CN110825324B - 混合存储的控制方法及混合存储系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种混合存储的控制方法，应用于具有至少一个HDD型存储设备以及至少一个SSD型存储设备的存储系统，不同类型的存储设备之间相互连接，每一个存储设备分别是单独的计算节点，且分别单独执行以下步骤：周期性地获取本设备存储的数据块的访问信息；根据获取到的数据块的访问信息，将本设备存储的满足迁移条件的数据块迁移到所述存储系统中与本设备不同类型的存储设备中存储，采用本申请的技术方案，能够根据访问频率动态配置数据块的存储位置，以充分利用不同存储设备的优势。

Description

混合存储的控制方法及混合存储系统
技术领域
本申请涉及数据存储领域，尤其涉及一种混合存储的控制方法及混合存储系统。
背景技术
目前，混合存储技术已经成为一种趋势，混合存储，即是指根据不同的存储设备不同的特性，将多种不同存储设备依照一定的策略组成的存储系统，使用混合存储系统一般可以具有比使用单一存储更好的系统性能。比如：CPU的随机存储部分，有一级缓存(L1Cache)、二级缓存(L2 Cache)、三级缓存(L3Cache)、主存储器(主内存Main Memory)，这些存储设备的数据访问速度逐步减低，但是容量逐步增大，按照一定的缓存Cache一致性机制，可以让大量的数据访问在容量较小、单速度更快的缓存Cache进行，以提高整体系统性能。
现有的混合存储技术，主要有混合硬盘技术、flashcache技术等。
混合硬盘技术，硬盘内部直接集成一定大小SSD(固态硬盘)的混合HDD硬盘并由磁盘控制器控制的SSD与HDD融合技术，HDD一般容量大，但数据访问速度稍慢，而SSD一般容量小，数据访问速度快，SSD与HDD的配比一般是固定的，无法有效适配不同的场景获得最佳性价比。
flashcache技术，通过在文件系统(VFS)和设备驱动之间新增了一缓存层，来实现对热门数据的缓存。flashcache，一般用SSD作为介质的缓存(一般的缓存用的是内存)，通过将传统硬盘上的热门数据缓存到SSD上，然后利用SSD优秀的读性能来加速系统。
混合硬盘技术和flashcache技术都是基于单机的混合机制，单机设备配置复杂，且灵活性较差。而随着分布式存储技术的发展，在集群层面也需要混合存储技术。但现有的混合存储技术还无法在集群层面实现。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种混合存储的控制方法及混合存储系统，以解决现有技术存在的上述问题，其中：
本申请提供了一种混合存储的控制方法，应用于具有至少一个HDD型存储设备以及至少一个SSD型存储设备的存储系统，不同类型的存储设备之间相互连接，每一个存储设备分别是单独的计算节点，且分别单独执行以下步骤：
周期性地获取本设备存储的数据块的访问信息；
根据获取到的数据块的访问信息，将本设备存储的满足迁移条件的数据块迁移到所述存储系统中与本设备不同类型的存储设备中存储。
本申请还提供了一种混合存储系统，包括至少一个HDD型存储设备以及至少一个SSD型存储设备，不同类型的存储设备之间相互连接；
每一个存储设备分别是单独的计算节点；每一个存储设备包括：存储单元和控制单元；
所述存储单元用于存储本设备的数据块；
所述控制单元包括：
访问信息获取模块，用于周期性地获取本设备存储的数据块的访问信息；
存储位置调整模块，用于根据获取到的所述每个数据块的访问信息，将本设备存储的满足迁移条件的数据块迁移到所述存储系统中与本设备不同类型的存储设备中存储。
与现有技术相比，根据本申请的技术方案，可以充分利用不同存储设备的优势，根据访问频率动态配置数据块的存储位置，以达到在存储容量与数据操作速度上的性能优化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请一个实施例的混合存储的控制方法的流程图；
