本技術(shù)涉及存儲，尤其涉及一種數(shù)據(jù)緩存方法、裝置、存儲系統(tǒng)、計算機可讀存儲介質(zhì)以及計算機程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、隨著計算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)。上述數(shù)據(jù)可以存儲在存儲系統(tǒng)中，以便后續(xù)可以訪問存儲系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)。例如，客戶端可以向存儲系統(tǒng)發(fā)送輸入輸出(inputoutput，io)請求，以請求訪問存儲系統(tǒng)。

2、為了提高io效率，存儲系統(tǒng)通常采用高速存儲介質(zhì)如動態(tài)隨機存取存儲器(dynamic?random?access?memory,dram)，或者存儲級存儲器(storage?class?memory,scm)為慢速存儲介質(zhì)如機械硬盤(hard?disk?drive，hdd)或固態(tài)硬盤(solid?state?disk,ssd)緩存數(shù)據(jù)。具體地，存儲系統(tǒng)包括緩存，緩存依賴淘汰算法進行數(shù)據(jù)的換入換出。例如，緩存可以緩存熱點數(shù)據(jù)，保障熱點數(shù)據(jù)的讀時延。又例如，對于順序讀，緩存可以通過預(yù)取算法，將數(shù)據(jù)提前加載到緩存中，以保證順序讀的時延。

3、考慮到存儲成本，存儲系統(tǒng)通常還支持進行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除(即重刪)。重刪具體是對數(shù)據(jù)進行細粒度分塊，基于數(shù)據(jù)內(nèi)容計算指紋特征，通過指紋特征的比對，識別并刪除數(shù)據(jù)中的重復(fù)內(nèi)容，重復(fù)內(nèi)容只存儲一份，進而達到數(shù)據(jù)縮減的目標。

4、然而，重刪的引入使得數(shù)據(jù)從按照邏輯尋址轉(zhuǎn)變成按照內(nèi)容尋址，對重刪后數(shù)據(jù)的讀轉(zhuǎn)換為對重刪塊的讀，由于重刪會導致重刪塊的物理布局隨機化，大塊順序讀實際退化成多個小塊隨機讀(也即數(shù)據(jù)碎片化)，讀性能下降嚴重。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供了一種數(shù)據(jù)緩存方法，該方法通過確定io請求所讀取的數(shù)據(jù)是否為重刪數(shù)據(jù)，對于是重刪數(shù)據(jù)的目標數(shù)據(jù)，緩存該目標數(shù)據(jù)，從而可以實現(xiàn)感知重刪語義，并對重刪數(shù)據(jù)和非重刪數(shù)據(jù)進行差異化處理，保證后續(xù)對重刪數(shù)據(jù)的讀io能夠在緩存中命中，提升讀性能。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種數(shù)據(jù)緩存方法。該方法可以由存儲系統(tǒng)執(zhí)行。具體地，存儲系統(tǒng)可以接收io請求，確定io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)是否為重刪數(shù)據(jù)，以及執(zhí)行io請求以讀取目標數(shù)據(jù)，當io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)為重刪數(shù)據(jù)，緩存目標數(shù)據(jù)。

3、該方法通過確定io請求所讀取的目標數(shù)據(jù)是否為重刪數(shù)據(jù)，對于被確定為重刪數(shù)據(jù)的目標數(shù)據(jù)，緩存該目標數(shù)據(jù)，從而可以實現(xiàn)感知重刪語義，并對重刪數(shù)據(jù)和非重刪數(shù)據(jù)進行差異化處理，保證后續(xù)對重刪數(shù)據(jù)的讀io能夠在緩存中命中，提升讀性能。

4、在一些可能的實現(xiàn)方式中，存儲系統(tǒng)可以通過查詢已存儲數(shù)據(jù)的索引信息，確定io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)是否為重刪數(shù)據(jù)。該方法通過利用已存儲數(shù)據(jù)的索引信息實現(xiàn)感知重刪語義，進而為差異化處理重刪數(shù)據(jù)和非重刪數(shù)據(jù)提供支持。

