專利名稱：基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到計算機(jī)數(shù)據(jù)存儲技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法和裝置。
背景技術(shù)：
在云時代，無論是計算資源還是存儲資源都被集中到遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心，除了專門面向終端用戶的直接存儲服務(wù)外，其余大部分存儲資源都會直接面對數(shù)據(jù)中心之中的服務(wù)器。隨著海量數(shù)據(jù)的大規(guī)模增長和服務(wù)器應(yīng)用的廣泛深入，很多重要應(yīng)用如事務(wù)處理系統(tǒng)、氣象預(yù)報等都受到底層主存和存儲系統(tǒng)性能的制約。充分利用現(xiàn)有的存儲技木，改善現(xiàn)有的主存和存儲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對于提高系統(tǒng)整體性能是至關(guān)重要的。固態(tài)硬盤具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，但也存在成本高、容量低、寫入壽命有限等特點(diǎn)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的為提供一種成本低、容量大、有效提高使用壽命的基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法和裝置。本發(fā)明提出一種基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法，包括步驟接收讀請求或?qū)懻埱?；將存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM，或?qū)⒋鎯υO(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM ；對所述緩存設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作，或?qū)λ鼍彺嬖O(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。優(yōu)選地，所述將存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM的步驟具體包括判斷所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)在所述存儲設(shè)備中的存儲位置；當(dāng)判定所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為所述HDD吋，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述DRAM ；當(dāng)判定所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為所述SSD時，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述SSD取出，并存儲至所述PCM。優(yōu)選地，所述將讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述DRAM的步驟之前還包括判斷所述DRAM是否存滿；如果是，則將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述PCM ；如果否，則執(zhí)行將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述DRAM的步驟。優(yōu)選地，所述接收讀請求或?qū)懻埱蟮牟襟E之后還包括
獲取所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)的存儲信息和訪問信息；當(dāng)判定所述存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的寫訪問頻率大于預(yù)設(shè)寫頻率閾值時，將所述存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至所述DRAM ；當(dāng)判定所述存儲設(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的讀訪問頻率大于預(yù)設(shè)讀頻率閾值時，將所述存儲設(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至所述PCM。優(yōu)選地，所述接收讀請求或?qū)懻埱蟮牟襟E之后還包括判斷所述緩存設(shè)備中是否存儲有所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)；如果是，則執(zhí)行對所述緩存設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作，或?qū)λ鼍彺嬖O(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作的步驟；如果否，則執(zhí)行將存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相 變存儲器PCM，或?qū)⒋鎯υO(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM的步驟。本發(fā)明還提出一種基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置，包括請求接收模塊，用于接收讀請求或?qū)懻埱螅淮鎯δK，用于將存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM，或?qū)⒋鎯υO(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM ；操作模塊，用于對所述緩存設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作或?qū)λ鼍彺嬖O(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。優(yōu)選地，所述存儲模塊具體包括位置判斷子模塊，用于判斷所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)在所述存儲設(shè)備中的存儲位置；第一存儲子模塊，用于當(dāng)所述位置判斷子模塊判定所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為所述HDD時，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述DRAM ；第二存儲子模塊，用于當(dāng)所述位置判斷子模塊判定所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為所述SSD時，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述SSD取出，并存儲至所述PCM。