CN106776369B - 一种缓存镜像的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种缓存镜像的方法，在将缓存数据信息存储于本端第一缓存区的同时将该数据信息发送到对端第一缓存区；在本端第一缓存区向第二缓存区进行下刷数据时，通过镜像层将缓存数据信息进行复制；最后将两份相同的缓存数据信息存储于本端第二缓存区，并将相应的缓存数据信息发送到对端第二缓冲区，以完成缓存镜像。本申请技术方案将现有的缓存区分为两层缓存区进行存储镜像数据，多次拷贝，增加了数据安全性以及稳定性；此外，通过将缓存数据地址镜像，进一步防止数据出现损坏或丢失，从而提高了缓存的性能，保证系统的可靠性。此外，本发明实施例还提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置具有相应的优点。

Description

一种缓存镜像的方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机存储技术领域，特别涉及一种缓存镜像的方法及装置。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展和大数据时代的到来，在日常生活、科研研究以及公司业务中越来越多的开始使用数字化和网络化技术，使得数据呈现爆炸式增长。面对大规模的数据应用，对数据存储技术的安全性和稳定性要求越来越高，而缓存镜像对数据的稳定性和一致性启起到重要的作用。

镜像为连续的、实时的数据拷贝(复制)。缓存镜像技术是为了解决磁盘阵列控制器出现故障时可能出现缓存中数据丢失的问题。因为写操作是对磁盘数据的更新或创建，写操作的数据首先作用于控制器的主存中，易失，需及时进行镜像备份，故缓存镜像主要针对写操作。将缓存内容分别做两份拷贝分别放在本地缓存和对端的镜像缓存中，缓存镜像的系统结构图如图1所示。两个控制器组成的缓存镜像系统有两个数据通道，每个通道都对应一份对方缓存的镜像副本，本端缓存通过总线通道能访问对端的镜像缓存；缓存与镜像通过数据通路进行数据传输，实现缓存数据快速写入镜像缓存。

对于当前的存储系统进行缓存镜像时，往往只是在两个节点或多个节点之间做简单的数据拷贝及均衡。尽管缓存镜像保证了数据存储的安全性、稳定性及一致性，极大的提高了系统的可靠性。但是，当缓存镜像的数据出现问题时或当缓存镜像的数据量增大时对缓存性能有一定的影响，进而会影响系统的整体性能。

由上可见，如何在保证存储数据的安全及稳定性的前提下，提高系统和缓存的性能是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种缓存镜像的方法及装置，数据通过分层同步，多次拷贝，增加了数据的安全性及稳定性，提高了缓存及系统的性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种缓存镜像的方法，包括：

将缓存数据信息存储于第一缓存区，同时将所述缓存数据信息发送到对端第一缓存区；

在所述第一缓存区向第二缓存区进行下刷数据时，通过镜像层对所述缓存数据信息进行复制；

将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将相应的缓存数据信息发送到对端第二缓冲区；

其中，所述缓存数据信息包括：

缓存数据和缓存数据地址。

优选的，所述将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将相应的缓存数据信息发送到对端第二缓冲区包括：

判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据；

当判定所述缓存数据信息对应的数据为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将缓存数据信息对应的压缩数据发送到对端第二缓冲区；

当判定所述缓存数据信息对应的数据不为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将两份缓存数据信息分别对应的数据地址发送到对端第二缓冲区。

优选的，所述判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据为：

根据虚拟磁盘的性质判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据。

优选的，当存储于所述第一缓存区的所述缓存数据信息对应的数据为未压缩数据时，所述根据虚拟磁盘的性质判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据包括：

判断所述虚拟磁盘接收缓存数据的类型是否为压缩数据；

当判定所述虚拟磁盘接收缓存数据的类型为压缩数据时，对所述未压缩数据进行压缩；反之，则不进行压缩。

优选的，所述对所述未压缩数据进行压缩为：

在自动精简层对所述未压缩数据进行压缩。

优选的，所述缓存数据地址为缓存数据的指针。

本发明实施例另一方面提供了一种缓存镜像的装置，包括：

第一缓存区模块，用于将缓存数据信息存储于第一缓存区，同时将所述缓存数据信息发送到对端第一缓存区；

镜像模块，用于在所述第一缓存区向第二缓存区进行下刷数据时，通过镜像层对所述缓存数据信息进行复制；

第二缓存区模块，用于将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将相应的缓存数据信息发送到对端第二缓冲区。

