CN103514110A - 非易失性存储设备的缓存管理方法及装置 - Google Patents

非易失性存储设备的缓存管理方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种非易失性存储设备的缓存管理方法及装置，涉及数据处理技术领域，避免脏页频繁替换，提高存储设备工作寿命，降低实现成本，提高执行效率。本发明实施例包括：判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系；当所述干净页子池与所述脏页子池容量之和大于或者等于所述缓存容量时，判断所述待访问页面的标识信息是否在干净页历史列表或者在脏页历史列表中；当确定所述待访问页面的标识信息在干净页历史列表中时，将干净子池容量阈值增加一个第一调整值；当所述待访问页面的标识信息在脏页历史列表中时，将所述干净子池容量阈值减少一个第二调整值。本发明实施例主要应用于非易失性存储设备的缓存管理过程中。

Description

非易失性存储设备的缓存管理方法及装置
技术领域
本发明实施例涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种非易失性存储设备的缓存管理方法及装置。
背景技术
随着半导体技术的高速发展，使用磁性介质记录信息的存储设备（如硬盘等）的访问带宽的增长已远远跟不上处理器处理速度的增长。同时，基于半导体技术的各种非易失性存储技术，如闪存等存储设备高速发展，容量不断增大，成本不断降低，性价比不断提高。在这样的发展趋势下，基于半导体的非易失性存储设备正逐渐取代基于磁性介质的传统存储设备，成为主要存储设备。目前的非易失性存储设备都具有读写不对称的特性，实际上，使用非易失性存储设备时，读操作的延时远小于写操作的延时。
虽然非易失性存储设备的访问时延和实际带宽均优于传统存储设备，但仍比不上内存，更比不上处理器的片内缓存。因此，在处理器与非易失性存储设备之间，需要有中间的存储层次（主存或处理器片内缓存）作为缓存来提升非易失性存储设备的实际访问带宽。
针对于传统存储设备的缓存设计方案都围绕着提升缓存命中率的核心目标而优化，直接应用到采用非易失性存储设备的存储架构中，会造成因脏页的频繁替换而导致读写平均时延增大，设备工作寿命降低等问题。而将复杂的代价模型应用到采用非易失性存储设备的存储架构，实现成本高，执行效率低。
发明内容
本发明的实施例提供一种非易失性存储设备的缓存管理方法及装置，避免脏页频繁替换，提高存储设备工作寿命，降低实现成本，提高执行效率。
本发明的实施例采用如下技术方案：
一种非易失性存储设备的缓存管理方法，应用于基于非易失性存储设备的缓存系统，所述缓存系统包括：缓存、非易失性存储设备以及缓存管理装置；所述缓存用于保存从所述非易失性存储设备中读取的页面数据以及准备写入所述非易失性存储设备中的页面数据，包括干净页子池和脏页子池；所述非易失性存储设备用于保存所有页面数据；所述缓存管理装置使用以下信息管理所述缓存，所述信息包括干净子池容量阈值、干净页子池的页面信息，干净页历史列表，脏页子池的页面信息和脏页历史列表，其中，所述页面信息包括子池容量，所述干净页历史列表用于存储最近被替换出缓存的历史干净页的标识信息，所述脏页历史列表用于存储最近被替换出缓存的历史脏页的标识信息；
该方法包括：
当确定待访问页面不在干净页子池，并且也不在脏页子池时，判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系；
当所述干净页子池与所述脏页子池容量之和大于或者等于所述缓存容量时，判断所述待访问页面的标识信息是否在干净页历史列表或者在脏页历史列表中；
当确定所述待访问页面的标识信息在干净页历史列表中时，将干净子池容量阈值增加一个第一调整值；
当所述待访问页面的标识信息在脏页历史列表中时，将所述干净子池容量阈值减少一个第二调整值。
一种非易失性存储设备的缓存管理装置，应用于基于非易失性存储设备的缓存系统，所述缓存系统包括：缓存、非易失性存储设备以及缓存管理装置；所述缓存用于保存从所述非易失性存储设备中读取的页面数据以及准备写入所述非易失性存储设备中的页面数据，包括干净页子池和脏页子池；所述非易失性存储设备用于保存所有页面数据；所述缓存管理装置使用以下信息管理所述缓存，所述信息包括干净子池容量阈值、干净页子池的页面信息，干净页历史列表，脏页子池的页面信息和脏页历史列表，其中，所述页面信息包括子池容量，所述干净页历史列表用于存储最近被替换出缓存的历史干净页的标识信息，所述脏页历史列表用于存储最近被替换出缓存的历史脏页的标识信息；
该装置包括：
判断单元，用于在确定待访问页面不在干净页子池，并且也不在脏页子池时，判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系；
所述判断单元，还用于在确定所述干净页子池与所述脏页子池容量之和大于或者等于所述缓存容量时，判断所述待访问页面的标识信息是否在干净页历史列表或者在脏页历史列表中；
