CN103150122B - 一种磁盘缓存空间管理方法和装置 - Google Patents

一种磁盘缓存空间管理方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种磁盘缓存空间管理方法和设备,涉及计算机技术领域。将至少一个缓存介质分别划分为预定数目个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为预定数目个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块;按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中;维护虚拟缓存设备的元数据信息和缓存介质的元数据信息;用以动态管理磁盘缓存空间。本发明适用于管理磁盘缓存空间的情景。

Description

一种磁盘缓存空间管理方法和装置
技术领域
本发明涉及计算机技术领域,尤其涉及一种磁盘缓存空间管理方法、装置。
背景技术
在一些应用系统中,为了提高磁盘到内存之间的IO速度,通常使用SSD(SolidStateDisk,固态硬盘)作为磁盘缓存,并且采用组相联映射的模式来组织磁盘到磁盘缓存的映射,如图1所示,在flashcache(闪存)方案中,将SSD的空间分成N个组(set),每个组由512个SSD数据块组成,每个数据块为4KB,同时将磁盘分成n个区,每个区的大小与SSD大小相同并且每个区也分成N个组,每个组由512个磁盘数据块组成,每个数据块为4KB,在磁盘到SSD的映射过程中,在磁盘中凡是第i组(i为大于等于1小于等于N的整数)的磁盘数据块映射到SSD中第i组的SSD数据块中。
但是,使用SSD作为磁盘缓存为一种较新的技术,创建这种磁盘缓存之后,目前还不能实现该磁盘缓存的伸缩或者该磁盘缓存内部分区的伸缩,也就是说目前无法动态管理这种磁盘缓存空间。
发明内容
本发明的实施例提供一种磁盘缓存空间管理方法、装置,用以动态管理磁盘缓存空间。
为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:
一方面,提供一种磁盘缓存空间管理方法,包括:
将至少一个缓存介质分别划分为预定数目个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为预定数目个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块;
按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中;
维护虚拟缓存设备的元数据信息和缓存介质的元数据信息。
一方面,还提供一种磁盘缓存空间管理方法,包括:
将至少一个缓存介质分别划分为多个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为至少两个子虚拟缓存区,所述子虚拟缓存区包括多个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块;
按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的至少一个缓存空间组中;
维护虚拟缓存设备的元数据信息、子虚拟缓存区的元数据信息,以及缓存介质的元数据信息。
另一方面,提供一种磁盘缓存空间管理装置,包括:
第一设置单元,用于将至少一个缓存介质分别划分为预定数目个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为预定数目个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块;
第一添加单元,用于按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中;
第一维护单元,用于维护虚拟缓存设备的元数据信息和缓存介质的元数据信息。
另一方面,还提供一种磁盘缓存空间管理装置,包括:
第三设置单元,用于将至少一个缓存介质分别划分为多个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为至少两个子虚拟缓存区,所述子虚拟缓存区包括多个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块;
第二添加单元,用于按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的至少一个缓存空间组中;
第二维护单元,用于维护所述虚拟缓存设备的元数据信息、子虚拟缓存区的元数据信息,以及缓存介质的元数据信息。
本发明实施例提供了一种磁盘缓存空间管理方法和装置,通过创建缓存介质与虚拟缓存设备之间的关联,从而使得虚拟缓存设备能够管理底层的缓存介质,为增大缩小磁盘缓存空间提供了必要条件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中磁盘到SSD映射关系示意图;
图2为本发明实施例提供的一种磁盘缓存空间管理方法流程图;
图3为本发明实施例提供的另一种磁盘缓存空间管理方法流程图;
图4为本发明实施例提供的一种磁盘缓存空间管理方法流程图;
图5为本发明实施例中缓存介质与虚拟缓存设备映射关系示意图;
