CN105022698B

CN105022698B - 利用最后一级混合缓存存储特殊功能数据的方法

Info

Publication number: CN105022698B
Application number: CN201510363623.XA
Authority: CN
Inventors: 景蔚亮
Original assignee: Shanghai Xinchu Integrated Circuit Co Ltd
Current assignee: Shanghai Xinchu Integrated Circuit Co Ltd
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2035-06-26
Also published as: CN105022698A

Abstract

本发明提供一种利用最后一级混合缓存存储部分或者全部特殊功能数据的方法，其中方法包括步骤：接收用户提出的特殊功能数据的请求；在最后一级混合缓存或存储网络或者内存中查找是否存在用户需要的所述特殊功能数据，如果存在，处理器读取所述特殊功能数据；否则，服务器执行产生所述特殊功能数据的流向，用于产生用户所需要的所述特殊功能数据，再由处理器读取所述特殊功能数据。本发明有利于减小内存容量，内存的刷新功耗就会减小；减少了将特殊功能数据从存储网络中搬运到内存、再从内存搬运到缓存这一过程，节省了由于数据搬运消耗的大量的时间和功耗，进一步减小了数据中心的成本。

Description

利用最后一级混合缓存存储特殊功能数据的方法

技术领域

本发明涉及混合缓存存储领域，尤其涉及一种利用最后一级混合缓存存储特殊功能数据的方法。

背景技术

目前数据中心1的基本结构如附图1所示，数据中心1由N个服务器组成，分别为服务器1_1，服务器1_2，……，服务器1_N，每个服务器都有一个内存与之对应，即有N个内存，分别为内存2_1，内存2_2，……，内存2_N，图中3为存储网络，用于数据中心1中大量数据的存储，存储网络可以为传统的磁盘、固态硬盘、闪存，以及网络附属存储(NAS，NetworkAttached Storage，一种专用的数据存储服务器)、直接连接存储(DAS，Direct AttachedStorage，即外置存储设备通过连接电缆直接连到服务器上的一种存储结构)或独立磁盘冗余阵列(RAID，Redundant Array of Independent Disks，让多个独立的硬盘通过不同方式组合成一个硬盘组，硬盘组的性能较单个硬盘在性能上有大幅度的提升)等。数据中心1主要用于大量数据的传递、加速、处理和存储，在数据中心1中我们把大量数据经复杂的运算处理后得到的结果称为特殊功能数据，具体流程如附图2所示：

S01：用户提出请求；

S02：数据中心1的服务器开始处理大量数据；

S03：数据经过复杂运算的处理；

S04：产生特殊功能数据。

在产生特殊功能数据的过程中，由于要处理的数据量很大，同时要经过复杂的运算处理过程，因此产生特殊功能数据的过程需要消耗大量的功耗和时间，在某段特定的周期内产生特殊功能数据的流程可能被执行很多次。对于用户来说，他们可能频繁的请求得到特殊功能数据，因此需要频繁的执行得到特殊功能数据的流程，这样就会带来大量的能量和时间的消耗，而且由于用户请求得到的特殊功能数据可能和其他用户请求得到的特殊功能数据相同，如果每个用户在请求得到该特殊功能数据时，都要执行一次产生特殊功能数据的流程，就会造成大量的功耗和时间的浪费。