優(yōu)選地,所述存儲模塊具體還包括存滿判斷子模塊，用于判斷所述DRAM是否存滿；所述第一存儲子模塊還用干，當(dāng)所述存滿判斷子模塊判定所述DRAM存滿吋，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述PCM ；當(dāng)所述存滿判斷子模塊判定所述DRAM未滿時，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述DRAM。優(yōu)選地，所述基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置還包括信息獲取模塊，用于獲取所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)的存儲信息和訪問信息；第一比較模塊，用于當(dāng)判定所述存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的寫訪問頻率大于預(yù)設(shè)寫頻率閾值時，將所述存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至所述 DRAM ；第二比較模塊，用于當(dāng)判定所述存儲設(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的讀訪問頻率大于預(yù)設(shè)讀頻率閾值時，將所述存儲設(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至所述 PCM。優(yōu)選地，所述基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置還包括判斷模塊，用于判斷所述緩存設(shè)備中是否存儲有所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)；所述操作模塊還用于，在所述判斷模塊判定所述緩存設(shè)備中存儲有所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)時，對所述緩存設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作，或?qū)λ鼍彺嬖O(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作；所述存儲模塊還用于，在所述判斷模塊判定所述緩存設(shè)備中未存儲所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)時，將存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM，或?qū)⒋鎯υO(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM。 本發(fā)明將PCM與DRAM結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)高速存取，由于PCM具有高密度、大容量的優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用到緩存設(shè)備中，可有效提高緩存設(shè)備容量，且其具備良好的擴(kuò)展性，在需要擴(kuò)容的情況下，無需另外更換芯片，成本有效降低。為了有效減少PCM的損耗，將讀頻繁的數(shù)據(jù)存儲在PCM中，寫操作頻繁的數(shù)據(jù)盡量存儲在DRAM中，可有效提高整個混合存儲器的使用壽命。


圖I為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法的第一實(shí)施例的流程圖；圖2為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法的第二實(shí)施例的流程圖；圖3為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法的第三實(shí)施例的流程圖；圖4為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法的第四實(shí)施例的流程圖；圖5為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法的第五實(shí)施例的流程圖；圖6為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置的第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)ー步說明。
具體實(shí)施例方式應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明的混合存儲器包括存儲設(shè)備和緩存設(shè)備。存儲設(shè)備包括SSD(S0lid statedisk,固態(tài)硬盤)和HDD (Hard Disk Drive,硬盤驅(qū)動器)，由于SSD具有快速讀取、低延遲、寫損耗等特點(diǎn)，因此將SSD用于存儲讀頻繁，寫次數(shù)少的數(shù)據(jù)；緩存設(shè)備包括DRAM(DynamicRandom Access Memory,動態(tài)隨機(jī)存取存儲器)和PCM (phase change memory,相變存儲器)，PCM容量較大，DRAM容量較小，由于PCM和DRAM的讀速度相差不大，但PCM存在寫損耗問題，其壽命有限，因此PCM更適合存儲讀頻繁的數(shù)據(jù)，寫頻繁的數(shù)據(jù)則主要存儲在DRAM。本發(fā)明結(jié)合了混合存儲器中各個存儲芯片的優(yōu)點(diǎn)，在混合存儲器的內(nèi)部功能分配、讀寫數(shù)據(jù)布局和數(shù)據(jù)遷移等方面進(jìn)行了整體分析和設(shè)計，具體實(shí)施例如下。如圖I所示，圖I為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法的第一實(shí)施例的流程圖，該實(shí)施例提到的基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法，包括步驟S111,接收讀請求；步驟SI 12，將存儲設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM ；由于PCM存在寫損耗問題，為延長其使用壽命，將讀頻繁的數(shù)據(jù)存儲在PCM中。步驟S113，對緩存設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作。