图2是根据本申请一个实施例的混合存储系统的结构框图；
图3a是根据本申请一个实施例的混合存储系统中每一个HDD型存储设备的结构框图；以及
图3b是根据本申请一个实施例的混合存储系统中每一个SSD型存储设备的结构框图。
具体实施方式
本申请的主要思想在于，只需配置HDD和SSD两种类型的存储设备，实现并优化数据的混合存储。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
根据本申请的实施例，提供了一种混合存储的控制方法。该方法可以应用于具有一个或多个HDD型存储设备以及一个或多个SSD型存储设备的存储系统中的每一个HDD型存储设备和每一个SSD型存储设备中，所述存储系统中的所有的HDD型存储设备和SSD型存储设备相连接，所述每一个HDD型存储设备和每一个SSD型存储设备中分别存储有一个或多个数据块。其中，数据块是指在存储设备之间进行传输的一个数据单位。
应当理解，在所述存储系统中，任一HDD型存储设备或SSD型存储设备分别是单独的计算节点。也即是说，每个计算节点只包含一种类型的存储介质。例如，某个计算节点(存储设备)包含HDD型存储单元，则该计算节点(存储设备)就不会包含SSD型存储单元，从而该计算节点可以为HDD型存储设备。类似地，某个计算节点(存储设备)包含SSD型存储单元，则该计算节点(存储设备)就不会包含HDD型存储单元，从而该计算节点可以为SSD型存储设备。
也就是说，HDD型存储设备中只包含HDD(机械硬盘)，SSD型存储设备中只包含SSD(固态硬盘)，所述一个或多个HDD型存储设备可以是同一尺寸HDD型存储设备，所述一个或多个SSD型存储设备可以是同一尺寸的SSD型存储设备，即每一个HDD型存储设备可以都是相同的，每一个SSD型存储设备也可以都是相同的。当然，也应该理解，所述一个或多个HDD型存储设备也可以是不同尺寸的HDD型存储设备，所述一个或多个SSD型存储设备也可以是不同尺寸的SSD型存储设备。
参考图1，图1是本申请实施例的一种混合存储的控制方法的流程图，如图1所示，对于存储系统中的每个存储设备，分别单独执行以下步骤：
在步骤S101中，周期性地获取存储设备中存储的每个数据块的访问信息。其中，所述访问信息至少包括：数据块的被访问次数。即，每隔一预定周期，获取HDD或SSD型存储设备中存储的每个数据块的被访问次数。其中，数据块的划分，可以将数据划分为兆字节(MB，MByte)级别的数据块，例如，几兆大小的数据块，以防止元信息过多，节省存储空间。所述访问信息还可以包括：数据块的元信息，例如数据块的存储地址等。
根据本申请的一个实施例，还包括：记录存储的每个数据块的访问信息的步骤，即，统计并记录存储的每个数据块的被访问次数。记录时，可以采用异步方式记录每个数据块的访问信息，即，可以同时分别记录两个以上的数据块的访问信息，例如，在记录一个数据块的访问信息时，如果另一个数据块也被访问了，那么可以同时再去统计并记录该另一个数据块的访问信息。
在步骤S102中，根据获取到的所述每个数据块的访问信息，调整所述每个数据块在所述存储系统中的存储位置。
步骤S102可以包括：将HDD型存储设备中存储的被访问次数超过第一预定次数的数据块迁移到所述存储系统中任意的SSD型存储设备中存储；或者，将SSD型存储设备中存储的被访问次数少于第二预定次数的数据块的迁移到所述存储系统中任意的HDD型存储设备中存储。
也即是说，由于HDD型设备一般容量较大，但是数据访问速度较慢，相对来说，SSD设备一般容量较小，但是数据访问速度相对较快，因此，如果存储设备为HDD型设备，则将被访问频率较高(被访问次数超过第一预定次数)的数据块迁移到存储系统中任意的SSD型存储设备中存储，以提高对被访问频率较高的数据块的读取速度。而如果存储设备为SSD型存储设备，则将被访问频率较低(被访问次数少于第二预定次数)的数据块迁移到该存储系统中任意的HDD型存储设备中存储。从而，能够根据数据块的被访问次数，调整数据块在存储系统中的存储的设备，实现存储系统性能的最大优化。
