本說(shuō)明書的實(shí)施例涉及存儲(chǔ)，尤其涉及一種針對(duì)隨機(jī)小io的緩存清潔方法。

背景技術(shù)：

1、隨機(jī)小io是一種涉及數(shù)據(jù)塊較小且以隨機(jī)順序進(jìn)行的讀寫操作，為了減少讀寫數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的訪問(wèn)次數(shù)，提高系統(tǒng)性能，通常通過(guò)能夠臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的緩存機(jī)制來(lái)提高系統(tǒng)io性能。但在隨機(jī)小io場(chǎng)景下，隨機(jī)小io讀寫操作的隨機(jī)性較強(qiáng)，很難有效預(yù)測(cè)和緩存未來(lái)的io請(qǐng)求，緩存的命中率低，緩存壓力較大；同時(shí)碎片化的數(shù)據(jù)使io請(qǐng)求的數(shù)量激增，容量相對(duì)較小的緩存很容易被耗盡，進(jìn)而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的io性能產(chǎn)生影響。因此需要一種高效的緩存清潔方法來(lái)及時(shí)清潔緩存節(jié)點(diǎn)中的臟數(shù)據(jù)，避免緩存爆滿，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)io性能提升的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本說(shuō)明書的實(shí)施例提供了一種針對(duì)隨機(jī)小io的緩存清潔方法，旨在解決上述問(wèn)題以及其他潛在的問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供以下技術(shù)方案：

3、根據(jù)本說(shuō)明書的第一方面，提供了一種針對(duì)隨機(jī)小io的緩存清潔方法，方法包括：

4、獲取若干區(qū)塊下的緩存節(jié)點(diǎn)的臟數(shù)據(jù)百分比；其中，若干所述區(qū)塊由后端設(shè)備劃分得到，所述區(qū)塊由若干區(qū)塊組分組管理，所述區(qū)塊組的數(shù)量小于所述區(qū)塊的數(shù)量；所述臟數(shù)據(jù)百分比為所述區(qū)塊中的臟數(shù)據(jù)量占該區(qū)塊總數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量的百分比；

5、基于各個(gè)所述區(qū)塊的臟數(shù)據(jù)百分比將所述區(qū)塊分別移動(dòng)到對(duì)應(yīng)臟數(shù)據(jù)閾值范圍的所述區(qū)塊組下；其中，所述區(qū)塊的臟數(shù)據(jù)百分比處于管理該區(qū)塊的所述區(qū)塊組的臟數(shù)據(jù)閾值范圍內(nèi)；

6、按照所述臟數(shù)據(jù)閾值范圍從高到低的順序遍歷所述區(qū)塊組，尋找可清潔的所述區(qū)塊進(jìn)行緩存清潔，清潔時(shí)先判斷尋找到的所述區(qū)塊下的緩存節(jié)點(diǎn)是否需要空洞填充，如果需要?jiǎng)t先進(jìn)行空洞填充后再開始清潔過(guò)程。

7、本說(shuō)明書實(shí)施例中的針對(duì)隨機(jī)小io的緩存清潔方法，基于各區(qū)塊下緩存節(jié)點(diǎn)的臟數(shù)據(jù)量對(duì)區(qū)塊進(jìn)行組織排序，清潔時(shí)可以高效快速的找到臟數(shù)據(jù)量由高到低的相對(duì)連續(xù)的待清潔臟數(shù)據(jù)，以減少清潔過(guò)程中io的尋址距離，減少磁盤尋道時(shí)間；同時(shí)在緩存節(jié)點(diǎn)需要空洞填充時(shí)進(jìn)行填充，減少io耗時(shí)避免磁盤小寫問(wèn)題，緩存的清潔效率更高，緩存不易爆滿，保障整個(gè)系統(tǒng)的io性能。

8、在一些實(shí)施例中，按照所述臟數(shù)據(jù)閾值從高到低的順序遍歷所述區(qū)塊組，尋找可清潔的所述區(qū)塊進(jìn)行緩存清潔，包括：

9、按照所述臟數(shù)據(jù)閾值范圍從高到低的順序遍歷所述區(qū)塊組尋找可清潔的所述區(qū)塊；

10、在尋找得到的所述區(qū)塊中尋找待清潔的緩存節(jié)點(diǎn)，當(dāng)所述待清潔的緩存節(jié)點(diǎn)的數(shù)量大于單次最大清潔數(shù)量時(shí)，對(duì)所述待清潔的緩存節(jié)點(diǎn)的臟數(shù)據(jù)進(jìn)行清潔，清潔完成后繼續(xù)遍歷尋找其他可清潔的所述區(qū)塊，直到遍歷結(jié)束；其中，清潔后的所述區(qū)塊基于其新的臟數(shù)據(jù)百分比移動(dòng)到對(duì)應(yīng)的所述區(qū)塊組下；

11、當(dāng)所述待清潔的緩存節(jié)點(diǎn)的數(shù)量小于等于所述單次最大清潔數(shù)量時(shí)，繼續(xù)遍歷尋找其他可清潔的所述區(qū)塊，重復(fù)上述清潔過(guò)程，直到遍歷結(jié)束。

12、在一些實(shí)施例中，遍歷結(jié)束后判斷是否存在所述待清潔的緩存節(jié)點(diǎn)，如果存在則對(duì)該待清潔的緩存節(jié)點(diǎn)的臟數(shù)據(jù)進(jìn)行清潔，否則結(jié)束該次清潔過(guò)程。