在進(jìn)行讀請求操作時，首先將存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備中，再從緩存設(shè) 備中讀取數(shù)據(jù)。步驟S121,接收寫請求；步驟S122，將存儲設(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM ；為了減少PCM的損耗，將寫操作頻繁的數(shù)據(jù)盡量存儲在DRAM中。步驟S123，對緩存設(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。在進(jìn)行寫請求操作時，首先將存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備中，再對緩存設(shè)備中對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。本實(shí)施例將PCM與DRAM結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)高速存取，由于PCM具有高密度、大容量的優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用到緩存設(shè)備中，可有效提高緩存設(shè)備容量，且其具備良好的擴(kuò)展性，在需要擴(kuò)容的情況下，無需另外更換芯片，成本有效降低。為了有效減少PCM的損耗，將讀頻繁的數(shù)據(jù)存儲在PCM中，寫操作頻繁的數(shù)據(jù)盡量存儲在DRAM中，可有效提高整個混合存儲器的使用壽命。如圖2所示，圖2為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法的第二實(shí)施例的流程圖。步驟S211,接收讀請求；步驟S212，判斷讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)在存儲設(shè)備中的存儲位置；步驟S213，當(dāng)判定讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為HDD吋，將讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從HDD取出，并存儲至DRAM ；由于SSD具有快速讀取、低延遲、寫損耗的特點(diǎn)，在SSD中存儲的數(shù)據(jù)多為讀操作頻繁的數(shù)據(jù)，寫操作頻繁的數(shù)據(jù)通常存儲在HDD中，同時，由于PCM存在寫損耗問題，因此，為延長其使用壽命，將HDD中存儲的寫操作頻繁的數(shù)據(jù)存儲到DRAM中。步驟S214，當(dāng)判定讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為SSD吋，將讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從SSD取出，并存儲至PCM;為延長其使用壽命，將SSD中存儲的讀操作頻繁的數(shù)據(jù)存儲至PCM中。步驟S215，對緩存設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作。本實(shí)施例遵循來自HDD的數(shù)據(jù)預(yù)取到DRAM，來自SSD的數(shù)據(jù)預(yù)取到PCM的總體原貝U，可有效減少PCM的損耗，提聞PCM的使用壽命，進(jìn)而提聞?wù)麄€混合存儲器的使用壽命。如圖3所示，圖3為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法的第三實(shí)施例的流程圖。步驟S311,接收讀請求；步驟S312，判斷讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)在存儲設(shè)備中的存儲位置；步驟S313，當(dāng)判定讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為HDD時，判斷DRAM是否存滿；如果是，則執(zhí)行步驟S314 ;如果否，則執(zhí)行步驟S315 ；當(dāng)DRAM已滿，將本應(yīng)預(yù)取到DRAM的數(shù)據(jù)預(yù)取到PCM中。步驟S314，將讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從HDD取出，并存儲至PCM ；步驟S315，將讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從HDD取出，并存儲至DRAM ； 步驟S316，當(dāng)判定讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為SSD吋，將讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從SSD取出，并存儲至PCM;步驟S317，對緩存設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作。本實(shí)施例遵循來自HDD的數(shù)據(jù)預(yù)取到DRAM，來自SSD的數(shù)據(jù)預(yù)取到PCM的總體原貝U，但由于PCM容量大、擴(kuò)展性好，當(dāng)DRAM已經(jīng)無空間存儲數(shù)據(jù)時，則可將本應(yīng)預(yù)取到DRAM的數(shù)據(jù)預(yù)取到PCM中，以實(shí)現(xiàn)整個混合存儲器的大容量需求。如圖4所示，圖4為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法的第四實(shí)施例的流程圖。步驟S411，接收讀請求；步驟S412，獲取讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲信息和訪問信息；存儲信息包括數(shù)據(jù)的原存儲設(shè)備類型(例如，0表示數(shù)據(jù)來自SSD，1表示數(shù)據(jù)來自HDD)和緩存設(shè)備類型(例如，0表示PCM，I表示DRAM)，訪問信息包括數(shù)據(jù)的訪問信息情況(例如，數(shù)據(jù)的讀操作頻率計數(shù)、寫操作頻率計數(shù)、命中操作頻率計數(shù)、錯失操作頻率計數(shù)