调整单元，用于在所述判断单元确定所述待访问页面的标识信息在干净页历史列表中时，将干净子池容量阈值增加一个第一调整值；
所述调整单元，还用于在所述判断单元确定所述待访问页面的标识信息在脏页历史列表中时，将所述干净子池容量阈值减少一个第二调整值。
本发明实施例提供的一种非易失性存储设备的缓存调整方法及装置，通过在干净子池容量超过容量阈值时，依据写操作延时和读操作延时对干净子池的容量进行调整，实现了对干净子池和脏页子池容量的控制。由于非易失性存储设备的读写不对称特性，使得在对干净子池和脏页子池容量的控制时，可以优先加大脏页子池的容量，从而避免脏页频繁替换，提高存储设备工作寿命。并且，调整值的计算方法简单，相关参数获取容易，降低实现成本，提高执行效率。
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为本发明实施例1中的一种基于非易失性存储设备的缓存系统的组成框图；
图2为本发明实施例1中的一种基于非易失性存储设备的缓存调整方法流程图；
图3为本发明实施例2中的一种基于非易失性存储设备的缓存调整方法流程图；
图4为本发明实施例2中的另一种基于非易失性存储设备的缓存调整方法流程图；
图5为本发明实施例2中的另一种基于非易失性存储设备的缓存调整方法流程图；
图6为本发明实施例3中的一种基于非易失性存储设备的缓存调整装置的组成框图；
图7为本发明实施例3中的另一种基于非易失性存储设备的缓存调整装置的组成框图；
图8为本发明实施例3中的另一种基于非易失性存储设备的缓存调整装置的组成框图；
图9为本发明实施例3中的另一种基于非易失性存储设备的缓存调整装置的组成框图；
图10为本发明实施例3中的另一种基于非易失性存储设备的缓存调整装置的组成框图；
图11为本发明实施例3中的另一种基于非易失性存储设备的缓存调整装置的组成框图。
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作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。
实施例1
本发明实施例提供了一种非易失性存储设备的缓存管理方法，可以应用在基于非易失性存储设备的缓存系统，如图1所示，所述缓存系统包括：缓存、非易失性存储设备以及缓存管理装置。
所述缓存，可以用于保存从所述非易失性存储设备中读取的页面数据以及准备写入所述非易失性存储设备中的页面数据，包括干净页子池和脏页子池。所述干净页子池为缓存中未被修改的页面的集合，所述脏页子池为缓存中已被修改的页面的集合。所述干净页子池和脏页子池可以由链表linked list或数组array等数据结构中的一种或多种的组合来实现。
所述非易失性存储设备，例如，闪存，PCM（Phase Change Memory，相变化存储器）等存储设备，可以用于保存所有页面数据。
所述缓存管理装置，可以使用以下信息管理所述缓存，所述信息包括干净子池容量阈值、干净页子池的页面信息，干净页历史列表，脏页子池的页面信息和脏页历史列表，其中，所述页面信息包括子池容量，所述干净页历史列表用于存储最近被替换出缓存的历史干净页的标识信息，所述脏页历史列表用于存储最近被替换出缓存的历史脏页的标识信息。为实现对干净页和脏页的独立管理，可以将缓存管理装置中设置干净页管理单元和脏页管理单元。其中，在本发明实施例中，列表这一名称是对应于本发明实施例所处技术领域内协议和标准中list一词的中文解释。列表list的实现形式是多样的，可以由linkedlist或者array等数据结构来实现，本发明实施例对此不进行限制。
进一步的，在实现基于非易失性存储设备的缓存系统的过程中，需要进行预先设置，以保证该缓存系统的正常运行，这些设置具体包括：
干净页子池与脏页子池的容量之和不超过缓存的物理容量。干净页子池的容量与干净页历史列表的容量之和不超过缓存的物理容量。此外，干净页子池的页面信息，干净页历史列表，脏页子池的页面信息和脏页历史列表四者的容量之和不超过缓存的物理容量的2倍。干净页历史列表和脏页历史列表均为LRU（Least Recently Used，最近最少使用）列表。干净页子池和脏页子池使用独立的页面替换策略，如LRU，LFU（least frequently used，最不经常使用页置换算法）等，其页面信息的格式和维护与其选择的页面替换策略相匹配。当然，上述设置仅仅是实现基于非易失性存储设备的缓存系统的一种设置方法，具体的设置方法可以根据实际情况进行选择，并不局限于此。
在上述基于非易失性存储设备的缓存系统中，本发明实施例提供的一种非易失性存储设备的缓存管理方法，如图2所示，具体包括：
101、当确定待访问页面不在干净页子池，并且也不在脏页子池时，缓存管理装置判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系。