优选的，还包括：

判断模块，用于判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据；当判定所述缓存数据信息对应的数据为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将缓存数据信息对应的压缩数据发送到对端第二缓冲区；当判定所述缓存数据信息对应的数据不为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将两份缓存数据信息分别对应的数据地址发送到对端第二缓冲区。

优选的，所述判断模块为根据虚拟磁盘的性质判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据的模块。

优选的，还包括：

压缩数据模块，用于当存储于所述第一缓存区的所述缓存数据信息对应的数据为未压缩数据时，对所述未压缩数据进行压缩。

本发明实施例提供了一种缓存镜像的方法，在将缓存数据信息存储于本端第一缓存区的同时该缓存数据信息发送到对端的第一缓存区；在本端第一缓存区向第二缓存区进行下刷数据时，通过镜像层将缓存数据信息进行复制；最后将两份相同的缓存数据信息存储于本端第二缓存区，并将相应的缓存数据信息发送到对端第二缓冲区，以完成缓存镜像。

本申请技术方案的优点在于将现有的缓存区分为两层缓存区进行存储镜像数据，多次拷贝，增加了数据安全性以及稳定性；此外，通过将缓存数据地址镜像，可在镜像数据不可用时，通过数据地址寻找到对应的数据，进一步防止数据出现损坏或丢失，从而提高了缓存的性能，保证系统的可靠性。

在一种具体的实施方式中，通过根据缓存数据是否压缩进行了不同的镜像操作，当存储数据为未被压缩数据时，对数据在第二缓存区中进行镜像操作时，只需要对缓存数据对应的数据地址镜像即可，一定程度上可缩减缓存和磁盘的占用量，提升缓存性能，进而提升系统的整体性能。

此外，本发明实施例还针对缓存镜像的方法提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置具有相应的优点。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，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为本发明实施例提供的缓存镜像的系统结构图；

图2为本发明实施例提供的一个示例性应用场景的框架示意图；

图3为本发明实施例提供的一种缓存镜像方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的缓存区的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的缓存镜像装置的一种具体实施方式的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。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。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

本申请的发明人经过研究发现，现有技术进行缓存镜像时，只是在两个节点或多个节点之间做简单的数据拷贝及均衡。尽管保证了数据存储的安全性、稳定性及一致性，极大的提高了系统的可靠性。但是，当缓存镜像的数据出现问题时或缓存镜像的数据量增大时对缓存性能有一定的影响，进而会影响系统的整体性能。鉴于此，本申请通过将现有的缓存区进行分层存储镜像数据，分层同步，多次拷贝，增加了数据安全性以及稳定性，提高了缓存性能以及系统可靠性；根据缓存数据是否压缩进行了不同的镜像操作，当存储数据为未被压缩数据时，对数据在第二缓存区中进行镜像操作时，只需要对缓存数据对应的数据地址镜像即可，一定程度上可缩减缓存及磁盘的占用量，提升缓存性能，进而提升系统的整体性能。

基于上述本发明实施例的技术方案，下面首先结合图2对本发明实施例的技术方案涉及的一些可能的应用场景进行举例介绍，图2为本发明实施例提供的一个示例性例子的流程示意图。

当数据从host端写入磁盘时，数据存储到第一缓存区(Upper Cache)，第一缓存区将该数据以及数据地址发送到对端节点(存储于对端的第一缓存区)，对端节点回复镜像数据存储的位置。经过闪存层和镜像层进行数据拷贝备份，将两份数据存储在第二缓存区(Lower Cache)，即Lower Cache Copy1以及Lower Cache Copy2，同时发送到对端节点，存储于对端的第二缓存区。

需要注意的是，上述应用场景仅是为了便于理解本申请的思想和原理而示出，本申请的实施方式在此方面不受任何限制。相反，本申请的实施方式可以应用于适用的任何场景。

在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。

首先参见图3，图3为本发明实施例提供的一种缓存镜像方法的流程示意图，本发明实施例可包括以下内容：

S301：将缓存数据信息存储于第一缓存区，同时将所述缓存数据信息发送到对端第一缓存区。

当接收到待缓存数据时，将该待缓冲数据作为缓存数据信息存储于第一缓存区，将缓存数据及缓存数据的地址作为缓存数据信息发送到对端第一缓存区进行保存，即为镜像数据，同时对端节点将返回携带保存该数据的地址信息，本端控制器查询镜像即根据返回的地址信息进行查询。