寸ノ o步驟S413，判斷存儲設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的寫訪問頻率是否大于預(yù)設(shè)寫頻率閾值；如果是，則執(zhí)行步驟S414 ;如果否，則執(zhí)行步驟S415 ；對于讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)本應(yīng)寫入到PCM中，但當(dāng)該數(shù)據(jù)的寫操作頻率計數(shù)超過預(yù)設(shè)的寫閾值時，則說明該數(shù)據(jù)是寫操作頻繁的數(shù)據(jù)，則觸發(fā)數(shù)據(jù)遷移指令，將該數(shù)據(jù)存儲至DRAM。步驟S414，將存儲設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至DRAM ；步驟S415，將存儲設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM ；步驟S416，對緩存設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作。步驟S421,接收寫請求；步驟S422，獲取寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲信息和訪問信息；步驟S423，判斷存儲設(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的讀訪問頻率是否大于預(yù)設(shè)讀頻率閾值；如果是，則執(zhí)行步驟S424 ;如果否，則執(zhí)行步驟S425 ；對于寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)本應(yīng)寫入到DRAM中，但當(dāng)該數(shù)據(jù)的讀操作頻率計數(shù)超過預(yù)設(shè)的讀閾值時，則說明該數(shù)據(jù)是讀操作頻繁的數(shù)據(jù)，則觸發(fā)數(shù)據(jù)遷移指令，將該數(shù)據(jù)存儲至 PCM。步驟S424，將存儲設(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至PCM。
步驟S425，將存儲設(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM ；步驟S426，對緩存設(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。本實(shí)施例動態(tài)監(jiān)測混合存儲器中各數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)布局和訪問情況，包括數(shù)據(jù)的存儲信息和訪問信息，并將相關(guān)信息寫入到訪問信息表中。在進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存時，動態(tài)的從訪問信息表中獲得數(shù)據(jù)的存儲信息和訪問信息，當(dāng)數(shù)據(jù)讀、寫計數(shù)超過指定讀、寫閾值時，觸發(fā)數(shù)據(jù)遷移指令。本實(shí)施例遵循寫操作頻繁的數(shù)據(jù)預(yù)取到DRAM，讀操作頻繁的數(shù)據(jù)預(yù)取到PCM的原則，同時也可根據(jù)數(shù)據(jù)遷移信息對DRAM和PCM中需要調(diào)整位置的數(shù)據(jù)重新布局，最大限度的減少PCM的損耗，有效提高整個混合存儲器的使用壽命。如圖5所示，圖5為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法的第五實(shí)施例的流程圖。步驟S511,接收讀請求； 步驟S512，判斷緩存設(shè)備中是否存儲有讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)；如果否，則執(zhí)行步驟S513 ;如果是，則執(zhí)行步驟S514 ；步驟S513，將存儲設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM ；步驟S514，對緩存設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作。本實(shí)施例在進(jìn)行讀請求處理時，首先在緩存設(shè)備中查找對應(yīng)的數(shù)據(jù)，例如先在DRAM中查找，如果未查找到，則在PCM中查找數(shù)據(jù)，如果在緩存設(shè)備中沒有讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)，則在存儲設(shè)備中查找，并將查找到的數(shù)據(jù)提取至PCM。此外，對于每完成一次讀操作，則更新該數(shù)據(jù)的訪問信息，例如對其訪問類型進(jìn)行計數(shù)，増加一次讀操作頻率的次數(shù)，并更新至訪問信息表，以根據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)際情況對其緩存位置進(jìn)行合理布局，最大限度的減少PCM的損耗，有效提聞?wù)麄€混合存儲器的使用壽命。步驟S521,接收寫請求；步驟S522，判斷緩存設(shè)備中是否存儲有寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)；如果否，則執(zhí)行步驟S523 ;如果是，則執(zhí)行步驟S524 ；步驟S523，將存儲設(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM ；步驟S524，對緩存設(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。本實(shí)施例在進(jìn)行寫請求處理時，首先在緩存設(shè)備中查找對應(yīng)的數(shù)據(jù)，例如先在DRAM中查找，如果未查找到，則在PCM中查找數(shù)據(jù)，如果在緩存設(shè)備中沒有寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)，則在存儲設(shè)備中查找，并將查找到的數(shù)據(jù)提取至DRAM。此外，對于每完成一次讀操作，則更新該數(shù)據(jù)的訪問信息，例如對其訪問類型進(jìn)行計數(shù)，増加一次寫操作頻率的次數(shù)，并更新至訪問信息表，以根據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)際情況對其緩存位置進(jìn)行合理布局，最大限度的減少PCM的損耗，有效提聞?wù)麄€混合存儲器的使用壽命。如圖6所示，圖6為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例提到的基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置，包括請求接收模塊10,用于接收讀請求或?qū)懻埱?；存儲模塊20，用于將存儲設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM，或?qū)⒋鎯υO(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM ；操作模塊30，用于對緩存設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作或?qū)彺嬖O(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。