CN102231137A - 一种数据存储系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据存储系统及方法，涉及数据管理中持续数据保护系统。本发明公开的系统包括：检测模块，实时检测缓存区的缓存状态；任务调度模块，在缓存区的缓存状态为正常时，触发缓存区进行缓存操作，在缓存区的缓存状态为繁忙时，触发临时缓存处理模块进行缓存操作；临时缓存处理模块，收到任务调度模块触发的缓存操作时，从非易失性存储器中划分出一临时缓存空间，将当前的磁盘增量数据缓存到临时缓存空间中；索引模块，顺序记录已缓存的磁盘增量数据的索引信息，索引信息至少包括缓存位置、缓存时间和磁盘增量数据的原始地址。本发明技术方案有效地灵活地扩展了缓存数据的空间大小，且同时提高了缓存数据的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及数据管理中持续数据保护系统，特别涉及一种数据存储系统及方法。
背景技术
在数据管理系统中，为了获取到磁盘指定区域里的磁盘数据变化，引入了缓存区来存放有效磁盘数据。即将变化的磁盘数据先保存在事先分配的内存空间中，当保存到内存池中的数据达到一个程度时，再将数据保存到磁盘中。
可是，事先分配的内存空间是有限的，因此无法缓存过多的数据。而为了缓存更多的数据去划分出更多的内存空间，又将严重影响操作系统的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种数据存储系统及方法，可以在不影响系统性能的前提下，缓存足够多的数据。
为了解决上述问题，本发明公开了一种数据存储系统，包括缓存区、检测模块、任务调度模块、临时缓存处理模块和索引模块，其中：
所述检测模块，实时检测缓存区的缓存状态；
所述任务调度模块，在所述检测模块检测出所述缓存区的缓存状态为正常时，触发所述缓存区对当前的磁盘增量数据进行缓存操作，在所述检测模块检测出所述缓存区的缓存状态为繁忙时，触发所述临时缓存处理模块对当前的磁盘增量数据进行缓存操作；
所述临时缓存处理模块，收到所述任务调度模块触发的缓存操作时，从非易失性存储器中划分出一临时缓存空间，将当前的磁盘增量数据缓存到所述临时缓存空间中；
所述索引模块，顺序记录已缓存的磁盘增量数据的索引信息，所述索引信息至少包括缓存位置、缓存时间和磁盘增量数据的原始地址。
较佳地，上述系统还包括提取模块，按照所述索引模块记录的磁盘增量数据的索引信息中的缓存时间和缓存位置，顺序提取已缓存的磁盘增量数据。
较佳地，上述系统中，所述临时缓存处理模块，在所述提取模块从所述临时缓存空间中提取出缓存的磁盘增量数据后，释放所划分的临时缓存空间。
较佳地，上述系统还包括恢复模块，在所述系统异常时，根据所述索引模块记录的磁盘增量数据的索引信息恢复已缓存的磁盘增量数据，其中，对于缓存位置属于临时缓存空间的磁盘增量数据，直接从该临时缓存空间中恢复出磁盘增量数据，对于缓存位置属于缓存区的磁盘增量数据，从磁盘增量数据的原始地址中恢复出磁盘增量数据。
较佳地，上述系统中所述检测模块实时检测缓存区的缓存状态指：
所述检测模块，检测出所述缓存区的空间占用率低于设定值时，确定所述缓存区的缓存状态为正常；
检测出所述缓存区的空间占用率达到或超过设定值时，确定所述缓存区的缓存状态为繁忙。
本发明还公开了一种数据存储方法，包括：
实时检测缓存区的缓存状态，当检测出缓存区的缓存状态为正常时，将当前的磁盘增量数据缓存到所述缓存区中，当检测出缓存区的缓存状态为繁忙时，从非易性存储器中划分出一临时缓存空间，将当前的磁盘增量数据缓存到所述临时缓存空间中；
其中，在上述缓存磁盘增量数据的过程中，顺序记录已缓存的磁盘增量数据的索引信息，所述索引信息至少包括缓存位置、缓存时间和磁盘增量数据的原始地址。