将现有的缓存区进行分层或分区，即第一缓存区以及第二缓存区，根据分区(分层)的位置关系也可为上缓存区和下缓存区，也可为左缓存区和右缓存区。只要将缓存区进行分区即可，具体根据某种方式进行分区，本发明实施例对此并不做任何限定。

需要说明的是，上述的数据地址即为引用，可以用指针来表示数据地址，当然，也可采用其他方式来表示数据地址，这均不影响本发明实施例的实现。

还需要说明的是，缓存的数据可为压缩数据，也可为未压缩数据。

在将缓存数据信息发送到对端的上缓存区后，即收到对端返回的地址信息；相比现有技术而言，当把要镜像的数据发送到对端节点后，需要对端节点将数据写入后磁盘后，才给本端发送保存镜像数据的地址信息，可见，本申请的技术方案可大大的提升镜像的效率。

S302：在所述第一缓存区向第二缓存区进行下刷数据时，通过镜像层将所述缓存数据信息进行复制。

当缓存数据存储在第一缓存区后，需要将其进一步的写入磁盘中，故需要进行从第一缓存区将数据下刷到第二缓存区，经第二缓存区将数据下刷到此磁盘中。在下刷数据时，经过闪存拷贝层(Flash Copy)和镜像层(Mirroring)，缓存区的结构可如图4所示，在经过镜像层后，将缓存数据进行拷贝复制。

S303：将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将相应的缓存数据信息发送到对端第二缓冲区。

在数据到达第二缓存区后，需要根据待写入的虚拟磁盘的性质来判断所写入数据的类型，若虚拟磁盘接收缓存数据的类型为压缩数据，则需要进一步判断缓存数据信息中对应的数据是否为压缩数据，如果当存储于第一缓存区的缓存数据信息对应的数据为未压缩数据时，则需要对缓存数据进行压缩操作，压缩操作可在自动精简层(ThinProvisioning)对未压缩数据进行压缩；当存储于第一缓存区的缓存数据信息对应的数据为压缩数据时，直接进行下续操作即可。

若虚拟磁盘接收缓存数据的类型为未压缩数据，而当存储于第一缓存区的所述缓存数据信息对应的数据为压缩数据时，需要进行解压缩操作；当存储于第一缓存区的所述缓存数据信息对应的数据为未压缩数据时，直接进行下续操作即可。

若虚拟磁盘接收缓存数据的类型既可为未压缩数据也可为压缩数据，优选的，因为压缩数据占用的空间较未压缩的小，故可将缓存数据进行压缩，从而可减少缓存的占用量，提高缓存性能，进一步提升系统性能。

在一种具体的实施方式中，对于不同类型的缓存数据，在其进行镜像时，可以是不同，具体如下：

判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据；

当判定所述缓存数据信息对应的数据为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将缓存数据信息对应的压缩数据发送到对端第二缓冲区；

当判定所述缓存数据信息对应的数据不为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将两份缓存数据信息分别对应的数据地址发送到对端第二缓冲区。

第二缓存区的数据继续下刷到磁盘中，当镜像的为数据地址时，相比数据而言，其占用磁盘以及缓存的空间几乎可忽略不计，可见，本申请提供的技术方案可缩减镜像数据占用量，从而提升空间的利用率。

举例来说，Node A向partner node(Node B)进行镜像传递数据时，Node A的UpperCache向Node B的Upper Cache传递数据的同时也传递指针，Node B的Upper Cache向NodeA返回镜像的数据保存在Node B中的位置。

Node A的Upper Cache向Lower Cache下刷数据需经过Mirror层，所以在LowerCache中的缓存数据是两份，即把两份数据可以分别定义为Lower Cache Copy1和LowerCache Copy2，如果数据未被压缩，则Node A向Node B直接发送LCA C1的地址和LCA C2的地址，无需向Node B镜像数据；如果数据时压缩的则Node A向Node B发送镜像压缩数据。

通过根据缓存数据是否压缩进行了不同的镜像操作，当存储数据为未被压缩数据时，对数据在第二缓存区中进行镜像操作时，只需要对缓存数据对应的数据地址镜像即可，一定程度上可缩减缓存的占用量，提升缓存性能，进而提升系统的整体性能。

由上可知，本发明实施例将现有的缓存区分为两层缓存区进行存储镜像数据，多次拷贝，增加了数据安全性以及稳定性；此外，通过将缓存数据地址镜像，可在镜像数据不可用时，通过数据地址寻找到对应的数据，进一步防止数据出现损坏或丢失，从而提高了缓存的性能，保证系统的可靠性。