本實(shí)施例中，由于PCM存在寫損耗問題，為延長其使用壽命，將讀頻繁的數(shù)據(jù)存儲在PCM中，將寫操作頻繁的數(shù)據(jù)盡量存儲在DRAM中。存儲模塊20在進(jìn)行讀請求操作吋，首先將存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備中，再由操作模塊30從緩存設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)；在進(jìn)行寫請求操作時，首先將存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備中，再由操作模塊30對緩存設(shè)備中對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。本實(shí)施例將PCM與DRAM結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)高速存取，由于PCM具有高密度、大容量的優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用到緩存設(shè)備中，可有效提高緩存設(shè)備容量，且其具備良好的擴(kuò)展性，在需要擴(kuò)容的情況下，無需另外更換芯片，成本有效降低。為了有效減少PCM的損耗，將讀頻繁的數(shù)據(jù)存儲在PCM中，寫操作頻繁的數(shù)據(jù)盡量存儲在DRAM中，可有效提高整個混合存儲器的使用壽命。 如圖7所示，圖7為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。存儲模塊20具體包括位置判斷子模塊21，用于判斷讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)在存儲設(shè)備中的存儲位置；第一存儲子模塊22，用于當(dāng)位置判斷子模塊21判定讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為HDD吋，將讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從HDD取出，并存儲至DRAM ；第二存儲子模塊23，用于當(dāng)位置判斷子模塊21判定讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為SSD吋，將讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從SSD取出，并存儲至PCM。本實(shí)施例中，由于SSD具有快速讀取、低延遲、寫損耗的特點(diǎn)，在SSD中存儲的數(shù)據(jù)多為讀操作頻繁的數(shù)據(jù)，寫操作頻繁的數(shù)據(jù)通常存儲在HDD中，同時，由于PCM存在寫損耗問題，因此，為延長其使用壽命，第一存儲子模塊22將HDD中存儲的寫操作頻繁的數(shù)據(jù)存儲到DRAM中，第二存儲子模塊23將SSD中存儲的讀操作頻繁的數(shù)據(jù)存儲至PCM中。本實(shí)施例遵循來自HDD的數(shù)據(jù)預(yù)取到DRAM，來自SSD的數(shù)據(jù)預(yù)取到PCM的總體原則，可有效減少PCM的損耗，提高PCM的使用壽命，進(jìn)而提高整個混合存儲器的使用壽命。如圖8所示，圖8為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。存儲模塊20具體還包括存滿判斷子模塊24，用于判斷DRAM是否存滿；第一存儲子模塊22還用干，當(dāng)存滿判斷子模塊24判定DRAM存滿吋，將讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從HDD取出，并存儲至PCM ；當(dāng)存滿判斷子模塊24判定DRAM未滿時，將讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從HDD取出，并存儲至DRAM。 本實(shí)施例遵循來自HDD的數(shù)據(jù)預(yù)取到DRAM，來自SSD的數(shù)據(jù)預(yù)取到PCM的總體原貝U，但由于PCM容量大、擴(kuò)展性好，當(dāng)DRAM已經(jīng)無空間存儲數(shù)據(jù)時，則第一存儲子模塊22可將本應(yīng)預(yù)取到DRAM的數(shù)據(jù)預(yù)取到PCM中，以實(shí)現(xiàn)整個混合存儲器的大容量需求。如圖9所示，圖9為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置的第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置還包括信息獲取模塊40，用于獲取讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)的存儲信息和訪問信息；第一比較模塊51，用于當(dāng)判定存儲設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的寫訪問頻率大于預(yù)設(shè)寫頻率閾值時，將存儲設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至DRAM ；第二比較模塊52，用于當(dāng)判定存儲設(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的讀訪問頻率大于預(yù)設(shè)讀頻率閾值時，將存儲設(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至PCM本實(shí)施例中，存儲信息包括數(shù)據(jù)的原存儲設(shè)備類型(例如，0表示數(shù)據(jù)來自SSD，1表示數(shù)據(jù)來自HDD)和緩存設(shè)備類型(例如，0表示PCM，I表示DRAM)，訪問信息包括數(shù)據(jù)的訪問信息情況(例如，數(shù)據(jù)的讀操作頻率計數(shù)、寫操作頻率計數(shù)、命中操作頻率計數(shù)、錯失操作頻率計數(shù)等)。對于讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)本應(yīng)寫入到PCM中，但當(dāng)?shù)谝槐容^模塊51判定該數(shù)據(jù)的寫操作頻率計數(shù)超過預(yù)設(shè)的寫閾值時，則說明該數(shù)據(jù)是寫操作頻繁的數(shù)據(jù)，則觸發(fā)數(shù)據(jù)遷移指令，第一比較模塊51將該數(shù)據(jù)存儲至DRAM。同時，對于寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)本應(yīng) 寫入到DRAM中，但當(dāng)?shù)诙容^模塊52判定該數(shù)據(jù)的讀操作頻率計數(shù)超過預(yù)設(shè)的讀閾值吋，則說明該數(shù)據(jù)是讀操作頻繁的數(shù)據(jù)，則觸發(fā)數(shù)據(jù)遷移指令，第二比較模塊52將該數(shù)據(jù)存儲至PCM。