102、当所述干净页子池与所述脏页子池容量之和大于或者等于所述缓存容量时，所述缓存管理装置判断所述待访问页面的标识信息是否在干净页历史列表或者在脏页历史列表中。
其中，所述待访问页面的标识信息可以设置为I D编号等具有标识功能的信息，本发明实施例在此不一一列举。
103、当确定所述待访问页面的标识信息在干净页历史列表中时，所述缓存管理装置将干净子池容量阈值增加一个第一调整值。
其中，所述第一调整值可以设置为读操作延时除以写操作延时得到的商值与1之间的较大值。并且，所述干净页子池容量阈值经过调整后不能超过缓存容量。
其中，读操作延时和写操作延时针对于同一个非易失性存储设备是固定不变的，而对于不同的非易失性存储设备可能存在不同。
104、当所述待访问页面的标识信息在脏页历史列表中时，所述缓存管理装置将所述干净子池容量阈值减少一个第二调整值。
其中，所述第二调整值可以设置为写操作延时除以读操作延时得到的商值与1之间的较大值。并且，所述脏页子池容量阈值经过调整后不能超过缓存容量。
本发明实施例提供的一种非易失性存储设备的缓存调整方法，通过在干净子池容量超过容量阈值时，依据写操作延时和读操作延时对干净子池的容量进行调整，实现了对干净子池和脏页子池容量的控制。由于非易失性存储设备的读写不对称特性，使得在对干净子池和脏页子池容量的控制时，可以优先加大脏页子池的容量，从而避免脏页频繁替换，提高存储设备工作寿命。并且，调整值的计算方法简单，相关参数获取容易，降低实现成本，提高执行效率。
实施例2
本发明实施例提供了一种非易失性存储设备的缓存调整方法，也可以应用于如图1所示的基于非易失性存储设备的缓存系统中，并且对该缓存系统的设置方法也可以与实施例1中相同，如图2所示，该方法具体包括：
201、当确定待访问页面不在干净页子池，并且也不在脏页子池时，缓存管理装置判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系。当所述干净页子池与所述脏页子池容量之和大于或者等于所述缓存容量时，执行步骤202；当所述干净页子池与所述脏页子池容量之和小于所述缓存容量时，则执行步骤209。
202、所述缓存管理装置从所述干净页子池和脏页子池中选取一个用于选择待替换页面的子池。
其中，所述步骤202的实现方法具体如下，如图3所示，包括：
2011、所述缓存管理装置判断所述干净页子池容量与所述干净子池容量阈值之间的大小关系。当所述干净页子池容量大于所述干净子池容量阈值时，则执行步骤2022；当所述干净页子池容量小于所述干净子池容量阈值时，则执行步骤2023；当所述干净页子池容量等于所述干净子池容量阈值时，则执行步骤2024。
2022、所述缓存管理装置选取干净页子池作为用于选择待替换页面的子池。
2023、所述缓存管理装置选取脏页子池作为用于选择待替换页面的子池。
2024、所述缓存管理装置判断如下条件是否成立，所述条件为所述待访问页面在所述干净页历史列表中并且脏页子池容量大于0。若所述条件成立，则执行所述步骤2022；否则执行所述步骤2023。
203、根据选取到的子池对应的页面替换策略，所述缓存管理装置从所述选取到的子池中选取一个待替换页面。
其中，干净页子池和脏页子池对应的页面替换策略可以为LRU、ACR等，并且干净页子池和脏页子池对应的页面替换策略可以设置为相同的，也可以设置为不同的，本发明在此不进行限制。
需要说明的是，根据设置好的页面替换策略选择待替换页面的实现方法为本领域技术人员公知的技术，本发明实施例在此不进行限制。
204、所述缓存管理装置维护所述选取到的子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
需要说明的是，所述页面替换策略当前所需的信息根据页面替换策略的不同而不同。维护页面替换策略当前所需的信息为本领域技术人员公知的技术，本发明实施例在此不详细描述。
205、所述缓存管理装置将所述待替换页面的标识信息迁移到所述选取到的子池对应的历史列表的最近使用位置。
其中，所述步骤205具体实现方法如下，包括：
当选取到的子池为干净页子池时，所述缓存管理装置将所述待替换页面的标识信息迁移到干净页历史列表的最近使用位置。
当选取到的子池为脏页子池时，所述缓存管理装置将所述待替换页面的标识信息迁移到脏页历史列表的最近使用位置。
206、所述缓存管理装置判断所述待访问页面的标识信息是否在干净页历史列表或者在脏页历史列表中。当确定所述待访问页面的标识信息在干净页历史列表中时，则执行步骤207；当所述待访问页面的标识信息在脏页历史列表中时，则执行步骤208。
207、所述缓存管理装置将干净子池容量阈值增加一个第一调整值，所述第一调整值为读操作延时除以写操作延时得到的商值与1之间的较大值，并执行步骤210。
208、所述缓存管理装置将所述干净子池容量阈值减少一个第二调整值，所述第二调整值为写操作延时除以读操作延时得到的商值与1之间的较大值，并执行步骤210。