因此为了节省功耗和时间，目前在数据中心1中，不同特殊功能的数据一般都存储在存储器网络或者内存中的某些固定的区域，如附图3所示，比如将特殊功能数据存储在存储网络3中的存储网络特定区域31内，或者存储在每个内存中的内存特定区域21内，这样当用户请求获得特殊功能数据时，服务器首先会检查存储网络中的存储网络特定区域31和每个内存中的内存特定区域21是否有相应的特殊功能数据，如果客户请求的特殊功能数据已经存在于存储网络3中的存储网络特定区域31内或者存在于内存中的内存特定区域21，那么就不需要执行得到特殊功能数据的过程，用户可以直接从存储网络3中的存储网络特定区域31或者内存中的内存特定区域21中读取相应的特殊功能数据；如果用户请求的特殊功能数据在存储网络3中的存储网络特定区域31内和在内存中的内存特定区域21均不存在，那么需要服务器执行产生特殊功能数据的流程从而产生用户需要的相应的特殊功能数据，同时将产生的特殊功能数据存储在存储网络3中的存储网络特定区域31或者内存中的内存特定区域21，这样当其他用户需要该特殊功能数据时，可以直接从存储网络3中的存储网络特定区域31或者内存中的内存特定区域21中读取特殊功能数据。通过将特殊功能数据存储在存储网络或者内存中，用户可以直接从存储网络3或者内存中直接读取特殊功能数据，而不用每次都执行得到特殊功能数据的流程，因此节省了大量的功耗和时间。但是这种方法也有缺点，首先将特殊功能数据存储在存储网络或者内存中，要占用存储网络或者内存的一部分容量，其次如果特殊功能数据存储在存储网络中，当客户需要某特殊功能数据时，该特殊功能数据需要从存储网络搬运到内存中，再由内存搬运到缓存中，最后由处理器执行，而搬运数据需要消耗大量的时间和功耗；如果特殊功能数据存储在内存中时，而内存是由动态随机存储器实现的，为了保证数据的准确性，动态随机存储器需要不断的进行刷新操作，而动态存储器进行刷新操作，需要消耗大量的能量，因此当特殊功能数据存储在内存中时会产生大量的刷新功耗，而且内存的性能也不可能达到最优。

发明内容

鉴于上述问题，本申请记载了一种利用最后一级混合缓存存储特殊功能数据的方法，包括步骤：

S1：接收用户提出的特殊功能数据的请求；

S2：在最后一级混合缓存或存储网络或者内存中查找是否存在用户需要的所述特殊功能数据的请求，如果存在，执行S4，否则，执行S3；

S3：服务器执行产生所述特殊功能数据的流向，用于产生用户所需要的所述特殊功能数据，执行S4；

S4：处理器读取所述特殊功能数据。

较佳的，步骤S2包括：

S21：在所述最后一级混合缓存中查找是否存在用户需要的所述特殊功能数据，如果存在，执行S22，否则，执行S23；

S22：从所述最后一级混合缓存中获取所述特殊功能数据，执行S4；

S23：在所述存储网络或者所述内存中查找是否存在所述特殊功能数据，如果存在，执行S4，否则，执行S3。

较佳的，在步骤S21中，在所述最后一级混合缓存中的3D新型非易失性存储器中查找是否存在用户需要的所述特殊功能数据。

较佳的，步骤S23包括：

S231：在所述内存中查找是否存在所述特殊功能数据，如果存在，执行S232，否则，执行S233；

S232：搬运所述特殊功能数据至所述缓存中，执行S4；

S233：在所述存储网络中是否存在所述特殊功能数据，如果存在，执行S234，否则，执行S3；

S234：将所述特殊功能数据搬运至所述内存中，再由所述内存搬运至所述缓存中。

较佳的，在步骤S3中，所述服务器执行产生所述特殊功能数据的流向，用于产生用户所需要的所述特殊功能数据，同时将新产生的所述特殊功能数据存储在所述最后一级混合缓存或所述内存或所述存储网络中。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：利用最后一级混合缓存存储数据中心的特殊功能数据，同利用内存存储数据中心的特殊功能数据相比，一方面不占用内存的存储空间，因为内存的主要作用是用于数据的随机读写，而不是用于固定数据的存储，另一方面由于不再存储特殊功能数据，内存的容量可以适当的减小，而内存容量的减小有以下几个好处，首先母板的面积也会减小，其次由于内存容量减小，内存的刷新功耗就会减小，从而减轻了服务器的功耗，最后由于内存容量减小和内存的刷新功耗的减小，减小了数据中心的成本；利用本发明提出的利用最后一级混合缓存存储特殊功能数据的方法，同利用存储网络存储数据中心的特殊功能数据存储相比，当用户需要相应的特殊功能数据时，处理器可以直接在最后一级混合缓存中读取特殊功能数据，减少了数据的搬运，从而节省了由于数据搬运而带来的功耗。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为现有技术中数据中心的结构示意图；