较佳地，上述方法还包括，缓存磁盘增量数据后，按照所记录的磁盘增量数据的索引信息中缓存时间和缓存位置，顺序提取已缓存的磁盘增量数据。
较佳地，上述方法中，从所述临时缓存空间中提取出缓存的磁盘增量数据后，还释放所划分的临时缓存空间。
较佳地，上述方法还包括，数据存储系统异常时，根据所记录的磁盘增量数据的索引信息恢复已缓存的磁盘增量数据，其中，对于缓存位置属于临时缓存空间的磁盘增量数据，直接从该临时缓存空间中恢复出磁盘增量数据，对于缓存位置属于缓存区的磁盘增量数据，从磁盘增量数据的原始地址中恢复出磁盘增量数据。
较佳地，上述方法中，所述缓存区的缓存状态为正常指，所述缓存区的空间占用率低于设定值；所述缓存区的缓存状态为繁忙指，所述缓存区的空间占用率达到或超过设定值。
本发明技术方案提高了缓存数据线程处理能力，从而有效地灵活地扩展了缓存数据的空间大小，且同时提高了缓存数据的可靠性。
附图说明
图1为实施例1中数据存储系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将结合附图对本发明技术方案作进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
本案申请人针对海量数据处理过程中，无法利用系统内存空间缓存数据的问题，想到在缓存区缓存压力过大(也可以认为是缓存区处于繁忙状态)时，可以通过多线程任务先将当前的磁盘增量数据缓存在磁盘等非易失性存储器的指定位置，待缓存区状态趋于平缓时，再由缓存区进行后续的数据缓存，从而分担缓存区的缓存压力，解决缓存区颈瓶而导致系统崩溃的问题。并且，本案申请人考虑到持续数据保护技术中，要求缓存数据的可靠性较高，即要求缓存数据在缓存端和提取端具有一致性，尤其在系统异常(例如，系统掉电导致内存缓冲区数据丢失)时，不影响缓存数据的提取，因此，本案申请人还提出在缓存数据的过程中，记录索引信息，以便系统异常时，能够恢复已缓存的数据。
实施例1
本实施例即基于上述思想，提供一种数据存储系统，如图1所示，至少包括如下各部分。
缓存区，缓存磁盘增量数据；
其中，缓存区，可采用缓存器、内存等实现，其对磁盘增量数据进行解析后，按照指定的存储规则(如，将数据以指定的数据块或者数据长度进行存储等)进行数据缓存，并且缓存区可支持插入和删除功能。
检测模块，在数据缓存过程中，实时检测缓存区的缓存状态；
其中，缓存区的缓存状态包括繁忙和正常状态。具体地，在本实施例中，缓存区每存放一条数据，检测模块都可以通过缓存区的空间占用率(即缓存区中已缓存的数据所占的空间与缓存区的总空间的比例)来判断缓存状态。例如，缓存区的空间占用率达到或超过设定值，则判断缓存区的缓存状态为繁忙，反之，缓存区的空间占用率低于设定值，则判断缓存区的缓存状态为正常。一般网络不稳定或任务意外断开连接时，缓存区的空间占用率可能会上升，已至于空间占用率达到或超过设定值。
任务调度模块，根据检测模块检测出的缓存区的缓存状态，触发相应的缓存操作；
其中，当检测模块检测出缓存区的缓存状态为繁忙时，触发临时缓存处理模块对当前的磁盘增量数据进行缓存操作；
当检测模块检测出缓存区的缓存状态为正常时，触发缓存区对当前的磁盘增量数据进行缓存操作，即与现有技术中的缓存方式相同。
临时缓存处理模块，收到任务调度模块触发的缓存操作时，从非易失性存储器(例如磁盘)中划分出一临时缓存空间，将当前的磁盘增量数据缓存到临时缓存空间中；
具体地，临时缓存处理模块，收到缓存操作时，解析当前的磁盘增量数据的存储格式，如数据块和数据长度，按照该数据块和数据长度将当前的磁盘增量数据缓存到临时缓存空间中即可。
优选方案中，临时缓存处理模块所划分的临时缓存空间的空间占用率达到或超过一设定值(即临时缓存空间的缓存压力也比较大)，则可以按照现有技术的方式，仅缓存磁盘增量数据的标识即可。
