CN103984645A - 一种基于双控的缓存一致性数据刷写方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双控的缓存一致性数据刷写方法，通过合理规划非易失存储器，并借助缓存超级块信息，简化双控状态切换流程，将双控状态切换抽象为超级块信息值的变化，通过双控状态切换有效更改超级块信息值；同时将缓存数据和元数据都存储于非易失存储器，系统意外掉电后，缓存数据不会丢失，系统重启后还能根据超级块信息判断缓存数据有效性，正确的刷写回磁盘，维护双控系统缓存一致性。

Description

一种基于双控的缓存一致性数据刷写方法

 

技术领域

本发明涉及计算机系统及存储领域，具体地说是一种基于双控的缓存一致性数据刷写方法。

背景技术

双控存储系统中，当向磁盘发出读写数据块请求时，请求先经过缓存，缓存到磁盘的刷写由线程异步完成。两个控制器之间的缓存数据一致性对系统尤其重要，当系统掉电重启后，需要将缓存数据刷写回磁盘。缓存数据的一致性判断包括判断两个控制器缓存数据是否同步或者哪个控制器缓存数据有效。如果不能判断两个控制器的缓存数据一致性情况，可能刷写回过时的缓存数据。

非易失性存储器非易失性内存的一种，利用存储单元的可逆的相变来存储信息；非易失性存储器中，依存储器内的数据是否能在使用计算机时随时改写为标准；当电流关掉后，所存储的数据不会消失者的计算机存储器。本发明将利用非易失性存储器解决维护双控缓存一致性的难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明提出了一种基于双控的缓存一致性数据刷写方法。

本发明所述一种基于双控的缓存一致性数据刷写方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：该缓存一致性数据刷写方法,通过合理规划非易失存储器，非易失存储器包括超级块区、元数据区和缓存数据区，其中元数据区用于存储元数据，缓存数据区用于缓存数据；该缓存一致性数据刷写方法借助缓存超级块信息，简化双控状态切换流程，将双控状态切换抽象为超级块信息值的变化，通过双控状态切换有效更改超级块信息值；同时将缓存数据和元数据都存储于非易失存储器，系统意外掉电后，缓存数据不会丢失，系统重启后还能根据超级块信息判断缓存数据有效性，正确的刷写回磁盘，维护双控系统缓存一致性。

该基于双控的缓存一致性数据刷写方法中，根据超级块信息判断缓存数据有效性是指，通过超级块区中存储的magic值有效判断缓存数据的有效性；所述magic值是在系统刚启动时，由用户根据配置的状态负责写入至非易失存储器的超级块区的；运行过程中，当控制器状态发生切换时，magic值增1或减1；具体情况为：当发生控制器接管对方时，其magic值增1；当对端控制器active，己方控制器异常时，magic减1，这样当系统意外掉电时，通过超级块信息能够判断之前处于那个状态，再根据比较magic值大小判断缓存数据的有效性。

本发明所述基于双控的缓存一致性数据刷写方法具有的有益效果： 

该基于双控的缓存一致性数据刷写方法借助超级块信息和两个控制器状态可以快速判断数据的一致性；缓存数据和元数据都存储于非易失存储器，系统意外掉电后，不但缓存数据不会丢失，系统重启后还能根据超级块数据信息判断缓存数据有效性，正确的刷写回磁盘，通过该方法显著提高了双控系统缓存数据的一致性，提高公司产品市场竞争力。

附图说明

附图1为非易失存储器使用示意图；

附图2为双控制器联合状态变化示意图；

附图3为双控运行流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的基于双控的缓存一致性数据刷写方法进行详细说明。

本发明首先要解决的技术问题是判断双控缓存数据一致性,进而解决维护双控缓存一致性的难题。为了实现上述目的，本方明所述基于双控的缓存一致性数据刷写方法,通过合理规划非易失存储器，非易失存储器包括超级块区、元数据区和缓存数据区，其中元数据区用于存储元数据，缓存数据区用于缓存数据；该缓存一致性数据刷写方法借助缓存超级块信息，简化双控状态切换流程，将双控状态切换抽象为超级块信息值的变化，通过双控状态切换有效更改超级块信息值；同时将缓存数据和元数据都存储于非易失存储器，系统意外掉电后，缓存数据不会丢失，系统重启后还能根据超级块信息判断缓存数据有效性，正确的刷写回磁盘，维护双控系统缓存一致性。