209、所述缓存管理装置从所述非易失性存储设备中读取所述待访问页面，并执行步骤210。
210、所述缓存管理装置判断当前请求所述待访问页面的操作对应的操作类型。当确定所述操作类型为读操作时，则执行步骤211；当确定所述操作类型为写操作时，则执行步骤215。
211、所述缓存管理装置将所述待访问页面读取到所述干净页子池中，并维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
212、所述缓存管理装置判断干净页子池容量与干净页历史列表容量之和是否大于所述缓存容量。若确定所述干净页子池容量与所述干净页历史列表容量之和大于所述缓存容量，则执行步骤213；若确定所述干净页子池容量与所述干净页历史列表容量之和小于或者等于所述缓存容量，则执行步骤214。
213、所述缓存管理装置移除干净页历史列表的最近最少使用位置的页面标识信息，并结束缓存管理流程。
214、所述缓存管理装置保持干净页历史列表不变，并结束缓存管理流程。
215、所述缓存管理装置将所述待访问页面读取到所述脏页子池中，并维护所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
216、所述缓存管理装置判断干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和是否大于所述缓存容量的两倍。若确定干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和大于所述缓存容量的两倍，则执行步骤217；若确定干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和小于或者等于所述缓存容量的两倍，则执行步骤218。
217、所述缓存管理装置移除脏页历史列表的最近最少使用位置的页面标识信息，并结束缓存管理流程。
218、所述缓存管理装置保持脏页历史列表不变，并结束缓存管理流程。
在本实施例中，通过在干净子池容量超过容量阈值时，依据写操作延时和读操作延时对干净子池的容量进行调整，实现了对干净子池和脏页子池容量的控制。由于非易失性存储设备的读写不对称特性，使得在对干净子池和脏页子池容量的控制时，可以优先加大脏页子池的容量，从而避免脏页频繁替换，提高存储设备工作寿命。
并且，只需要根据写操作延时和读操作延时对干净子池的容量进行调整，调整值的计算方法简单，相关参数获取容易，降低实现成本，提高执行效率。
而且，对历史列表的容量大小也进行控制，降低了缓存管理装置需要管理的信息，保证缓存管理装置工作性能。
需要说明的是，在处理器请求访问页面的过程可分为两个部分流程，其中一个部分流程为当待访问页面在缓存中时，直接从缓存中读取待访问页面；另一部分流程为当待访问页面不在缓存中时，需要进行页面缺失流程。上述步骤201至步骤218属于页面缺失流程。
进一步的，处理器请求访问页面的过程对应的缓存管理流程如图4所示，具体包括：
301、所述缓存管理装置判断所述待访问页面是否在干净页子池中。若确定所述待访问页面在干净页子池中，则执行步骤302；否则执行步骤305。
302、所述缓存管理装置判断当前请求所述待访问页面的操作对应的操作类型。当确定所述操作类型为读操作时，则执行步骤303；当确定所述操作类型为写操作时，则执行步骤304。
303、所述缓存管理装置维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
304、所述缓存管理装置将所述待访问页面迁移到脏页子池中，并维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息以及所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息，并结束缓存管理流程。
305、所述缓存管理装置判断所述待访问页面是否在脏页子池中。若确定所述待访问页面在脏页子池中，则执行步骤306；否则执行步骤307。
306、所述缓存管理装置维护所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息，并结束缓存管理流程。
307、进入待访问页面缺失流程，即所述步骤201至步骤218，以使得所述缓存管理装置将所述待访问页面读取到缓存中，并结束缓存管理流程。
在本实施例中，步骤301至步骤307实现了处理器请求访问页面的过程对应的缓存管理流程。
本发明实施例提供的一种非易失性存储设备的缓存管理方法，通过在干净子池容量超过容量阈值时，依据写操作延时和读操作延时对干净子池的容量进行调整，实现了对干净子池和脏页子池容量的控制。由于非易失性存储设备的读写不对称特性，使得在对干净子池和脏页子池容量的控制时，可以优先加大脏页子池的容量，从而避免脏页频繁替换，提高存储设备工作寿命。
并且，只需要根据写操作延时和读操作延时对干净子池的容量进行调整，调整值的计算方法简单，相关参数获取容易，降低实现成本，提高执行效率。