图6为本发明实施例中磁盘缓存空间扩展的示意图;
图7为本发明实施例中磁盘缓存空间收缩的示意图;
图8为本发明实施例提供的另一种磁盘缓存空间管理方法流程图;
图9为本发明实施例中另一种缓存介质与虚拟缓存设备映射关系示意图;
图10为本发明实施例中磁盘缓存空间收缩的示意图;
图11为本发明实施例中磁盘缓存空间扩展的示意图;
图12为本发明实施例提供的一种磁盘缓存空间管理装置;
图13为本发明实施例提供的一种磁盘缓存空间管理装置;
图14为本发明实施例提供的一种磁盘缓存空间管理装置;
图15为本发明实施例提供的一种磁盘缓存空间管理装置;
图16为本发明实施例提供另一种磁盘缓存空间管理装置;
图17为本发明实施例提供另一种磁盘缓存空间管理装置;
图18为本发明实施例提供另一种磁盘缓存空间管理装置;
图19为本发明实施例提供另一种磁盘缓存空间管理装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
如图2所示,本发明实施例提供的一种磁盘缓存空间管理方法,包括:
201、将至少一个缓存介质分别划分为预定数目个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为预定数目个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块。
202、按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中。
203、维护虚拟缓存设备的元数据信息和缓存介质的元数据信息。
本发明实施例提供了一种磁盘缓存空间管理方法,通过按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中,从而创建了缓存介质与虚拟缓存设备之间的关联,这样虚拟缓存设备能够管理底层的缓存介质,为增大缩小磁盘缓存空间提供了基础。
如图3所示,本发明实施例提供的一种磁盘缓存空间管理方法,包括:
301、将至少一个缓存介质分别划分为多个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为至少两个子虚拟缓存区,所述子虚拟缓存区包括多个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块。
302、按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的至少一个缓存空间组中。
303、维护虚拟缓存设备的元数据信息、子虚拟缓存区的元数据信息,以及缓存介质的元数据信息。
本发明实施例提供了一种磁盘缓存空间管理方法,根据组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的至少一个缓存空间组,从而建立了缓存介质与虚拟缓存设备之间的关联,使得磁盘缓存空间能够管理底层的缓存介质,为增大缩小磁盘缓存空间提供了基础。
如图4所示,本发明实施例提供的另一种磁盘缓存空间管理方法,包括:
401、将至少一个缓存介质分别划分为预定数目个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为预定数目个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块。
如图5所示,将SSD1、SSD2和SSD3分别划分为N个缓存介质组ssdi_set1.....ssdi_setN(ssdi_setJ表示第i个缓存介质的第J组;其中,i表示第几个缓存介质,J表示第几个缓存介质组,且1≤J≤N),将虚拟缓存设备(virtualcachedevice,vcd)划分为N个缓存空间组cache_set1.....cache_setN;每个缓存介质组中包括多个缓存介质块ssdi_block,缓存空间组包括多个缓存空间块cache_block。
402、按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中。也就是说,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与其组相联对应的缓存空间组中。
如图5中,将ssd1_set1添加至与其组相联的cache_set1中,将ssd1_set2添加至与其组相联的cache_set2中,将ssd1_setN添加至与其组相联的cache_setN中,以此类推,任一个缓存介质的缓存介质组按照组相联映射关系添加到其对应的缓存空间组,也就是,将ssdi_setN添加至与其组相联映射的cache_setN中。
另外,本发明实施例中并不限定ssdi_setN添加至cache_setN中的哪个缓存空间块,即ssdi_setN中的每一缓存介质块可以映射到cache_setN中的任意缓存空间块。
403、维护虚拟缓存设备的元数据信息和缓存介质的元数据信息。
其中,虚拟缓存设备的元数据信息包括:缓存设备的总容量、缓存设备的可用容量、缓存空间块的总数目、缓存空间块的可用数目、缓存设备中的缓存介质的总数目、以及缓存空间块在缓存介质中的偏移位置;缓存介质的元数据信息包括:缓存介质的可用容量、缓存介质块在虚拟缓存设备中的偏移位置;其中,缓存空间块在缓存介质中的偏移位置可以为缓存空间块指向缓存介质块的指针,缓存介质块在虚拟缓存设备中的偏移位置可以为缓存介质块指向缓存空间块的指针。