采用上述的方案，则存储系统只需要配置两种类型的存储设备：HDD型的一个或多个存储设备和SSD型的一个或多个存储设备，并且可以根据一般场景的需要分别配置适当数量的两种存储设备，通过周期性地统计每个存储设备中所存储的数据块的被访问次数，将访问较频繁的数据块迁移至读取速度较快的SSD型存储设备中存储，将访问不频繁的数据块迁移至容量较大的HDD型存储设备中存储，以充分利用不同类型设备的优势，达到存储容量与数据操作速度上的性能平衡。
根据本申请的实施例，将数据块从一个存储设备(原存储设备中)迁移到另一个存储设备(目标存储设备)中，可以先将该数据块复制到目标存储设备中，再从原存储设备中将该数据块删除，即完成了迁移。
也就是说，将HDD型存储设备中存储的被访问次数超过第一预定次数的数据块迁移到所述存储系统中任意的SSD型存储设备中存储，即是将HDD型存储设备中存储的被访问次数超过第一预定次数的数据块复制到所述存储系统中任意的SSD型存储设备中，并从原来存储所述数据块的HDD型存储设备中删除所述数据块。将SSD型存储设备中存储的被访问次数少于第二预定次数的数据块迁移到所述存储系统中任意的HDD型存储设备中存储，即是将SSD型存储设备中存储的被访问次数少于第二预定次数的数据块复制到所述存储系统中任意的HDD型存储设备中，并从原来存储所述数据块的SSD型存储设备中删除所述数据块。
本申请还提供了一种混合存储系统。
图2示意性地示出了根据本申请一个实施例的混合存储系统的结构框图。根据本申请的一个实施例，该混合存储系统200包括：一个或多个HDD型存储设备210以及一个或多个SSD型存储设备220。
为了更清楚的说明每个存储设备的结构，图3a、图3b分别示意性地示出了根据本申请的一个实施例的混合存储系统中每个HDD型存储设备和SSD型存储设备的结构框图。如图3a所示，每一个所述HDD型存储设备310包括：HDD型存储单元311和控制单元312；如图3b所示，每一个所述SSD型存储设备320包括：SSD型存储单元321和控制单元322。
其中，HDD型存储设备310和SSD型存储设备320的构成可以如前所述，在此不再重复描述。
所述HDD型存储单元311和所述SSD型存储单元321可以用于存储一个或多个数据块。
所述控制单元312/322可以包括：访问信息获取模块3121/3221和存储位置调整模块3122/3222。
访问信息获取模块3121/3221可以用于周期性地获取所述HDD型存储单元311或SSD型存储单元321中存储的每个数据块的访问信息。
存储位置调整模块3122/3222可以用于根据获取到的所述每个数据块的访问信息，调整所述每个数据块在所述存储系统中的存储位置。
所述控制单元312/322还可以包括记录模块，用于记录所述HDD型存储单元311或SSD型存储单元321中存储的每个数据块的访问信息，其中，所述访问信息至少包括：数据块的被访问次数。
HDD型存储设备310的HDD型存储单元311中，存储位置调整模块3122可以进一步用于：将HDD型存储设备310的HDD型存储单元311中存储的被访问次数超过第一预定次数的数据块迁移到所述存储系统中任意的SSD型存储设备320的SSD型存储单元321中存储。SSD型存储设备320的SSD型存储单元321中，存储位置调整模块3222可以进一步用于：将SSD型存储设备320的SSD型存储单元321中存储的被访问次数少于第二预定次数的数据块的迁移到所述存储系统中任意的HDD型存储设备310的HDD型存储单元311中存储。
HDD型存储设备310的HDD型存储单元311中，存储位置调整模块3122可以进一步用于：将HDD型存储设备310的HDD型存储单元311中存储的被访问次数超过第一预定次数的数据块复制到所述存储系统中任意的SSD型存储设备320的SSD型存储单元321中，并从原来存储所述数据块的HDD型存储设备310的HDD型存储单元311中删除所述数据块。SSD型存储设备320的SSD型存储单元321中，存储位置调整模块3222可以进一步用于：将SSD型存储设备320的SSD型存储单元321中存储的被访问次数少于第二预定次数的数据块复制到所述存储系统中任意的HDD型存储设备310的HDD型存储单元311中，并从原来存储所述数据块的SSD型存储设备320的SSD型存储单元321中删除所述数据块。