而且，对历史列表的容量大小也进行控制，降低了缓存管理装置需要管理的信息，保证缓存管理装置工作性能。
实施例3
本发明实施例提供了一种非易失性存储设备的缓存管理装置，如图6所示，该装置包括：判断单元41、调整单元42。
判断单元41，用于在确定待访问页面不在干净页子池，并且也不在脏页子池时，判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系。
所述判断单元41，还用于在确定所述干净页子池与所述脏页子池容量之和大于或者等于所述缓存容量时，判断所述待访问页面的标识信息是否在干净页历史列表或者在脏页历史列表中。
调整单元42，用于在所述判断单元41确定所述待访问页面的标识信息在干净页历史列表中时，将干净子池容量阈值增加一个第一调整值，所述第一调整值为读操作延时除以写操作延时得到的商值与1之间的较大值。
所述调整单元42，还用于在所述判断单元41确定所述待访问页面的标识信息在脏页历史列表中时，将所述干净子池容量阈值减少一个第二调整值，所述第二调整值为写操作延时除以读操作延时得到的商值与1之间的较大值。
可选的是，如图7所示，该装置还包括：选取单元43、维护单元44、迁移单元45。
选取单元43，用于在所述判断单元41确定所述干净页子池与所述脏页子池容量之和大于或者等于所述缓存容量，从所述干净页子池和脏页子池中选取一个用于选择待替换页面的子池；
所述选取单元43，用于根据选取到的子池对应的页面替换策略，从所述选取到的子池中选取一个待替换页面；
维护单元44，用于维护所述选取单元44选取到的子池对应的页面替换策略当前所需的信息；
迁移单元45，用于将所述待替换页面的标识信息迁移到所述选取到的子池对应的历史列表的最近使用位置。
可选的是，如图8所示，所述选取单元43还包括：判断模块431、子池选取模块432。
判断模块431，用于判断所述干净页子池容量与所述干净子池容量阈值之间的大小关系。
子池选取模块432，用于在所述判断模块431确定所述干净页子池容量大于所述干净子池容量阈值时，选取干净页子池作为用于选择待替换页面的子池。
所述选取模块432，用于在所述判断模块431确定所述干净页子池容量小于所述干净子池容量阈值时，选取脏页子池作为用于选择待替换页面的子池。
所述判断模块431，用于在所述干净页子池容量等于所述干净子池容量阈值时，判断如下条件是否成立，所述条件为所述待访问页面在所述干净页历史列表中并且脏页子池容量大于0。
所述子池选取模块432，用于在所述判断模块431确定所述条件成立时，选取脏页子池作为用于选择待替换页面的子池。
所述子池选取模块432，用于在所述判断模块431确定所述条件不成立时，选取干净页子池作为用于选择待替换页面的子池。
可选的是，如图9所示，该装置还包括：读取单元46。
读取单元46，用于在所述判断单元41确定所述干净页子池与所述脏页子池容量之和小于所述缓存容量时，从所述非易失性存储设备中读取所述待访问页面。
可选的是，所述判断单元41，还用于判断当前请求所述待访问页面的操作对应的操作类型。
所述读取单元46，用于在所述判断单元41确定所述操作类型为读操作时，将所述待访问页面读取到所述干净页子池中。
所述维护单元44，用于维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
所述读取单元46，用于所述判断单元确定操作类型为写操作时，将所述待访问页面读到所述脏页子池中。
所述维护单元，用于维护所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
可选的是，如图10所示，该装置还包括：第一移除单元47。
所述判断单元41，用于判断干净页子池容量与干净页历史列表容量之和是否大于所述缓存容量。
第一移除单元47，用于在所述判断单元41确定所述干净页子池容量与所述干净页历史列表容量之和大于所述缓存容量时，移除干净页历史列表的最近最少使用位置的页面标识信息。
所述第一移除单元47，还用于在所述判断单元41确定所述干净页子池容量与所述干净页历史列表容量之和小于或者等于所述缓存容量时，保持干净页历史列表不变。
可选的是，如图11所示，该装置还包括：第二移除单元48。
所述判断单元41，用于判断干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和是否大于所述缓存容量的两倍。
第二移除单元48，用于在所述判断单元41确定干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和大于所述缓存容量的两倍时，移除脏页历史列表的最近最少使用位置的页面标识信息。
所述第二移除单元48，用于在所述判断单元41确定干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和小于或者等于所述缓存容量的两倍时，保持脏页历史列表不变。