图2为现有技术中数据中心产生特殊功能数据的流程图；

图3为现有技术中特殊功能数据在数据中心的存储区域图；

图4为最后一级混合缓存的结构图；

图5为利用混合缓存存储特殊功能数据的数据中心的结构示意图；

图6为本发明利用混合缓存存储特殊功能数据方法的流程图一；

图7为本发明利用混合缓存存储特殊功能数据方法的流程图二；

图8为本发明利用混合缓存存储特殊功能数据方法的流程图三；

图9为用户利用本发明进行查询的数据中心的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例一

本发明提出了一种利用所述最后一级混合缓存4来存储所述数据中心2的全部或者部分特殊功能数据的方法。其中最后一级混合缓存4的结构图如附图4所示，图中4_1为嵌入式动态随机存储器，4_2为3D新型非易失性存储器，3D新型非易失性存储器4_2是用3D工艺制作的非易失性存储器，其存储密度可以达到很大，比如英特尔正在研发的3D相变存储器，每个芯片的存储容量可以达到128Gb或者256Gb，在不远的将来甚至更高，比如达到Tb量级。通过将部分或者全部特殊功能数据存储在最后一级混合缓存4中的3D新型非易失性存储器4_2中，这样当用户需要特殊功能数据时，可以直接从最后一级混合缓存4中的3D新型非易失性存储器4_2中读取数据，提高了用户读取特殊功能数据的速度，而且不占用内存或者存储网络的空间，与目前将数据中心2中的特殊功能数据存储在内存相比，减小了由于动态随机存储器自刷新操作所带来的功耗，而且可以使内存完全发挥自己的性能，与目前将数据中心2中的特殊功能数据存储在存储网络相比，不用从存储网络中搬运特殊功能数据到内存，再从内存搬运到缓存的过程，因此可以节省由于数据搬运消耗的大量的时间和功耗。

一种利用最后一级混合缓存存储特殊功能数据的数据中心2，通过将数据中心2的特殊功能数据存储在最后一级混合缓存4中的3D新型非易失性存储器中，当用户需要特殊功能数据时，可以直接从最后一级混合缓存4中的3D新型非易失性存储器中读取数据。

利用最后一级混合缓存存储特殊功能数据的数据中心2的结构示意图如附图5所示，所述数据中心2包括多个服务器5、多个内存5_4以及以存储网络5_5，其中每一个服务器5均包括一处理器5_1、一片上缓存5_2和以最后一级混合缓存5_3。其中片上缓存5_2，主要由静态随机存储器(SRAM，Static Random Access Memory)实现，最后一级混合缓存5_3由嵌入式动态随机存储器5_3_1和3D新型非易失性存储器5_3_2构成。利用该数据中心2，将部分或者全部特殊功能数据存储在最后一级混合缓存5_3中的3D新型非易失性存储器5_3_2的第三区域03中，因为3D新型非易失性存储器的存储密度可以做的很大，因此可以存储更多的特殊功能数据，但是如果数据中心2的特殊功能数据很大，最后一级混合缓存5_3中的3D新型非易失性存储器5_3_2的第三区域03中只能存储部分特殊功能数据，那么存储在最后一级混合缓存5_3中的3D新型非易失性存储器5_3_2的第三区域03中的特殊功能数据一定是在一段时间内大量的不同用户最频繁访问的特殊功能数据，剩余部分特殊功能数据存储在存储网络的第一区域01或者内存的第二区域02。比如将一段时间内用户需求最频繁的特殊功能数据存储在3D新型非易失性存储器5_3_2的第三区域03中，将这段时间内用户需求不那么频繁的特殊功能数据存储在存储网络的第一区域01或者内存的第二区域02。

一种利用混合缓存存储特殊功能数据的方法，适用于所述数据中心2，如图6所示，该方法包括步骤：

S1：接收用户提出的特殊功能数据的请求；

S2：处理器在最后一级混合缓存5_3或存储网络5_5或者内存5_4中查找是否存在用户需要的所述特殊功能数据，如果存在，执行S4，否则，执行S3；

S3：所述服务器5执行产生所述特殊功能数据的流向，用于产生用户所需要的所述特殊功能数据，同时将新产生的所述特殊功能数据存储在所述最后一级混合缓存5_3或内存5_4或存储网络5_5中，执行S4；