5、在一些可能的實現(xiàn)方式中，索引信息為鍵值對，其中，鍵值對中的鍵為已存儲數(shù)據(jù)的邏輯地址，鍵值對中的值為已存儲數(shù)據(jù)的物理地址或指紋。已存儲數(shù)據(jù)可以包括重刪數(shù)據(jù)(觸發(fā)重刪的數(shù)據(jù))或非重刪數(shù)據(jù)(未觸發(fā)重刪的數(shù)據(jù))。重刪數(shù)據(jù)、非重刪數(shù)據(jù)可以存儲在同一文件，例如存儲在同一個表。對于非重刪數(shù)據(jù)，鍵值對中的值為物理地址，對于重刪數(shù)據(jù)，鍵值對中的值為指紋(例如是由物理地址修改為指紋)。相應(yīng)地，存儲系統(tǒng)可以根據(jù)io請求中的邏輯地址，查詢索引信息中與io請求中的邏輯地址匹配的鍵值對，當與io請求中的邏輯地址匹配的鍵值對中的值為指紋，確定io請求所讀取的目標數(shù)據(jù)為重刪數(shù)據(jù)。

6、針對重刪數(shù)據(jù)和非重刪數(shù)據(jù)的索引信息存儲在相同文件的情況，該方法通過確定匹配成功的鍵值對中的值為物理地址或指紋，來快速確定io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)為重刪數(shù)據(jù)或非重刪數(shù)據(jù)，提高了感知重刪語義的效率，降低了感知重刪語義的難度。

7、在一些可能的實現(xiàn)方式中，已存儲數(shù)據(jù)的索引信息包括重刪數(shù)據(jù)的索引信息，重刪數(shù)據(jù)的索引信息可以與非重刪數(shù)據(jù)的索引信息分開存儲在不同文件，例如分別存儲在不同表中。重刪數(shù)據(jù)的索引信息包括所述重刪數(shù)據(jù)的邏輯地址。相應(yīng)地，存儲系統(tǒng)可以根據(jù)io請求中的邏輯地址，查詢索引信息中與io請求中的邏輯地址匹配的索引項。當查詢到與所述io請求中的邏輯地址匹配的索引項，存儲系統(tǒng)可以確定io請求所讀取的目標數(shù)據(jù)為重刪數(shù)據(jù)。

8、針對重刪數(shù)據(jù)和非重刪數(shù)據(jù)的索引信息分別存儲在不同文件的情況，該方法通過確定重刪數(shù)據(jù)的索引信息中是否匹配到io請求中的邏輯地址，來快速確定io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)為重刪數(shù)據(jù)或非重刪數(shù)據(jù)，提高了感知重刪語義的效率，降低了感知重刪語義的難度。

9、在一些可能的實現(xiàn)方式中，當io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)為非重刪數(shù)據(jù)，存儲系統(tǒng)還可以淘汰目標數(shù)據(jù)。如此可以實現(xiàn)差異化處理緩存中的重刪數(shù)據(jù)流和非重刪數(shù)據(jù)流，將高價值的重刪數(shù)據(jù)流在緩存中駐留，加速淘汰掉低價值的非重刪數(shù)據(jù)流，最大化緩存空間效率，獲得整體性能收益最大化。

10、在一些可能的實現(xiàn)方式中，io請求屬于順序io。該方法通過確定順序io所讀取的目標數(shù)據(jù)感知重刪語義，并對重刪數(shù)據(jù)和非重刪數(shù)據(jù)進行差異化處理，避免順序讀退化為小塊隨機讀，性能提升較為顯著。

11、在一些可能的實現(xiàn)方式中，當io請求的熱度滿足設(shè)定條件，存儲系統(tǒng)可以確定io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)是否為重刪數(shù)據(jù)。其中，熱度可以通過相應(yīng)的熱度指標表征，例如可以通過重用距離的平均值、最大值、最小值，或者是重用距離的積分結(jié)果表征。設(shè)定條件可以是與閾值相關(guān)的條件。例如，設(shè)定條件可以為重用距離的平均值小于對應(yīng)的閾值，又例如，設(shè)定條件可以為重用距離的積分結(jié)果小于對應(yīng)的閾值。

