAM或硬碟中的數據讀取到DRAM的讀緩存中，讀入操作完成後， 控制器將DRAM中的數據傳送到伺服器/主機。
圖2顯示了本發明實施例提供的實現混合緩存的方法流程圖，如圖2所示，步驟如 下當伺服器/主機向混合緩存裝置發出寫操作請求時，控制器判斷伺服器/主機發 出的操作請求是寫操作請求，控制器分配寫緩存地址和鏡像緩存地址，並根據寫緩存地址 和鏡像緩存地址，將來自伺服器/主機的數據寫入非易失緩存器的寫緩存和鏡像緩存中； 數據寫入寫緩存和鏡像緩存後，控制器在將非易失緩存器中的數據寫入硬碟；當伺服器/主機向混合緩存裝置發出讀操作請求時，控制器判斷伺服器/主機發 出的操作請求是讀操作請求，控制器分配讀緩存地址，並根據讀緩存地址，把從非易失緩存 器或硬碟讀取的數據寫入易失緩存器；如果控制器接收讀操作請求後，非易失緩存器的寫入操作未完成，即非易失緩存 器中的數據未被刷新，則控制器從非易失緩存器中直接讀取數據，並寫入易失緩存器的讀 緩存中，然後在控制器的控制下將易失緩存器中的數據傳送到伺服器/主機；如果控制器 接收讀操作請求後，非易失緩存器的寫入操作已完成，即非易失緩存器中的數據已經刷新， 則控制器向硬碟發送讀操作請求，並在得到硬碟的響應後，將硬碟中的數據傳送到易失緩 存器的讀緩存中，最後在控制器的控制下將易失緩存器中的數據傳送到伺服器/主機。上述非易失緩存器包括磁性隨機存儲器MRAM，所述易失緩存器包括動態隨機存儲 器DRAM。綜上所述，本發明具有以下技術效果1、本發明利用非易失緩存器的非易失性，將非易失緩存器作為用於寫入數據的緩 存器，實現了數據的掉電保護，極大提升了寫操作的可靠性，並且無需外加電池，使本發明 更加環保；2、本發明採用非易失緩存器和易失緩存器的混合緩存，降低了硬體實現的成本。儘管上文對本發明進行了詳細說明，但是本發明不限於此，本技術領域技術人員 可以根據本發明的原理進行各種修改。因此，凡按照本發明原理所做的修改，都應當理解為 落入本發明的保護範圍。
權利要求
一種實現混合緩存的方法，其特徵在於，緩存配置有易失緩存器和非易失緩存器，所述方法包括A)控制器接收並判斷伺服器/主機輸入的操作請求；B)若判斷所述操作請求是寫操作請求，則控制器將來自伺服器/主機的數據寫入非易失緩存器；C)若判斷所述操作請求是讀操作請求，則控制器將讀取的數據寫入易失緩存器。
2.根據權利要求1所述的實現混合緩存的方法，其特徵在於，所述步驟B)包括控制器判斷伺服器/主機輸入的操作請求是寫操作請求後，分配寫緩存地址和鏡像緩存地址；控制器根據所述寫緩存地址和鏡像緩存地址，將來自伺服器/主機的數據寫入所述非 易失緩存器的寫緩存和鏡像緩存中。
3.根據權利要求2所述的實現混合緩存的方法，其特徵在於，寫操作完成後，控制器利 用RAID算法和I/O總線協議，將非易失緩存器中的數據送入硬碟中。
4.根據權利要求1所述的實現混合緩存的方法，其特徵在於，所述步驟C)包括控制器判斷伺服器/主機輸入的操作請求是讀操作請求後，分配讀緩存地址；控制器根據所述讀緩存地址，把從非易失緩存器或硬碟讀取的數據寫入讀緩存。
5.根據權利要求4所述的實現混合緩存的方法，其特徵在於，控制器判斷寫操作未完 成，則控制器把從非易失緩存器中讀取的數據寫入易失緩存器，否則，控制器把從硬碟中讀 取的數據寫入易失緩存器。
6.根據權利要求1所述的實現混合緩存的方法，其特徵在於，所述非易失緩存器的緩 存容量佔混合緩存的10% -40%，易失緩存器的緩存容量佔混合緩存的60% -90%。
7.根據權利要求6所述的實現混合緩存的方法，其特徵在於，所述非易失緩存器的緩 存容量佔混合緩存的40%，易失緩存器的緩存容量佔混合緩存的60%。
8.根據權利要求1-7任意一項所述的實現混合緩存的方法，其特徵在於，所述非易失 緩存器包括磁性隨機存儲器MRAM，所述易失緩存器包括動態隨機存儲器DRAM。
9.一種實現混合緩存的裝置，其特徵在於，所述裝置包括控制器，用於接收並判斷伺服器/主機輸入的操作請求；非易失緩存器，用於在控制器判斷所述操作請求是寫操作請求時，寫入控制器傳送的 來自伺服器/主機的數據；易失緩存器，用於在控制器判斷所述操作請求是讀操作請求，寫入控制器讀取的數據。
10.根據權利要求9所述的實現混合緩存的裝置，其特徵在於，還包括固件快閃記憶體，用於配置易失緩存器和非易失緩存器，以及非易失緩存器和易失緩存器的 區域劃分；硬碟，用於保存控制器傳送的非易失緩存器中緩存的數據。晶片電源，用於為所述非易失緩存器和易失緩存器供電。
11.根據權利要求9所述的實現混合緩存的方法，其特徵在於，所述非易失緩存器的緩 存容量佔混合緩存的10% _40%，易失緩存器的緩存容量佔混合緩存的60% -90%。
12.根據權利要求11所述的實現混合緩存的方法，其特徵在於，所述非易失緩存器的 緩存容量佔混合緩存的40%，易失緩存器的緩存容量佔混合緩存的60%。
13.根據權利要求9-12任意一項所述的實現混合緩存的裝置，其特徵在於，所述非易 失緩存器包括磁性隨機存儲器MRAM，所述易失緩存器包括動態隨機存儲器DRAM。
全文摘要
本發明公開了一種實現混合緩存的方法和裝置，緩存配置有易失緩存器和非易失緩存器，所述方法包括控制器接收並判斷伺服器/主機輸入的操作請求；若判斷所述操作請求是寫操作請求，則控制器將來自伺服器/主機的數據寫入非易失緩存器；若判斷所述操作請求是讀操作請求，則控制器將讀取的數據寫入易失緩存器。本發明通過易失緩存和非易失緩存的混合使用，能夠實現內存數據的掉電保護，具有成本低、易實現、更環保的優勢。
文檔編號G06F3/06GK101937321SQ20101028195
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月15日 優先權日2010年9月15日
發明者劉俊, 吳慶家, 雷林, 黃劍 申請人:中興通訊股份有限公司