S4：处理器读取所述特殊功能数据。

如图7所示，步骤S2包括：

S21：在所述最后一级混合缓存5_3中的3D新型非易失性存储器5_3_2中查找是否存在用户需要的特殊功能数据，如果存在，执行S22，否则，执行S23；

S22：从所述最后一级混合缓存5_3中获取所述特殊功能数据，执行S4；

S23：在所述存储网络5_5或者所述内存5_4中查找是否存在所述特殊功能数据，如果存在，执行S4，否则，执行S3。

如图8所示，步骤S23包括：

S231：处理器在所述内存5_4中查找是否存在所述特殊功能数据，如果存在，执行S232，否则，执行S233；

S232：搬运所述特殊功能数据至缓存中，执行S4；

S233：处理器在所述存储网络5_5中是否存在所述特殊功能数据，如果存在，执行S234，否则，执行S3；

S234：将所述特殊功能数据搬运至所述内存5_4中，再由所述内存5_4搬运至所述缓存中。

即其工作的整体流程为：

用户提出得到特殊功能数据的请求；

处理器首先在最后一级混合缓存5_3中的3D新型非易失性存储器5_3_2的第三区域03中查找是否存在用户需要的特殊功能数据，如果存在，那么处理器直接从最后一级混合缓存5_3中的3D新型非易失性存储器5_3_2的第三区域03中读取用户需要的特殊功能数据；如果不存在，执行下一步；

处理器在存储网络5_5的第一区域01或者内存5_4的第二区域02中查找是否存在用户需要的特殊功能数据，如果用户需要的特殊功能数据存在于内存5_4中的第二区域02，那么首先搬运该特殊功能数据到缓存中，再由处理器读取，如果用户需要的特殊功能数据存在于存储网络5_5的第一区域01内，那么首先将该特殊功能数据搬运到内存5_4中，再由内存5_4搬运到缓存中，最后由处理器读取，如果用户需要的特殊功能数据在存储网络5_5的第一区域01和内存5_4的第二区域02中都不存在，执行步骤下一步；

服务器5执行产生特殊功能数据的流程，用于产生用户所需要的相应的特殊功能数据，同时将产生的特殊功能数据存储在最后一级混合缓存5_3的3D新型非易失性存储器5_3_2中的第三区域03或者内存5_4中的第二区域02或者存储网络5_5的第一区域01中。

利用最后一级混合缓存中3D新型非易失性存储器5_3_2存储数据中心2的特殊功能数据，一方面不占用内存的存储空间，因为内存5_4的主要作用是用于数据的随机读写，而不是用于固定数据的存储，另一方面由于不再存储特殊功能数据，内存5_4的容量可以适当的减小，而内存容量的减小有以下几个好处，首先母板的面积也会减小，其次由于内存容量减小，内存5_4的刷新功耗就会减小，从而减轻了服务器5的功耗，最后由于内存容量减小和内存5_4的刷新功耗的减小，减小了数据中心2的成本。

传统的将特殊功能数据存储在存储网络5_5中，当用户在需要相应的特殊功能数据时，需要将特殊功能数据从存储网络5_5搬运到内存5_4中，再从内存5_4搬运到缓存中，再由处理器执行，而利用本发明提出的用最后一级混合缓存5_3中3D新型非易失性存储器5_3_2存储数据中心中特殊功能数据的方法，当用户需要相应的特殊功能数据时，处理器可以直接在最后一级混合缓存5_3中的3D新型非易失性存储器5_3_2中读取特殊功能数据，减少了数据的搬运，从而节省了由于数据搬运而带来的功耗。