索引模块，顺序记录已缓存的磁盘增量数据的索引信息，其中，索引信息至少包括缓存位置、缓存时间和磁盘增量数据的原始地址。本实施例中，索引模块按照32k大小的磁盘增量数据块划分已缓存的磁盘增量数据，以记录磁盘增量数据的索引信息。
数据存储系统中采用了索引模块后，一旦出现系统异常，比如系统掉电导致内存缓冲区数据丢失，就可以通过索引缓存模块恢复丢失的数据，从而保证缓存端和提取端的数据的一致性。具体地，可以在优选的方案中，增加一恢复模块，在系统异常时，该恢复模块可根据索引模块记录的磁盘增量数据的索引信息恢复已缓存的磁盘增量数据，其中，对于缓存位置属于临时缓存空间的磁盘增量数据，由于临时缓存空间是非易性的存储器，所缓存的磁盘增量数据不会丢失，故直接从该临时缓存空间中恢复出磁盘增量数据即可。而对于缓存位置属于缓存区的磁盘增量数据，恢复模块则可从磁盘增量数据的原始地址中恢复出该磁盘增量数据。
还有一些实施方案中，上述数据存储系统还可以包括一提取模块，该模块按照索引模块记录的磁盘增量数据的索引信息中的缓存时间和缓存位置，顺序提取已缓存的磁盘增量数据。
还有一些优选方案中，临时缓存处理模块，可在提取模块从临时缓存空间中提取出缓存的磁盘增量数据后，释放所划分的临时缓存空间，以便于非易失性存储器的数据存储使用，提高系统资源利用率。
实施例2
本实施例介绍上述数据存储系统进行数据存储的过程。
实时检测缓存区的缓存状态，当检测出缓存区的缓存状态为正常时，将当前的磁盘增量数据缓存到缓存区中，当检测出缓存区的缓存状态为繁忙时，则从非易失性存储器(例如，磁盘等)中划分出一临时缓存空间，将当前的磁盘增量数据缓存到所述临时缓存空间中。其中，在缓存磁盘增量数据的过程中，还顺序记录已缓存的磁盘增量数据的索引信息，该索引信息至少包括缓存位置、缓存时间和磁盘增量数据的原始地址。
在本实施例中，缓存区的缓存状态为正常指：缓存区的空间占用率低于设定值。缓存区的缓存状态为繁忙指：缓存区的空间占用率(即缓存区中已存储的数据所占空间与缓存区的总空间的比例)达到或超过设定值。例如，设定值为50％时，则只要缓存区中已存储的数据所占空间与缓存区的总空间的比例达到或超过50％，即判断缓存区的缓存状态为繁忙。还有一些方案中，考虑到缓存区繁忙时，所划分出的临时缓存空间的空间占用率也有可能达到或超过一设定值(即临时缓存空间的缓存压力也比较大)，则可以按照现有技术的方式，仅缓存磁盘增量数据的标识即可。
还有一些实施方案中，按照上述过程进行数据缓存后，可按照所记录的磁盘增量数据的索引信息中缓存时间和缓存位置，顺序提取已缓存的磁盘增量数据。还有一些优选的方案，考虑到存储资源的利用率，当临时缓存空间中缓存的磁盘增量数据被提取出后，还可以释放该临时缓存空间。
由于本实施例在缓存磁盘增量数据的过程中，顺序记录了已缓存的磁盘增量数据的索引信息，因此，基于此，可提出更优选的实施方案。即在数据存储系统异常时，根据所记录的磁盘增量数据的索引信息恢复已缓存的磁盘增量数据。其中，对于缓存位置属于临时缓存空间的磁盘增量数据，直接从该临时缓存空间中恢复出磁盘增量数据，而对于缓存位置属于缓存区的磁盘增量数据，从磁盘增量数据的原始地址中恢复出磁盘增量数据即可。这样，该优选方案在任何异常情况下，均可以保证缓存端和提取端的数据的一致性，尤其符合持续数据保护技术的要求。
从上述实施例可以看出，本发明实施例扩大了存放数据的缓存的区域范围，有效地利用非易失性存储器(例如磁盘)空间来扩大缓存数据的空间，通过任务调度来协助处理数据，为数据保存提供了更高的保障。并且，上述实施例还记录了缓存数据的索引信息，这样，在系统异常时，就可以根据索引信息来恢复缓存的数据以保证缓存端和提取端的数据的一致性，因此采用这种技术，使其应用在数据管理系统软件中，避免了缓存区压力过于增大，从而为系统的高可靠性，提供了有利保障，从而为大大地提高系统整体运作。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种数据存储系统，包括缓存区，其特征在于，该系统还包括检测模块、任务调度模块、临时缓存处理模块和索引模块，其中：