此外，本實(shí)施例動態(tài)監(jiān)測混合存儲器中個數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)布局和訪問情況，包括數(shù)據(jù)的存儲信息和訪問信息，并將相關(guān)信息寫入到訪問信息表中。在進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存時，動態(tài)的從訪問信息表中獲得數(shù)據(jù)的存儲信息和訪問信息，當(dāng)數(shù)據(jù)讀、寫計數(shù)超過指定讀、寫閾值時，觸發(fā)數(shù)據(jù)過濾器發(fā)出數(shù)據(jù)遷移指令。本實(shí)施例遵循寫操作頻繁的數(shù)據(jù)預(yù)取到DRAM，讀操作頻繁的數(shù)據(jù)預(yù)取到PCM的原則，同時也可根據(jù)數(shù)據(jù)遷移信息對DRAM和PCM中需要調(diào)整位置的數(shù)據(jù)重新布局，最大限度的減少PCM的損耗，有效提高整個混合存儲器的使用壽命。如圖10所示，圖10為本發(fā)明基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置的第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖?；诨旌洗鎯ζ鞯臄?shù)據(jù)讀寫處理裝置還包括判斷模塊60，用于判斷緩存設(shè)備中是否存儲有讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)；操作模塊30還用于，在判斷模塊判定緩存設(shè)備中存儲有讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)時，對緩存設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作，或?qū)彺嬖O(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作；存儲模塊20還用于，在判斷模塊判定緩存設(shè)備中未存儲讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)時，將存儲設(shè)備中存儲的讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM，或?qū)⒋鎯υO(shè)備中存儲的寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM。本實(shí)施例在進(jìn)行讀請求或?qū)懻埱筇幚頃r，首先在緩存設(shè)備中查找對應(yīng)的數(shù)據(jù)，例如先在DRAM中查找，如果未查找到，則在PCM中查找數(shù)據(jù)，如果在緩存設(shè)備中沒有對應(yīng)的數(shù)據(jù)，則在存儲設(shè)備中查找，并將查找到的數(shù)據(jù)提取至緩存設(shè)備。此外，對于每完成一次讀操作或?qū)懖僮?，則更新該數(shù)據(jù)的訪問信息，例如對其訪問類型進(jìn)行計數(shù)，増加一次操作頻率的次數(shù)，并更新至訪問信息表，以根據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)際情況對其緩存位置進(jìn)行合理布局，最大限度的減少PCM的損耗，有效提高整個混合存儲器的使用壽命。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法，其特征在于，包括步驟 接收讀請求或?qū)懻埱螅? 將存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM，或?qū)⒋鎯υO(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM ；對所述緩存設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作，或?qū)λ鼍彺嬖O(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法，其特征在于，所述將存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM的步驟具體包括 判斷所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)在所述存儲設(shè)備中的存儲位置； 當(dāng)判定所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為所述HDD吋，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述DRAM ； 當(dāng)判定所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為所述SSD時，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述SSD取出，并存儲至所述PCM。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法，其特征在于，所述將讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述DRAM的步驟之前還包括 判斷所述DRAM是否存滿； 如果是，則將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述PCM ； 如果否，則執(zhí)行將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述DRAM的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項(xiàng)所述的基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法，其特征在于，所述接收讀請求或?qū)懻埱蟮牟襟E之后還包括 獲取所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)的存儲信息和訪問信息； 當(dāng)判定所述存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的寫訪問頻率大于預(yù)設(shè)寫頻率閾值時，將所述存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至所述DRAM ； 當(dāng)判定所述存儲設(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的讀訪問頻率大于預(yù)設(shè)讀頻率閾值時，將所述存儲設(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至所述PCM。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法，其特征在于，所述接收讀請求或?qū)懻埱蟮牟襟E之后還包括 判斷所述緩存設(shè)備中是否存儲有所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)； 如果是，則執(zhí)行對所述緩存設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作，或?qū)λ鼍彺嬖O(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作的步驟； 如果否，則執(zhí)行將存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM，或?qū)⒋鎯υO(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM的步驟。