实施例二

根据上述实施例，本实施例提供了一种利用最后一级混合缓存存储部分或者全部特殊功能数据的具体应用。

在日常生活中，用户主要通过在互联网查询从而获得知识和信息，用户利用本发明进行查询的数据中心的结构示意图如附图9所示，其中该数据中心包括N个服务器，分别为服务器6_2_1、服务器6_2_2、......、服务器6_2_N，与这N个服务器一一对应的为内存6_3_1、内存6_3_2、......、内存6_3_N。用户通过个人计算机6_1向网络中发送数据请求，数据服务器收到命令开始从存储网络6_4中查询和搜索用户所需要的数据信息。对于数据中心服务器来说，大量的任务就是从海量的存储网络6_4中查询和搜索用户所需要的数据信息，接着经过复杂运算的处理得到用户所需要的数据，这里大量数据经过复杂运算的处理(查询操作)得到的结果即为查询操作中产生的特殊功能数据。查询操作中产生的特殊功能数据在一段时间内可能被大量的不同的用户频繁的请求获得，因此不可能每次用户请求获得该特殊功能数据就执行一次产生特殊功能数据的流程，因为这样会浪费大量的时间和功耗，所以在现在的数据中心中，这些特殊功能的数据一般存储在内存或者存储网络6_4中，如果特殊功能数据存储在内存中，那么这些特殊功能数据会占用一定的内存空间，内存并不能被完全利用，因为内存是用于数据的随机读写，不是用来存储固定的数据的，而且内存为了保证数据的准确性，需要不断的刷新，因此会带来大量的刷新功耗，同时为了保证内存中用于随机读写的空间，数据中心需要增大内存的容量，从而使数据中心的成本增大；如果特殊功能数据存储在存储网络6_4中，服务器在收到用户的请求后，会将特殊功能数据从存储网络6_4中搬运到内存中，再由内存搬运到缓存中，搬运数据需要消耗大量的功耗。利用本发明提出的方法，我们将数据中心中特殊功能数据存储在服务器的最后一级混合缓存中的3D新型非易失性存储器中，这样当用户进行查询操作时，处理器可以直接在3D新型非易失性存储器中读取特殊功能数据，这样提高了用户查询的效率，而且也克服了目前数据中心中特殊功能数据存储在内存或者存储网络6_4中的缺点。

本发明提出一种利用最后一级混合缓存存储数据中心中部分或者全部特殊功能数据的方法，通过将部分或者全部特殊功能数据存储在最后一级混合缓存的3D新型非易失性存储器中，当用户需要特殊功能数据时，可以直接从最后一级混合缓存中的3D新型非易失性存储器中读取数据，与目前将数据中心中特殊功能数据存储在内存相比，减小了由于动态随机存储器自刷新操作所带来的功耗，而且可以使内存完全发挥自己的性能，与目前将数据中心中特殊功能数据存储在存储网络6_4相比，不用从存储网络6_4中搬运特殊功能数据到内存，再从内存搬运到缓存的过程，因此可以节省由于数据搬运消耗的大量的时间和功耗。

对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims

1.一种利用最后一级混合缓存存储特殊功能数据的方法，其特征在于，包括步骤：

S1：接收用户提出的特殊功能数据的请求；

S2：在最后一级混合缓存或存储网络或者内存中查找是否存在用户需要的所述特殊功能数据，如果存在，执行S4，否则，执行S3；

其中，步骤S2包括：

S21：在所述最后一级混合缓存中的3D新型非易失性存储器中查找是否存在用户需要的所述特殊功能数据，如果存在，执行S22，否则，执行S23；

S23：在所述存储网络或者所述内存中查找是否存在所述特殊功能数据，如果存在，执行S4，否则，执行S3；

其中，步骤S23包括：

S232：搬运所述特殊功能数据至缓存中，执行S4；

S234：将所述特殊功能数据搬运至所述内存中，再由所述内存搬运至所述缓存中；

S3：服务器执行产生所述特殊功能数据的流向，用于产生用户所需要的所述特殊功能数据，执行S4；所述服务器执行产生所述特殊功能数据的流向，用于产生用户所需要的所述特殊功能数据，同时将新产生的所述特殊功能数据存储在所述最后一级混合缓存或所述内存或所述存储网络中；

S4：处理器读取所述特殊功能数据。