由于本实施例的系统所实现的功能基本相应于前述图1所示的方法实施例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种混合存储的控制方法，应用于具有至少一个HDD型存储设备以及至少一个SSD型存储设备的存储系统，不同类型的存储设备之间相互连接，每一个存储设备分别是单独的计算节点，且分别单独执行以下步骤：
周期性地获取本设备存储的数据块的访问信息；
根据获取到的数据块的访问信息，将本设备存储的满足迁移条件的数据块迁移到所述存储系统中与本设备不同类型的存储设备中存储。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：记录本设备存储的每个数据块的访问信息。
3.根据权利要求1所述的方法，所述访问信息包括：数据块的被访问次数。
4.根据权利要求3所述的方法，所述将本设备存储的满足迁移条件的数据块迁移到所述存储系统中与本设备不同类型的存储设备中存储，包括：
HDD型存储设备，将本设备中存储的被访问次数超过第一预定次数的数据块迁移到所述存储系统中任意的SSD型存储设备中存储；
或者，
SSD型存储设备，将本设备中存储的被访问次数少于第二预定次数的数据块迁移到所述存储系统中任意的HDD型存储设备中存储。
5.根据权利要求4所述的方法，
所述HDD型存储设备，将本设备中存储的被访问次数超过第一预定次数的数据块迁移到所述存储系统中任意的SSD型存储设备中存储，具体包括：HDD型存储设备，将本设备中存储的被访问次数超过第一预定次数的数据块复制到所述存储系统中任意的SSD型存储设备中存储，并在本设备中删除该数据块；
所述SSD型存储设备，将本设备中存储的被访问次数少于第二预定次数的数据块迁移到所述存储系统中任意的HDD型存储设备中存储，具体包括：SSD型存储设备，将本设备中存储的被访问次数少于第二预定次数的数据块复制到所述存储系统中任意的HDD型存储设备中存储，并在本设备中删除该数据块。
6.一种混合存储系统，包括至少一个HDD型存储设备以及至少一个SSD型存储设备，不同类型的存储设备之间相互连接；
每一个存储设备分别是单独的计算节点；每一个存储设备包括：存储单元和控制单元；
所述存储单元用于存储本设备的数据块；
所述控制单元包括：
访问信息获取模块，用于周期性地获取本设备存储的数据块的访问信息；
存储位置调整模块，用于根据获取到的每个数据块的访问信息，将本设备存储的满足迁移条件的数据块迁移到所述存储系统中与本设备不同类型的存储设备中存储。
7.根据权利要求6所述的系统，所述控制单元还包括：记录模块，用于记录本设备存储的每个数据块的访问信息。
8.根据权利要求6所述的系统，所述访问信息至少包括：数据块的被访问次数。
9.根据权利要求8所述的系统，
HDD型存储设备的存储位置调整模块具体用于：将本设备中存储的被访问次数超过第一预定次数的数据块迁移到所述存储系统中任意的SSD型存储设备中存储；
SSD型存储设备的存储位置调整模块具体用于：将本设备中存储的被访问次数少于第二预定次数的数据块迁移到所述存储系统中任意的HDD型存储设备中存储。
10.根据权利要求9所述的系统，
HDD型存储设备的存储位置调整模块具体用于：将本设备中存储的被访问次数超过第一预定次数的数据块复制到所述存储系统中任意的SSD型存储设备中存储，并在本设备中删除该数据块；
SSD型存储设备的存储位置调整模块具体用于：将本设备中存储的被访问次数少于第二预定次数的数据块复制到所述存储系统中任意的HDD型存储设备中存储，并在本设备中删除该数据块。
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