6.一種基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置，其特征在于，包括 請求接收模塊，用于接收讀請求或?qū)懻埱螅? 存儲模塊，用于將存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM，或?qū)⒋鎯υO(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM ；操作模塊，用于對所述緩存設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作或?qū)λ鼍彺嬖O(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置，其特征在于，所述存儲模塊具體包括 位置判斷子模塊，用于判斷所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)在所述存儲設(shè)備中的存儲位置； 第一存儲子模塊，用于當(dāng)所述位置判斷子模塊判定所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為所述HDD時，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述DRAM ； 第二存儲子模塊，用于當(dāng)所述位置判斷子模塊判定所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的存儲位置為所述SSD吋，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述SSD取出，并存儲至所述PCM。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置，其特征在于，所述存儲模塊具體還包括 存滿判斷子模塊，用于判斷所述DRAM是否存滿； 所述第一存儲子模塊還用干，當(dāng)所述存滿判斷子模塊判定所述DRAM存滿時，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述PCM ;當(dāng)所述存滿判斷子模塊判定所述DRAM未滿時，將所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)從所述HDD取出，并存儲至所述DRAM。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8任一項(xiàng)所述的基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置，其特征在于，還包括 信息獲取模塊，用于獲取所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)的存儲信息和訪問信息； 第一比較模塊，用于當(dāng)判定所述存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的寫訪問頻率大于預(yù)設(shè)寫頻率閾值時，將所述存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至所述DRAM ； 第二比較模塊，用于當(dāng)判定所述存儲設(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)的讀訪問頻率大于預(yù)設(shè)讀頻率閾值時，將所述存儲設(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至所述PCM。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理裝置，其特征在干，還包括 判斷模塊，用于判斷所述緩存設(shè)備中是否存儲有所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)； 所述操作模塊還用于，在所述判斷模塊判定所述緩存設(shè)備中存儲有所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)時，對所述緩存設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作，或?qū)λ鼍彺嬖O(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作； 所述存儲模塊還用于，在所述判斷模塊判定所述緩存設(shè)備中未存儲所述讀請求或?qū)懻埱髮?yīng)的數(shù)據(jù)時，將存儲設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM，或?qū)⒋鎯υO(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于混合存儲器的數(shù)據(jù)讀寫處理方法和裝置，其方法包括步驟接收讀請求或?qū)懻埱螅粚⒋鎯υO(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的相變存儲器PCM，或?qū)⒋鎯υO(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲至緩存設(shè)備的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器DRAM；對所述緩存設(shè)備中存儲的所述讀請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作，或?qū)λ鼍彺嬖O(shè)備中存儲的所述寫請求對應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)高速存取，容量大，成本低，有效減少PCM的損耗，提高整個混合存儲器的使用壽命。
文檔編號G06F13/16GK102831087SQ201210264228
公開日2012年12月19日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者常藝偉, 葛雄資, 徐澤明 申請人:國家超級計算深圳中心(深圳云計算中心)