可选的是，所述判断单元41，用于判断所述待访问页面是否在干净页子池中；
所述判断单元41，还用于在确定所述待访问页面不在干净页子池中时，判断所述待访问页面是否在脏页子池中；
所述维护单元44，用于在所述判断单元41确定所述待访问页面在脏页子池中时，则维护所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息；
所述判断单元41，用于在确定所述待访问页面不在脏页子池中时，判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系。
可选的是，所述判断单元41，还用于在确定所述待访问页面在干净页子池中时，获取当前请求所述待访问页面的操作对应的操作类型。
所述维护单元44，还用于在判断单元41确定所述操作类型为读操作时，维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
所述迁移单元45，用于在所述判断单元41确定所述操作类型为写操作时，将所述待访问页面迁移到脏页子池中。
所述维护单元44，还用于维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息以及所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
本发明实施例提供的一种非易失性存储设备的缓存管理装置，通过在干净子池容量超过容量阈值时，依据写操作延时和读操作延时对干净子池的容量进行调整，实现了对干净子池和脏页子池容量的控制。由于非易失性存储设备的读写不对称特性，使得在对干净子池和脏页子池容量的控制时，可以优先加大脏页子池的容量，从而避免脏页频繁替换，提高存储设备工作寿命。
并且，只需要根据写操作延时和读操作延时对干净子池的容量进行调整，调整值的计算方法简单，相关参数获取容易，降低实现成本，提高执行效率。
而且，对历史列表的容量大小也进行控制，降低了缓存管理装置需要管理的信息，保证缓存管理装置工作性能。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
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 (18)

1.一种非易失性存储设备的缓存管理方法，其特征在于，应用于基于非易失性存储设备的缓存系统，所述缓存系统包括：缓存、非易失性存储设备以及缓存管理装置；所述缓存用于保存从所述非易失性存储设备中读取的页面数据以及准备写入所述非易失性存储设备中的页面数据，包括干净页子池和脏页子池；所述非易失性存储设备用于保存所有页面数据；所述缓存管理装置使用以下信息管理所述缓存，所述信息包括干净子池容量阈值、干净页子池的页面信息，干净页历史列表，脏页子池的页面信息和脏页历史列表，其中，所述页面信息包括子池容量，所述干净页历史列表用于存储最近被替换出缓存的历史干净页的标识信息，所述脏页历史列表用于存储最近被替换出缓存的历史脏页的标识信息；
该方法包括：
当确定待访问页面不在干净页子池，并且也不在脏页子池时，判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系；
当所述干净页子池与所述脏页子池容量之和大于或者等于所述缓存容量时，判断所述待访问页面的标识信息是否在干净页历史列表或者在脏页历史列表中；
当确定所述待访问页面的标识信息在干净页历史列表中时，将干净子池容量阈值增加一个第一调整值；
当所述待访问页面的标识信息在脏页历史列表中时，将所述干净子池容量阈值减少一个第二调整值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述判断所述待访问页面的标识信息是否在干净页历史列表或者在脏页历史列表中之前，还包括：
从所述干净页子池和脏页子池中选取一个用于选择待替换页面的子池；
根据选取到的子池对应的页面替换策略，从所述选取到的子池中选取一个待替换页面；
维护所述选取到的子池对应的页面替换策略当前所需的信息；
将所述待替换页面的标识信息迁移到所述选取到的子池对应的历史列表的最近使用位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从所述干净页子池和脏页子池中选取一个用于选择待替换页面的子池具体包括：
判断所述干净页子池容量与所述干净子池容量阈值之间的大小关系；
当所述干净页子池容量大于所述干净子池容量阈值时，选取干净页子池作为用于选择待替换页面的子池；
当所述干净页子池容量小于所述干净子池容量阈值时，选取脏页子池作为用于选择待替换页面的子池；
当所述干净页子池容量等于所述干净子池容量阈值时，判断如下条件是否成立，所述条件为所述待访问页面在所述干净页历史列表中并且脏页子池容量大于0；
若所述条件成立，则选取脏页子池作为用于选择待替换页面的子池；