本发明实施例提供了一种磁盘缓存空间管理方法,通过按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中,从而创建了缓存介质与虚拟缓存设备之间的关联,这样虚拟缓存设备能够管理底层的缓存介质,为增大缩小磁盘缓存空间提供了基础。
优选的,在需要增大磁盘缓存空间的情况下,可以执行以下操作。
404、调用磁盘缓存空间扩展命令。
405、将所述待添加的缓存介质分成与虚拟缓存设备组数目相等的待添加的缓存介质组,所述待添加的缓存介质组包括多个待添加的缓存介质块,并按照所述缓存空间块的容量配置各个待添加的缓存介质块的容量。
如图6所示,将所述待添加的缓存介质SSD4分成待添加的缓存介质组ssd4_set1.....ssd4_setN,每个待添加的缓存介质组包括多个待添加的缓存介质块,且每个待添加的缓存介质块的容量与缓存空间块的容量相等。
406、按照组相联映射关系,将待添加的缓存介质组分别添加至与所述待添加的缓存介质组对应的缓存空间组中。图6为将ssd4_set1添加至cache_set1中的示意图,其它待添加的缓存介质组也按照该组相联映射关系添加到其对应的缓存空间组。
这样,ssd4_set1添加至与其组相联映射的cache_set1中,ssd4_set2添加至与其组相联映射的cache_set2中,依次类推,ssd4_setN添加至与其组相联映射的cache_setN中。
需要说明的是,在本发明所有实施例中可以将所有待添加的缓存介质组全部添加至其对应的缓存空间组中,也可以根据需要将一部分待添加的缓存介质组添加至其对应的缓存空间组中,也可以将缓存介质组中全部或部分缓存介质块添加到对应的缓存空间组中。
407、更新所述虚拟缓存设备的元数据信息。
进一步的,在407之后,根据设备使用率的情况,具体通过以下步骤进行。
408、判断是否需要均衡设备使用率,若判断结果为是,即在需要均衡设备使用率的情况下,执行以下步骤409-410,若判断结果为否则返回407。
409、将所述虚拟缓存设备中原有的缓存介质中的缓存数据根据需要迁移至新添加的缓存介质中;所述设备使用率指缓存介质的使用率,本发明实施例中,根据具体需要选择原有的缓存介质和迁移的缓存数据的容量大小,例如可以将SSD1中的全部缓存数据迁移至SSD4中,也可以将SSD2中一部分缓存数据迁移至SSD4中。
410、更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新添加的缓存介质相关的缓存介质的元数据信息。其中,与所述新添加的缓存介质相关的缓存介质指的是在均衡设备使用率过程中,经过迁移缓存数据的原有的缓存介质和新添加的缓存介质。
优选的,在需要缩小磁盘缓存空间的情况下,可以执行以下操作。需要说明的是,在图4中,将缩小缓存空间操作设置在403之后,只是表示在创建缓存介质与虚拟缓存设备之间的关联之后,可以扩展磁盘缓存空间也可缩小磁盘缓存空间,本发明实施例同样包括缩小磁盘缓存空间的操作在扩展磁盘缓存空间之后进行,或者在缩小磁盘缓存空间之后再进行扩展磁盘缓存空间等情景。
411、调用磁盘缓存空间收缩命令。
412、判断缓存介质中是否具有需要保留的缓存数据,若判断结果为是,即在待删除的缓存介质中具有需要保留的缓存数据情况下,执行以下步骤413-415,若判断结果为否,即在所述待删除的缓存介质中不具有需要保留的缓存数据的情况下,执行以下步骤416-417。
413、将所述待删除的缓存介质中需要保留的缓存数据迁移到至少一个目标缓存介质中。
在本发明实施例中,需要保留的缓存数据可以为使用次数较高的缓存数据,即为最热缓存数据,相应地,不需要保留的缓存数据可以为使用次数较低缓存数据,即为最冷缓存数据。
另外,至少一个目标缓存介质可以是vcd中原有的具有最热缓存数据容量大小的缓存介质,这样可以直接将该缓存介质确定为所述目标缓存介质,也可以根据最热缓存数据容量大小定位具有该容量大小的最冷缓存数据所在的缓存介质,并将该最冷缓存数据删除后的缓存介质确定为所述目标缓存介质。
414、按照组相联映射关系,从所述虚拟缓存设备中删除已迁移缓存数据的待删除的缓存介质。图7中,SSD4为待删除的缓存介质,将ssd4_set1从cache_set1中删除,其它待删除的缓存介质组也按照组相联映射关系从相应缓存空间组删除。
415、更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新删除的缓存介质相关的缓存介质的元数据信息;其中,与所述新删除的缓存介质相关的缓存介质指的是将待删除的缓存介质中需要保留的缓存数据所迁移到的目标缓存介质,该目标缓存介质可以是一个或多个。
416、按照组相联映射关系,从所述虚拟缓存设备中将所述待删除的缓存介质删除。
417、更新所述虚拟缓存设备的元数据信息。
本发明实施例提供了一种磁盘缓存空间管理方法,通过虚拟缓存设备与缓存介质按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中,再通过添加或删除缓存介质实现了增大或缩小磁盘缓存空间,从而实现了在磁盘缓存不下线的条件下,动态管理磁盘缓存空间。
如图8所示,本发明实施例提供的另一种磁盘缓存空间管理方法,包括:
801、将至少一个缓存介质分别划分为多个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为至少两个子虚拟缓存区,所述子虚拟缓存区包括多个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块。
如图9所示,将SSD1、SSD2和SSD3分别划分为多个缓存介质组ssdi_set1.....ssdi_setN(ssdi_setJ表示第i个缓存介质的第J组;其中,i表示第几个缓存介质,J表示第几个缓存介质组,且1≤J≤N),将虚拟缓存设备vcd划分为至少两个子虚拟缓存区vcd1和vcd2,每个拟缓存区包括多个缓存空间组cache_set1.....cache_setN;缓存介质组中包括多个缓存介质块ssdi_block,缓存空间组包括多个缓存空间块cache_block。在本发明所有实施例中,各个子虚拟缓存区中的缓存空间块的容量大小可以相同也可以不同,各个缓存介质组中包括的缓存介质块的个数可以相同也可以不同。
802、按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的至少一个缓存空间组中;图9示出,将ssd1_set1添加至与该缓存介质组组相联映射的vcd1和vcd2中的cache_set1中的示意图,以此类推,缓存介质的缓存介质组按照组相联映射关系添加到其对应的缓存空间组,也就是,将ssdi_setN添加至与该缓存介质组组相联映射的vcd1的cache_setN中和和vcd2中cache_setN中。
803、维护虚拟缓存设备的元数据信息、子虚拟缓存区的元数据信息,以及缓存介质的元数据信息。
其中,虚拟缓存设备的元数据信息包括:缓存设备的总容量、缓存设备的可用容量、缓存空间块的总数目、缓存空间块的可用数目、缓存设备中的缓存介质的总数目、以及缓存空间块在缓存介质中的偏移位置;子虚拟缓存区的元数据信息包括:子缓存区的总容量、子缓存区的可用容量、子缓存区中缓存空间块的总数目、子缓存区中缓存空间块的可用数目、子缓存区中的缓存介质的总数目;缓存介质的元数据信息包括:缓存介质的可用容量、缓存介质块在虚拟缓存设备中的偏移位置;其中,缓存空间块在缓存介质中的偏移位置可以为缓存空间块所指向的缓存介质块的指针,缓存介质块在虚拟缓存设备中的偏移位置可以为缓存介质块所指向的缓存空间块的指针。
本发明实施例提供了一种磁盘缓存空间管理方法,根据组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的至少一个缓存空间组,从而建立了缓存介质与虚拟缓存设备之间的关联,使得磁盘缓存空间能够管理底层的缓存介质,为增大缩小磁盘缓存空间提供了基础。
优选的,在需要缩小磁盘缓存空间的情况下,可以执行以下操作。
804、调用磁盘缓存空间收缩命令。
805、判断缓存介质块中是否具有需要保留的缓存数据,如判断结果为是,即在待删除的缓存介质块中具有需要保留的缓存数据情况下,执行以下步骤806-808;若判断结果为否,即在所述待删除的缓存介质块中不具有需要保留的缓存数据的情况下,执行809-810。
806、将所述待删除的缓存介质块中需要保留的缓存数据迁移到至少一个目标缓存介质块中。
在本发明实施例中,需要保留的缓存数据可以为使用次数较高的缓存数据,即为最热缓存数据,相应地,不需要保留的缓存数据可以为使用次数较低缓存数据,即为最冷缓存数据。所述目标缓存介质可以是vcd中原有的具有最热缓存数据容量大小的缓存介质块,这样可以直接将该缓存介质块确定为所述目标缓存介质块,也可以根据最热缓存数据容量大小定位具有该容量大小的最冷缓存数据所在的缓存介质块,并将该最冷缓存数据删除后的缓存介质块确定为所述目标缓存介质块。
807、按照组相联映射关系,将已迁移缓存数据的待删除的缓存介质块从其所在的子虚拟缓存区删除;如图10所示,将ssd2_set1中的ssd2_block2从vcd1的cache_set1中删除。这样,使得vcd1空间缩小,相应地,vcd空间缩小。
808、更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新删除的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新删除的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息;其中,与所述新删除的缓存介质块相关的子虚拟缓存区为待删除的缓存介质块所关联的子虚拟缓存区,与所述新删除的缓存介质块相关的缓存介质为待删除的缓存介质块所在的缓存介质。
809、按照组相联映射关系,将待删除的缓存介质块从其所在的子虚拟缓存区删除。
810、更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新删除的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新删除的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息。
优选的,在需要增大磁盘缓存空间的情况下,可以执行以下扩展操作。需要说明的是,在vcd中具有剩余的缓存介质块的条件下,扩展操作可以在803之后进行以下步骤;在vcd中不具有剩余的缓存介质块的条件下,可以如图10中,在vcd1删除一个缓存介质块后,vcd2再进行扩展,即在810之后进行扩展操作,图11中示出了vcd2的缓存空间增大的示意图。
811、调用磁盘缓存空间扩展命令。