所述检测模块，实时检测缓存区的缓存状态；
所述任务调度模块，在所述检测模块检测出所述缓存区的缓存状态为正常时，触发所述缓存区对当前的磁盘增量数据进行缓存操作，在所述检测模块检测出所述缓存区的缓存状态为繁忙时，触发所述临时缓存处理模块对当前的磁盘增量数据进行缓存操作；
所述临时缓存处理模块，收到所述任务调度模块触发的缓存操作时，从非易失性存储器中划分出一临时缓存空间，将当前的磁盘增量数据缓存到所述临时缓存空间中；
所述索引模块，顺序记录已缓存的磁盘增量数据的索引信息，所述索引信息至少包括缓存位置、缓存时间和磁盘增量数据的原始地址。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
提取模块，按照所述索引模块记录的磁盘增量数据的索引信息中的缓存时间和缓存位置，顺序提取已缓存的磁盘增量数据。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述临时缓存处理模块，在所述提取模块从所述临时缓存空间中提取出缓存的磁盘增量数据后，释放所划分的临时缓存空间。
4.如权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
恢复模块，在所述系统异常时，根据所述索引模块记录的磁盘增量数据的索引信息恢复已缓存的磁盘增量数据，其中，对于缓存位置属于临时缓存空间的磁盘增量数据，直接从该临时缓存空间中恢复出磁盘增量数据，对于缓存位置属于缓存区的磁盘增量数据，从磁盘增量数据的原始地址中恢复出磁盘增量数据。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述检测模块实时检测缓存区的缓存状态指：
所述检测模块，检测出所述缓存区的空间占用率低于设定值时，确定所述缓存区的缓存状态为正常；
检测出所述缓存区的空间占用率达到或超过设定值时，确定所述缓存区的缓存状态为繁忙。
6.一种数据存储方法，其特征在于，该方法包括：
实时检测缓存区的缓存状态，当检测出缓存区的缓存状态为正常时，将当前的磁盘增量数据缓存到所述缓存区中，当检测出缓存区的缓存状态为繁忙时，从非易性存储器中划分出一临时缓存空间，将当前的磁盘增量数据缓存到所述临时缓存空间中；
其中，在上述缓存磁盘增量数据的过程中，顺序记录已缓存的磁盘增量数据的索引信息，所述索引信息至少包括缓存位置、缓存时间和磁盘增量数据的原始地址。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
缓存磁盘增量数据后，按照所记录的磁盘增量数据的索引信息中缓存时间和缓存位置，顺序提取已缓存的磁盘增量数据。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，
从所述临时缓存空间中提取出缓存的磁盘增量数据后，还释放所划分的临时缓存空间。
9.如权利要求6、7或8所述的方法，其特征在于，
数据存储系统异常时，根据所记录的磁盘增量数据的索引信息恢复已缓存的磁盘增量数据，其中，对于缓存位置属于临时缓存空间的磁盘增量数据，直接从该临时缓存空间中恢复出磁盘增量数据，对于缓存位置属于缓存区的磁盘增量数据，从磁盘增量数据的原始地址中恢复出磁盘增量数据。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，
所述缓存区的缓存状态为正常指，所述缓存区的空间占用率低于设定值；
所述缓存区的缓存状态为繁忙指，所述缓存区的空间占用率达到或超过设定值。
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