若所述条件不成立，则选取干净页子池作为用于选择待替换页面的子池。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述干净页子池与所述脏页子池容量之和小于所述缓存容量时，所述从所述非易失性存储设备中读取所述待访问页面。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在将干净子池容量阈值增加一个第一调整值之后，或者在将所述干净子池容量阈值减少一个第二调整值之后，还包括：
判断当前请求所述待访问页面的操作对应的操作类型；
当确定所述操作类型为读操作时，将所述待访问页面读取到所述干净页子池中，并维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息；
当确定所述操作类型为写操作时，将所述待访问页面读取到所述脏页子池中，并维护所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息之后，还包括：
判断干净页子池容量与干净页历史列表容量之和是否大于所述缓存容量；
若确定所述干净页子池容量与所述干净页历史列表容量之和大于所述缓存容量，则移除干净页历史列表的最近最少使用位置的页面标识信息；
若确定所述干净页子池容量与所述干净页历史列表容量之和小于或者等于所述缓存容量，则保持干净页历史列表不变。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述维护所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息之后，还包括：
判断干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和是否大于所述缓存容量的两倍；
若确定干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和大于所述缓存容量的两倍，则移除脏页历史列表的最近最少使用位置的页面标识信息；
若确定干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和小于或者等于所述缓存容量的两倍，则保持脏页历史列表不变。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系之前，还包括：
判断所述待访问页面是否在干净页子池中；
若确定所述待访问页面不在干净页子池中，则判断所述待访问页面是否在脏页子池中；
若确定所述待访问页面在脏页子池中，则维护所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息；
若确定所述待访问页面不在脏页子池中，则执行所述判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
若确定所述待访问页面在干净页子池中，则判断当前请求所述待访问页面的操作对应的操作类型；
当确定所述操作类型为读操作时，维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息；
当确定所述操作类型为写操作时，将所述待访问页面迁移到脏页子池中，并维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息以及所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
10.一种非易失性存储设备的缓存管理装置，其特征在于，应用于基于非易失性存储设备的缓存系统，所述缓存系统包括：缓存、非易失性存储设备以及缓存管理装置；所述缓存用于保存从所述非易失性存储设备中读取的页面数据以及准备写入所述非易失性存储设备中的页面数据，包括干净页子池和脏页子池；所述非易失性存储设备用于保存所有页面数据；所述缓存管理装置使用以下信息管理所述缓存，所述信息包括干净子池容量阈值、干净页子池的页面信息，干净页历史列表，脏页子池的页面信息和脏页历史列表，其中，所述页面信息包括子池容量，所述干净页历史列表用于存储最近被替换出缓存的历史干净页的标识信息，所述脏页历史列表用于存储最近被替换出缓存的历史脏页的标识信息；
该装置包括：
判断单元，用于在确定待访问页面不在干净页子池，并且也不在脏页子池时，判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系；
所述判断单元，还用于在确定所述干净页子池与所述脏页子池容量之和大于或者等于所述缓存容量时，判断所述待访问页面的标识信息是否在干净页历史列表或者在脏页历史列表中；
调整单元，用于在所述判断单元确定所述待访问页面的标识信息在干净页历史列表中时，将干净子池容量阈值增加一个第一调整值；在所述判断单元确定所述待访问页面的标识信息在脏页历史列表中时，将所述干净子池容量阈值减少一个第二调整值。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