12、該方法通過識別io請求的熱度，在熱度滿足相應(yīng)的設(shè)定條件時，確定該io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)為具有緩存價值的熱數(shù)據(jù)，針對熱數(shù)據(jù)，感知其重刪語義，并對熱數(shù)據(jù)中的重刪數(shù)據(jù)和非重刪數(shù)據(jù)進行差異化處理，可以充分利用緩存空間，提升整體性能。

13、第二方面，本技術(shù)提供一種數(shù)據(jù)緩存裝置。所述裝置包括：

14、重刪信息感知模塊，用于接收輸入輸出io請求，確定所述io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)是否為重刪數(shù)據(jù)；

15、緩存數(shù)據(jù)布局模塊，用于執(zhí)行所述io請求以讀取目標數(shù)據(jù)，當所述io請求所訪問的所述目標數(shù)據(jù)為重刪數(shù)據(jù)，緩存所述目標數(shù)據(jù)。

16、在一些可能的實現(xiàn)方式中，所述重刪信息感知模塊具體用于：

17、通過查詢已存儲數(shù)據(jù)的索引信息，確定所述io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)是否為重刪數(shù)據(jù)。

18、在一些可能的實現(xiàn)方式中，所述索引信息為鍵值對，所述鍵值對中的鍵為已存儲數(shù)據(jù)的邏輯地址，所述鍵值對中的值為已存儲數(shù)據(jù)的物理地址或指紋；

19、所述重刪信息感知模塊具體用于：

20、根據(jù)所述io請求中的邏輯地址，查詢所述索引信息中與所述io請求中的邏輯地址匹配的鍵值對；

21、當與所述io請求中的邏輯地址匹配的鍵值對中的值為指紋，確定所述io請求所讀取的目標數(shù)據(jù)為重刪數(shù)據(jù)。

22、在一些可能的實現(xiàn)方式中，所述已存儲數(shù)據(jù)的索引信息包括重刪數(shù)據(jù)的索引信息，所述重刪數(shù)據(jù)的索引信息包括所述重刪數(shù)據(jù)的邏輯地址；

23、所述重刪信息感知模塊具體用于：

24、根據(jù)所述io請求中的邏輯地址，查詢所述索引信息中與所述io請求中的邏輯地址匹配的索引項；

25、當查詢到與所述io請求中的邏輯地址匹配的索引項，確定所述io請求所讀取的目標數(shù)據(jù)為重刪數(shù)據(jù)。

26、在一些可能的實現(xiàn)方式中，所述緩存數(shù)據(jù)布局模塊還用于：

27、當所述io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)為非重刪數(shù)據(jù)，淘汰所述目標數(shù)據(jù)。

28、在一些可能的實現(xiàn)方式中，所述io請求屬于順序io。

29、在一些可能的實現(xiàn)方式中，所述重刪信息感知模塊具體用于：

30、當所述io請求的熱度滿足設(shè)定條件，確定所述io請求所訪問的目標數(shù)據(jù)是否為重刪數(shù)據(jù)。

31、第三方面，本技術(shù)提供一種存儲系統(tǒng)。所述存儲系統(tǒng)包括控制器和硬盤。所述控制器、所述硬盤進行相互的通信。所述控制器用于執(zhí)行計算機可讀指令，以使得存儲系統(tǒng)執(zhí)行如第一方面或第一方面的任一種實現(xiàn)方式所述的數(shù)據(jù)緩存方法。

32、第四方面，本技術(shù)提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有指令，所述指令指示存儲系統(tǒng)執(zhí)行上述第一方面或第一方面的任一種實現(xiàn)方式所述的數(shù)據(jù)緩存方法。

33、第五方面，本技術(shù)提供了一種包含指令的計算機程序產(chǎn)品，當其在存儲系統(tǒng)上運行時，使得存儲系統(tǒng)執(zhí)行上述第一方面或第一方面的任一種實現(xiàn)方式所述的數(shù)據(jù)緩存方法。

34、本技術(shù)在上述各方面提供的實現(xiàn)方式的基礎(chǔ)上，還可以進行進一步組合以提供更多實現(xiàn)方式。