812、按照待扩展的子虚拟缓存区中的缓存空间块的容量配置待添加的缓存介质块。
813、按照组相联映射关系,将所述待添加的缓存介质块添加至待扩展的子虚拟缓存区中所述待添加的缓存介质块对应的缓存空间组中。如图11所示,将ssd2_set1中的ssd2_block2添加至vcd2的cache_set1中。这样,使得vcd2空间增大,相应地,vcd空间增大。
814、更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息。其中,与所述新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区为添加所述待添加的缓存介质块的子虚拟缓存区。如图11中,与所述新添加的缓存介质块ssd2_block2相关的子虚拟缓存区为添加所述待添加的缓存介质块的子虚拟缓存区vcd2。
进一步的,在所述814之后,根据缓存介质块使用率的情况,具体通过以下步骤进行。
815、判断是否需要均衡缓存介质块使用率,若判断结果为是,即在在需要均衡缓存介质块使用率的情况下,执行以下步骤816-817,若判断结果为否返回814。
816、将虚拟缓存设备中原有的缓存介质块中的缓存数据根据需要迁移至新添加的缓存介质块中。
817、更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新添加的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息。其中,与所述新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区为添加所述待添加的缓存介质块的子虚拟缓存区;与所述新添加的缓存介质块相关的缓存介质为待添加的缓存介质块所在的缓存介质。
本发明实施例提供了一种磁盘缓存空间管理方法,根据组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的至少一个缓存空间组,从而建立了缓存介质与虚拟缓存设备之间的关联,使得虚拟缓存设备能够管理底层的缓存介质;再通过添加或删除缓存介质块实现了增大或缩小磁盘缓存空间,则在磁盘缓存空间存在多个分区的情况下,实现了动态管理磁盘缓存空间。
如图12所示,本发明实施例提供了一种磁盘缓存空间管理装置12,包括:第一设置单元121、第一添加单元122和第一维护单元123。
所述第一设置单元121,用于将至少一个缓存介质分别划分为预定数目个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为预定数目个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块。
所述第一添加单元122,用于按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中。
所述第一维护单元123,用于维护虚拟缓存设备的元数据信息和缓存介质的元数据信息。其中,虚拟缓存设备的元数据信息包括:缓存设备的总容量、缓存设备的可用容量、缓存空间块的总数目、缓存空间块的可用数目、缓存设备中的缓存介质的总数目、以及缓存空间块在缓存介质中的偏移位置;缓存介质的元数据信息包括:缓存介质的可用容量、缓存介质块在虚拟缓存设备中的偏移位置;其中,缓存空间块在缓存介质中的偏移位置可以为缓存空间块指向缓存介质块的指针,缓存介质块在虚拟缓存设备中的偏移位置可以为缓存介质块指向缓存空间块的指针。
优选的,在需要增大磁盘缓存空间的情况下,如图13所示,所述装置12还包括:第二设置单元124和第一添加更新单元125。
所述第二设置单元124,用于将所述待添加的缓存介质分成与虚拟缓存设备组数目相等的待添加的缓存介质组,所述待添加的缓存介质组包括多个待添加的缓存介质块,并按照所述缓存空间块的容量配置各个待添加的缓存介质块的容量。
所述第一添加更新单元125,用于按照组相联映射关系,将待添加的缓存介质组分别添加至与所述待添加的缓存介质组对应的缓存空间组中;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息。
进一步的,如图14所示,所述装置12还包括:第一迁移更新单元126。
所述第一迁移更新单元126,用于在需要均衡设备使用率的情况下,将所述虚拟缓存设备中原有的缓存介质中的缓存数据根据需要迁移至新添加的缓存介质中;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新添加的缓存介质相关的缓存介质的元数据信息。其中,与所述新添加的缓存介质相关的缓存介质指的是在均衡设备使用率过程中,经过迁移缓存数据的原有的缓存介质和新添加的缓存介质。
优选的,在需要缩小磁盘缓存空间的情况下,如图15所示,所述装置12还包括:第一删除更新单元127和第二删除更新单元128。
所述第一删除更新单元127,用于在待删除的缓存介质中具有需要保留的缓存数据的情况下,将所述待删除的缓存介质中需要保留的缓存数据迁移到至少一个目标缓存介质中;按照组相联映射关系,从所述虚拟缓存设备中删除已迁移缓存数据的待删除的缓存介质;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新删除的缓存介质相关的缓存介质的元数据信息;或者,