附图2为双控制器联合状态变化示意图；单独看双控存储系统中的每个控制器状态，包括active,inactive,takeover,standby有效状态，其中active是控制器处于工作状态，inactive指控制器不工作，takeover指对方控制器异常，接管对方，standby指控制器监督对方。双控制器联合状态变化如图2所示，S0状态表示两个控制器同时工作缓存数据一致，S1状态表示只有单个控制器工作，另一控制器被接管，缓存数据单侧有效，即S1状态表示只有单个控制器缓存数据有效；S2状态表示单个控制器工作，另一控制器未激活，缓存数据单侧有效，即S2状态相当于单控；S3状态表示两个控制器同时掉电，两个控制器同时失效；在本方明所述缓存一致性数据刷写方法中，通过超级块信息可以判断之前处于那个状态。

该基于双控的缓存一致性数据刷写方法中，根据超级块信息判断缓存数据有效性是指，通过超级块区中存储的magic值有效判断缓存数据的有效性；初始情况下，由用户根据配置的状态负责写入一个随机的magic值，运行过程中，当控制器状态发生切换时，magic值增1或减1；具体情况为：当发生控制器接管对方时，其magic值增1；当对端控制器active，己方控制器异常时，magic减1，这样当系统意外掉电时，可根据maigc值判断缓存数据的有效性。

附图1为非易失存储器使用示意图，如图1所示，所述非易失存储器包括超级块区、元数据区和缓存数据区，其中超级块区主要保存magic值，元数据区用于存储元数据，缓存数据区用于缓存数据；所述magic值在系统刚启动时由用户负责写入，后续的维护根据双控制器状态切换更改，意外掉电重启后由比较magic值大小可判断缓存数据有效性。

附图3为双控运行流程图，如图3所示，通过本发明所述基于双控的缓存一致性数据刷写方法，所述双控运行流程如下：启动机器，判断是否需要刷新缓存，若需要刷新缓存，则刷新缓存数据至磁盘，若不需要刷新缓存，则写入magic值至超级块区；然后，正常情况下，系统进行IO读写请求，同时用户进程负责维护双控状态的切换与magic值，最后正常关机或掉电；当发生系统掉电并人工重启后，读出magic值并比较大小，判断哪个控制器的数据有效，刷写完成之后，用户根据双控配置情况写入随机magic值，之后再次进入正常流程。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种基于双控的缓存一致性数据刷写方法，其特征在于, 该缓存一致性数据刷写方法,通过合理规划非易失存储器，非易失存储器包括超级块区、元数据区和缓存数据区，其中元数据区用于存储元数据，缓存数据区用于缓存数据；并借助缓存超级块信息，简化双控状态切换流程，将双控状态切换抽象为超级块信息值的变化，通过双控状态切换有效更改超级块信息值；同时将缓存数据和元数据都存储于非易失存储器，系统意外掉电后，缓存数据不会丢失，系统重启后还能根据超级块信息判断缓存数据有效性，正确的刷写回磁盘，维护双控系统缓存一致性。

2.根据权利要求1所述的基于双控的缓存一致性数据刷写方法，其特征在于，根据超级块信息判断缓存数据有效性是指，通过超级块区中存储的magic值有效判断缓存数据的有效性；所述magic值是在系统刚启动时，由用户根据配置的状态负责写入至非易失存储器的超级块区的；运行过程中，当控制器状态发生切换时，magic值增1或减1；具体情况为：当发生控制器接管对方时，其magic值增1；当对端控制器active，己方控制器异常时，magic减1，这样当系统意外掉电时，通过超级块信息能够判断之前处于那个状态，再根据比较magic值大小判断缓存数据的有效性。

3.根据权利要求1所述的基于双控的缓存一致性数据刷写方法，其特征在于，通过该缓存一致性数据刷写方法，所述双控运行流程如下：启动机器后，判断是否需要刷新缓存，若需要刷新缓存，则刷新缓存数据至磁盘，若不需要刷新缓存，则根据双控配置情况写入magic值至超级块区；然后，正常情况下，系统进行IO读写请求，同时用户进程负责维护双控状态的切换与magic值，最后正常关机或掉电；当发生系统掉电并人工重启后，读出magic值并比较大小，判断哪个控制器的数据有效，刷写完成之后，用户根据双控配置情况写入随机magic值，之后再次进入正常流程。