13、在一些實(shí)施例中，所述遍歷和清潔過(guò)程定時(shí)開啟。

14、在一些實(shí)施例中，判斷尋找到的所述區(qū)塊下的緩存節(jié)點(diǎn)是否需要空洞填充，包括：計(jì)算尋找到的所述區(qū)塊下緩存節(jié)點(diǎn)的空洞值和空洞數(shù)量，計(jì)算所述緩存節(jié)點(diǎn)空洞填充前后的io耗時(shí)時(shí)間，將空洞填充后io耗時(shí)時(shí)間更短時(shí)的io數(shù)量作為空洞填充閾值，當(dāng)所述緩存節(jié)點(diǎn)的io數(shù)量大于等于所述空洞填充閾值時(shí)，該緩存節(jié)點(diǎn)需要空洞填充。

15、在一些實(shí)施例中，在n塊磁盤構(gòu)成的無(wú)冗余陣列結(jié)構(gòu)下，空洞填充前的io耗時(shí)時(shí)間s的公式如下：

16、

17、其中，表示平均尋道時(shí)間，表示n塊磁盤同步開銷時(shí)間，表示平均延遲時(shí)間，表示數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。

18、在一些實(shí)施例中，在n+1塊磁盤構(gòu)成的raid5陣列結(jié)構(gòu)下，空洞填充前的io耗時(shí)時(shí)間的公式如下：

19、

20、

21、其中，表示空洞填充前的最小io耗時(shí)時(shí)間，即m個(gè)io最優(yōu)分布情況下的io耗時(shí)時(shí)間；表示空洞填充前的最大io耗時(shí)時(shí)間，即m個(gè)io最差分布情況下的io耗時(shí)時(shí)間；m表示io數(shù)量，表示4k字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，表示一次異或計(jì)算耗時(shí)。

22、在一些實(shí)施例中，空洞填充后的io耗時(shí)時(shí)間的公式如下：

23、

24、其中，表示空洞填充后1m大小io的耗時(shí)時(shí)間，表示平均尋道時(shí)間，表示n塊磁盤同步開銷時(shí)間，表示平均延遲時(shí)間，表示字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，表示一次異或計(jì)算耗時(shí)。

25、在一些實(shí)施例中，所述空洞填充包括：將所述緩存節(jié)點(diǎn)的空洞空間內(nèi)的數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存。

技術(shù)特征：

1.一種針對(duì)隨機(jī)小io的緩存清潔方法，其特征在于，方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述臟數(shù)據(jù)閾值從高到低的順序遍歷所述區(qū)塊組，尋找可清潔的所述區(qū)塊進(jìn)行緩存清潔，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，遍歷結(jié)束后判斷是否存在所述待清潔的緩存節(jié)點(diǎn)，如果存在則對(duì)該待清潔的緩存節(jié)點(diǎn)的臟數(shù)據(jù)進(jìn)行清潔，否則結(jié)束該次清潔過(guò)程。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述遍歷和清潔過(guò)程定時(shí)開啟。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，判斷尋找到的所述區(qū)塊下的緩存節(jié)點(diǎn)是否需要空洞填充，包括：計(jì)算尋找到的所述區(qū)塊下的緩存節(jié)點(diǎn)的空洞值和空洞數(shù)量，計(jì)算所述緩存節(jié)點(diǎn)空洞填充前后的io耗時(shí)時(shí)間，將空洞填充后io耗時(shí)時(shí)間更短時(shí)的io數(shù)量作為空洞填充閾值，當(dāng)所述緩存節(jié)點(diǎn)的io數(shù)量大于等于所述空洞填充閾值時(shí)，該緩存節(jié)點(diǎn)需要空洞填充。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在n塊磁盤構(gòu)成的無(wú)冗余陣列結(jié)構(gòu)下，空洞填充前的io耗時(shí)時(shí)間s的公式如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在n+1塊磁盤構(gòu)成的raid5陣列結(jié)構(gòu)下，空洞填充前的io耗時(shí)時(shí)間的公式如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，空洞填充后的io耗時(shí)時(shí)間的公式如下：

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述空洞填充包括：將所述緩存節(jié)點(diǎn)的空洞空間內(nèi)的數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存。

技術(shù)總結(jié)
本說(shuō)明書涉及存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種針對(duì)隨機(jī)小IO的緩存清潔方法。方法包括：獲取若干區(qū)塊下的緩存節(jié)點(diǎn)的臟數(shù)據(jù)百分比；若干區(qū)塊由后端設(shè)備劃分得到，區(qū)塊由若干區(qū)塊組分組管理；基于各個(gè)區(qū)塊的臟數(shù)據(jù)百分比將區(qū)塊分別移動(dòng)到對(duì)應(yīng)臟數(shù)據(jù)閾值范圍的區(qū)塊組下；按照臟數(shù)據(jù)閾值范圍從高到低的順序遍歷區(qū)塊組，尋找可清潔的區(qū)塊進(jìn)行緩存清潔，清潔時(shí)先判斷尋找到的區(qū)塊下的緩存節(jié)點(diǎn)是否需要空洞填充，如果需要?jiǎng)t先進(jìn)行空洞填充后再開始清潔過(guò)程。本說(shuō)明書的針對(duì)隨機(jī)小IO的緩存清潔方法能夠及時(shí)清潔緩存內(nèi)的臟數(shù)據(jù)，減少清潔時(shí)的尋道時(shí)間，清潔效率較高，能有效避免隨機(jī)小IO場(chǎng)景下的緩存耗盡問(wèn)題，保障整個(gè)系統(tǒng)的IO性能。

技術(shù)研發(fā)人員：李志鐸,龔驍敏,張芪,高康晨,宮平,江云飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州計(jì)算機(jī)外部設(shè)備研究所（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十二研究所）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19