所述第二删除更新单元128,用于在所述待删除的缓存介质中不具有需要保留的缓存数据情况下,按照组相联映射关系,从所述虚拟缓存设备中将所述待删除的缓存介质删除;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息。
本发明实施例提供了一种磁盘缓存空间管理装置,通过虚拟缓存设备与缓存介质按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中,再通过添加或删除缓存介质实现了增大或缩小磁盘缓存空间,从而实现了在磁盘缓存不下线的条件下,动态管理磁盘缓存空间。
本发明实施例提供另一种磁盘缓存空间管理装置16,如图16所示,包括:第三设置单元161、第二添加单元162和第二维护单元163。
所述第三设置单元161,用于将至少一个缓存介质分别划分为多个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为至少两个子虚拟缓存区,所述子虚拟缓存区包括多个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块;
所述第二添加单元162,用于按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的至少一个缓存空间组中;
所述第二维护单元163,用于维护虚拟缓存设备的元数据信息、子虚拟缓存区的元数据信息,以及缓存介质的元数据信息。
其中,虚拟缓存设备的元数据信息包括:缓存设备的总容量、缓存设备的可用容量、缓存空间块的总数目、缓存空间块的可用数目、缓存设备中的缓存介质的总数目、以及缓存空间块在缓存介质中的偏移位置;子虚拟缓存区的元数据信息包括:子缓存区的总容量、子缓存区的可用容量、子缓存区中缓存空间块的总数目、子缓存区中缓存空间块的可用数目、子缓存区中的缓存介质的总数目;缓存介质的元数据信息包括:缓存介质的可用容量、缓存介质块在虚拟缓存设备中的偏移位置;其中,缓存空间块在缓存介质中的偏移位置可以为缓存空间块所指向的缓存介质块的指针,缓存介质块在虚拟缓存设备中的偏移位置可以为缓存介质块所指向的缓存空间块的指针。
进一步的,如图17所示,所述装置还包括:第三删除更新单元164和第四删除更新单元165。
所述第三删除更新单元164,用于在待删除的缓存介质块中具有需要保留的缓存数据情况下,将所述待删除的缓存介质块中需要保留的缓存数据迁移到至少一个目标缓存介质块中;按照组相联映射关系,将已迁移缓存数据的待删除的缓存介质块从其所在的子虚拟缓存区删除;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新删除的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新删除的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息;其中,与所述新删除的缓存介质块相关的子虚拟缓存区为待删除的缓存介质块所关联的子虚拟缓存区,与所述新删除的缓存介质块相关的缓存介质为待删除的缓存介质块所在的缓存介质。
所述第四删除更新单元165,用于在所述待删除的缓存介质块中不具有需要保留的缓存数据情况下,按照组相联映射关系,将待删除的缓存介质块从其所在的子虚拟缓存区删除;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新删除的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新删除的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息。
优选的,在在需要扩展磁盘缓存空间的情况下,如图18所示,所述装置还包括:第四设置单元166和第二添加更新单元167。
所述第四设置单元166,用于按照待扩展的子虚拟缓存区中的缓存空间块的容量配置待添加的缓存介质块;
所述第二添加更新单元167,用于按照组相联映射关系,将所述待添加的缓存介质块添加至待扩展的子虚拟缓存区中所述待添加的缓存介质块对应的缓存空间组中;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息。其中,与所述新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区为添加所述待添加的缓存介质块的子虚拟缓存区。
进一步的,如图19所示,所述装置还包括:第二迁移更新单元168。
所述第二迁移更新单元168,用于在需要均衡缓存介质块使用率的情况下,将虚拟缓存设备中原有的缓存介质块中的缓存数据根据需要迁移至新添加的缓存介质块中;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新添加的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息。其中,与所述新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区为添加所述待添加的缓存介质块的子虚拟缓存区;与所述新添加的缓存介质块相关的缓存介质为待添加的缓存介质块所在的缓存介质。