选取单元，用于在所述判断单元确定所述干净页子池与所述脏页子池容量之和大于或者等于所述缓存容量，从所述干净页子池和脏页子池中选取一个用于选择待替换页面的子池；还用于根据选取到的子池对应的页面替换策略，从所述选取到的子池中选取一个待替换页面；
维护单元，用于维护所述选取单元选取到的子池对应的页面替换策略当前所需的信息；
迁移单元，用于将所述待替换页面的标识信息迁移到所述选取到的子池对应的历史列表的最近使用位置。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述选取单元具体包括：
判断模块，用于判断所述干净页子池容量与所述干净子池容量阈值之间的大小关系；还用于在所述干净页子池容量等于所述干净子池容量阈值时，判断如下条件是否成立，所述条件为所述待访问页面在所述干净页历史列表中并且脏页子池容量大于0；
子池选取模块，用于在所述判断模块确定所述干净页子池容量大于所述干净子池容量阈值时，选取干净页子池作为用于选择待替换页面的子池；还用于在所述判断模块确定所述干净页子池容量小于所述干净子池容量阈值时，选取脏页子池作为用于选择待替换页面的子池；还用于在所述判断模块确定所述条件成立时，选取脏页子池作为用于选择待替换页面的子池；还用于在所述判断模块确定所述条件不成立时，选取干净页子池作为用于选择待替换页面的子池。
13.根据权利要求10-12任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
读取单元，用于在所述判断单元确定所述干净页子池与所述脏页子池容量之和小于所述缓存容量时，从所述非易失性存储设备中读取所述待访问页面。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述判断单元，还用于判断当前请求所述待访问页面的操作对应的操作类型；
所述读取单元，还用于在所述判断单元确定所述操作类型为读操作时，将所述待访问页面读取到所述干净页子池中；还用于所述判断单元确定操作类型为写操作时，将所述待访问页面读到所述脏页子池中；
所述维护单元，还用于维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息；维护所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
所述判断单元，用于判断干净页子池容量与干净页历史列表容量之和是否大于所述缓存容量；
第一移除单元，用于在所述判断单元确定所述干净页子池容量与所述干净页历史列表容量之和大于所述缓存容量时，移除干净页历史列表的最近最少使用位置的页面标识信息；还用于在所述判断单元确定所述干净页子池容量与所述干净页历史列表容量之和小于或者等于所述缓存容量时，保持干净页历史列表不变。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
所述判断单元，用于判断干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和是否大于所述缓存容量的两倍；
第二移除单元，用于在所述判断单元确定干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和大于所述缓存容量的两倍时，移除脏页历史列表的最近最少使用位置的页面标识信息；还用于在所述判断单元确定干净页子池容量、脏页子池容量、干净页历史列表容量以及脏页历史列表容量之和小于或者等于所述缓存容量的两倍时，保持脏页历史列表不变。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述判断单元，用于判断所述待访问页面是否在干净页子池中；还用于在确定所述待访问页面不在干净页子池中时，判断所述待访问页面是否在脏页子池中；还用于在确定所述待访问页面不在脏页子池中时，判断所述干净页子池与所述脏页子池容量之和与缓存容量之间的大小关系；
所述维护单元，用于在所述判断单元确定所述待访问页面在脏页子池中时，则维护所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述判断单元，还用于在确定所述待访问页面在干净页子池中时，判断当前请求所述待访问页面的操作对应的操作类型；
所述维护单元，还用于在判断单元确定所述操作类型为读操作时，维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息；还用于维护所述干净页子池对应的页面替换策略当前所需的信息以及所述脏页子池对应的页面替换策略当前所需的信息；
所述迁移单元，用于在所述判断单元确定所述操作类型为写操作时，将所述待访问页面迁移到脏页子池中。
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