本发明实施例还针对缓存镜像的方法提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性。下面对本发明实施例提供的缓存镜像的装置进行介绍，下文描述的缓存镜像的装置与上文描述的缓存镜像的方法可相互对应参照。

参见图5，图5为本发明实施例提供的一种缓存镜像装置的结构图，该装置可包括：

第一缓存区模块501，用于将缓存数据信息存储于第一缓存区，同时将所述缓存数据信息发送到对端第一缓存区。

镜像模块502，用于在所述第一缓存区向第二缓存区进行下刷数据时，通过镜像层对所述缓存数据信息进行复制。

第二缓存区模块503，用于将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将相应的缓存数据信息发送到对端第二缓冲区。

可选的，在本实施例的一些实施方式中，所述装置例如还可以包括：

判断模块504，用于判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据；当判定所述缓存数据信息对应的数据为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将缓存数据信息对应的压缩数据发送到对端第二缓冲区；当判定所述缓存数据信息对应的数据不为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将两份缓存数据信息分别对应的数据地址发送到对端第二缓冲区。

可选的，在本实施例的另一些实施方式中，所述装置例如还可以包括：

压缩数据模块505，用于当存储于所述第一缓存区的所述缓存数据信息对应的数据为未压缩数据时，对所述未压缩数据进行压缩。

本发明实施例所述缓存镜像装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例将现有的缓存区分为两层缓存区进行存储镜像数据，多次拷贝，增加了数据安全性以及稳定性；此外，通过将缓存数据地址镜像，可在镜像数据不可用时，通过数据地址寻找到对应的数据，进一步防止数据出现损坏或丢失，从而提高了缓存的性能，保证系统的可靠性。此外，通过根据缓存数据是否压缩进行了不同的镜像操作，当存储数据为未被压缩数据时，对数据在第二缓存区中进行镜像操作时，只需要对缓存数据对应的数据地址镜像即可，一定程度上可缩减缓存的占用量，提升缓存性能，进而提升系统的整体性能。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种缓存镜像方法以及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种缓存镜像的方法，其特征在于，包括：

将缓存数据信息存储于第一缓存区，同时将所述缓存数据信息发送到对端第一缓存区；

在所述第一缓存区向第二缓存区进行下刷数据时，通过镜像层对所述缓存数据信息进行复制；

将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将相应的缓存数据信息发送到对端第二缓冲区；

其中，所述缓存数据信息包括：

缓存数据和缓存数据地址；

其中，所述将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将相应的缓存数据信息发送到对端第二缓冲区包括：

判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据；

当判定所述缓存数据信息对应的数据为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将缓存数据信息对应的压缩数据发送到对端第二缓冲区；

当判定所述缓存数据信息对应的数据不为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将两份缓存数据信息分别对应的数据地址发送到对端第二缓冲区。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据为：

根据虚拟磁盘的性质判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当存储于所述第一缓存区的所述缓存数据信息对应的数据为未压缩数据时，所述根据虚拟磁盘的性质判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据包括：

判断所述虚拟磁盘接收缓存数据的类型是否为压缩数据；

当判定所述虚拟磁盘接收缓存数据的类型为压缩数据时，对所述未压缩数据进行压缩；反之，则不进行压缩。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述未压缩数据进行压缩为：

在自动精简层对所述未压缩数据进行压缩。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述缓存数据地址为缓存数据的指针。

6.一种缓存镜像的装置，其特征在于，包括：

第一缓存区模块，用于将缓存数据信息存储于第一缓存区，同时将所述缓存数据信息发送到对端第一缓存区；

镜像模块，用于在所述第一缓存区向第二缓存区进行下刷数据时，通过镜像层对所述缓存数据信息进行复制；

第二缓存区模块，用于将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将相应的缓存数据信息发送到对端第二缓冲区；

判断模块，用于判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据；当判定所述缓存数据信息对应的数据为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将缓存数据信息对应的压缩数据发送到对端第二缓冲区；当判定所述缓存数据信息对应的数据不为压缩数据时，将两份相同的缓存数据信息存储于第二缓存区，并将两份缓存数据信息分别对应的数据地址发送到对端第二缓冲区。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断模块为根据虚拟磁盘的性质判断所述缓存数据信息对应的数据是否为压缩数据的模块。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

压缩数据模块，用于当存储于所述第一缓存区的所述缓存数据信息对应的数据为未压缩数据时，对所述未压缩数据进行压缩。

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