本发明实施例提供了一种磁盘缓存空间管理装置,根据组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的至少一个缓存空间组,从而建立了缓存介质与虚拟缓存设备之间的关联,使得虚拟缓存设备能够管理底层的缓存介质;再通过添加或删除缓存介质块实现了增大或缩小磁盘缓存空间,则在磁盘缓存空间存在多个分区的情况下,实现了动态管理磁盘缓存空间。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种磁盘缓存空间管理方法,其特征在于,包括:
将至少一个缓存介质分别划分为预定数目个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为预定数目个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块;
按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中;
维护虚拟缓存设备的元数据信息和缓存介质的元数据信息。
2.根据权利要求1所述的磁盘缓存空间管理方法,其特征在于,包括:
将待添加的缓存介质分成与虚拟缓存设备组数目相等的待添加的缓存介质组,所述待添加的缓存介质组包括多个待添加的缓存介质块,并按照所述缓存空间块的容量配置各个待添加的缓存介质块的容量;
按照组相联映射关系,将待添加的缓存介质组分别添加至与所述待添加的缓存介质组对应的缓存空间组中;
更新所述虚拟缓存设备的元数据信息。
3.根据权利要求2所述的磁盘缓存空间管理方法,其特征在于,所述方法还包括:
在需要均衡设备使用率的情况下,将所述虚拟缓存设备中原有的缓存介质中的缓存数据根据需要迁移至新添加的缓存介质中;
更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新添加的缓存介质相关的缓存介质的元数据信息。
4.根据权利要求1所述的磁盘缓存空间管理方法,其特征在于,包括:
当待删除的缓存介质中具有需要保留的缓存数据时,
将所述待删除的缓存介质中需要保留的缓存数据迁移到至少一个目标缓存介质中;
按照组相联映射关系,从所述虚拟缓存设备中删除已迁移缓存数据的待删除的缓存介质;
更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与新删除的缓存介质相关的缓存介质的元数据信息;
当所述待删除的缓存介质中不具有需要保留的缓存数据时,
按照组相联映射关系,从所述虚拟缓存设备中将所述待删除的缓存介质删除;
更新所述虚拟缓存设备的元数据信息。
5.一种磁盘缓存空间管理方法,其特征在于,包括:
将至少一个缓存介质分别划分为多个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为至少两个子虚拟缓存区,所述子虚拟缓存区包括多个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块;
按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的至少一个缓存空间组中;
维护虚拟缓存设备的元数据信息、子虚拟缓存区的元数据信息,以及缓存介质的元数据信息。
6.根据权利要求5所述的磁盘缓存空间管理方法,其特征在于,包括:
当待删除的缓存介质块中具有需要保留的缓存数据时,
将所述待删除的缓存介质块中需要保留的缓存数据迁移到至少一个目标缓存介质块中;
按照组相联映射关系,将已迁移缓存数据的待删除的缓存介质块从其所在的子虚拟缓存区删除;
更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与新删除的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新删除的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息;
当所述待删除的缓存介质块中不具有需要保留的缓存数据时,
按照组相联映射关系,将待删除的缓存介质块从其所在的子虚拟缓存区删除;
更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新删除的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新删除的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息。
7.根据权利要求5或6所述的磁盘缓存空间管理方法,其特征在于,包括:
按照待扩展的子虚拟缓存区中的缓存空间块的容量配置待添加的缓存介质块;
按照组相联映射关系,将所述待添加的缓存介质块添加至待扩展的子虚拟缓存区中所述待添加的缓存介质块对应的缓存空间组中;
更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息。
8.根据权利要求7所述的磁盘缓存空间管理方法,其特征在于,所述方法还包括:
在需要均衡缓存介质块使用率的情况下,将虚拟缓存设备中原有的缓存介质块中的缓存数据根据需要迁移至新添加的缓存介质块中;
更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新添加的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息。
9.一种磁盘缓存空间管理装置,其特征在于,包括:
第一设置单元,用于将至少一个缓存介质分别划分为预定数目个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为预定数目个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块;
第一添加单元,用于按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的缓存空间组中;
第一维护单元,用于维护虚拟缓存设备的元数据信息和缓存介质的元数据信息。
10.根据权利要求9所述的磁盘缓存空间管理装置,其特征在于,所述装置还包括:
第二设置单元,用于将待添加的缓存介质分成与虚拟缓存设备组数目相等的待添加的缓存介质组,所述待添加的缓存介质组包括多个待添加的缓存介质块,并按照所述缓存空间块的容量配置各个待添加的缓存介质块的容量;
第一添加更新单元,用于按照组相联映射关系,将待添加的缓存介质组分别添加至与所述待添加的缓存介质组对应的缓存空间组中;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息。
11.根据权利要求10所述的磁盘缓存空间管理装置,其特征在于,所述装置还包括:
第一迁移更新单元,用于在需要均衡设备使用率的情况下,将所述虚拟缓存设备中原有的缓存介质中的缓存数据根据需要迁移至新添加的缓存介质中;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新添加的缓存介质相关的缓存介质的元数据信息。
12.根据权利要求9所述的磁盘缓存空间管理装置,其特征在于,所述装置还包括:
第一删除更新单元,用于在待删除的缓存介质中具有需要保留的缓存数据的情况下,将待删除的缓存介质中需要保留的缓存数据迁移到至少一个目标缓存介质中;按照组相联映射关系,从所述虚拟缓存设备中删除已迁移缓存数据的待删除的缓存介质;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与新删除的缓存介质相关的缓存介质的元数据信息;或者,
第二删除更新单元,用于在所述待删除的缓存介质中不具有需要保留的缓存数据情况下,按照组相联映射关系,从所述虚拟缓存设备中将所述待删除的缓存介质删除;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息。
13.一种磁盘缓存空间管理装置,其特征在于,包括:
第三设置单元,用于将至少一个缓存介质分别划分为多个缓存介质组,将虚拟缓存设备划分为至少两个子虚拟缓存区,所述子虚拟缓存区包括多个缓存空间组;其中,所述缓存介质组中包括多个缓存介质块,所述缓存空间组包括多个缓存空间块;
第二添加单元,用于按照组相联映射关系,将每个缓存介质中的缓存介质组分别添加至与所述缓存介质组对应的至少一个缓存空间组中;
第二维护单元,用于维护虚拟缓存设备的元数据信息、子虚拟缓存区的元数据信息,以及缓存介质的元数据信息。
14.根据权利要求13所述的磁盘缓存空间管理装置,其特征在于,所述装置还包括:
第三删除更新单元,用于在待删除的缓存介质块中具有需要保留的缓存数据情况下,将所述待删除的缓存介质块中需要保留的缓存数据迁移到至少一个目标缓存介质块中;按照组相联映射关系,将已迁移缓存数据的待删除的缓存介质块从其所在的子虚拟缓存区删除;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与新删除的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新删除的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息;
第四删除更新单元,用于在所述待删除的缓存介质块中不具有需要保留的缓存数据情况下,按照组相联映射关系,将待删除的缓存介质块从其所在的子虚拟缓存区删除;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新删除的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新删除的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息。
15.根据权利要求13或14所述的磁盘缓存空间管理装置,其特征在于,所述装置包括:
第四设置单元,用于按照待扩展的子虚拟缓存区中的缓存空间块的容量配置待添加的缓存介质块;
第二添加更新单元,用于按照组相联映射关系,将所述待添加的缓存介质块添加至待扩展的子虚拟缓存区中所述待添加的缓存介质块对应的缓存空间组中;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息。
16.根据权利要求15所述的磁盘缓存空间管理装置,其特征在于,所述装置还包括:
第二迁移更新单元,用于在需要均衡缓存介质块使用率的情况下,将虚拟缓存设备中原有的缓存介质块中的缓存数据根据需要迁移至新添加的缓存介质块中;更新所述虚拟缓存设备的元数据信息、与所述新添加的缓存介质块相关的子虚拟缓存区的元数据信息和与所述新添加的缓存介质块相关的缓存介质的元数据信息。
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