CN107783733A - 循序存取侦测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种循序存取侦测系统及方法，其包括：当储存型快闪记忆体磁盘NAND flash端收到某个存取文件的一个存取单元时，判断所述存取单元所对应的存取文件是否为连续存取文件；当所述存取单元所对应的存取文件是连续存取文件时，将该存取文件所对应的循序存取标记标识为是循序存取任务的标记。本发明可以减少NAND flash的扇区的写入次数，便可节省大量的逐笔统计所需的时间和空间。

Description

循序存取侦测系统及方法
本申请是申请号为2013105481889，申请日为2013年11月07日，发明创造名称为“循序存取侦测系统及方法”的专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及数据存取技术领域，尤其涉及一种循序存取侦测系统及方法。
背景技术
在计算机系统上，磁盘IO的管理是关乎系统效能的关键。而在新兴的储存型快闪记忆体磁盘(NAND flash disk)上，由于其高速的读写速度,可为计算机系统效能带来显著提升，故已开始被数据库系统所重视。然而NAND flash对于随机存取的读写效率虽远高于磁盘，但其连续存取的读取效率则可被多颗硬盘的独立冗余磁盘阵列(Redundant Arrayof Independent Disk，RAID)系统追平。为了保存NAND flash珍贵的写入次数限制，进而提高其使用年限，降低建置成本，目前已经有算法可以通过记录磁盘存取的行为次数中看出该存取是不是为连续存取。若该存取是连续存取，则不予写入NAND flash。此法可藉由记录每一笔进入的扇区编号(sector number)，进而得知该存取是不是为连续性的存取或是随机性存取，此方法被称之为“循序存取侦测法”(sequential I/O detection)。
然而，目前的循序存取侦测法是主要使用最近引用串行内存块LRU(LeastRecently Used)中的LRU列表(LRU串列)，LRU列表的特性是最近被参考到的元素会排在LRU列表的最前面，而越久没被用到的元素则会排在越后面。而当LRU列表空间不足以容纳新数据时，则将LRU列表的尾端的元素删除，并将新数据插入到LRU列表中，再将该新数据移至LRU列表的最前端。如此可以达到不需使用计数器的情况下就能知道LRU列表中各个元素被参考的频繁度。但是此LRU列表的搜寻方法为循序搜寻，所以在最差的状况下，有可能从LRU列表的最头端搜寻到最尾端，因而造成了搜寻效率很低。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种循序存取侦测系统及方法，其可以减少NANDflash的扇区的写入次数，便可节省大量的逐笔统计所需的时间和空间。
一种循序存取侦测系统，该系统包括：判断模块，用于当储存型快闪记忆体磁盘NAND flash端收到某个存取文件的一个存取单元时，判断所述存取单元所对应的存取文件是否为连续存取文件；标识模块，用于当所述存取单元所对应的存取文件是连续存取文件时，将该存取文件所对应的循序存取标记标识为是循序存取任务的标记。
一种循序存取侦测方法，该方法包括：判断步骤，当储存型快闪记忆体磁盘NANDflash端收到某个存取文件的一个存取单元时，判断所述存取单元所对应的存取文件是否为连续存取文件；标识步骤一，当所述存取单元所对应的存取文件是连续存取文件时，将该存取文件所对应的循序存取标记标识为是循序存取任务的标记。
相较于现有技术，本发明循序存取侦测系统及方法，通过采用二叉查找树及LRU列表的方法来建立列表中每个结点间的联系，这样列表具有二叉查找树及LRU列表两种数据结构，故不需要以指针等方式再去进行搜寻列表中各个结点的连结，因此结点间可快速的互相参照，提高了搜寻效率，减少NAND flash的扇区的写入次数，便可节省大量的逐笔统计所需的时间。
附图说明
图1是本发明循序存取侦测系统的应用环境图。
图2是本发明循序存取侦测系统的较佳实施例的模块图。
图3及图4是本发明循序存取侦测方法的较佳实施例的流程图。
图5是列表的二叉查找树数据结构示意图。
图6是重排后的二叉查找树数据结构示意图。
主要元件符号说明
电子装置 2
循序存取侦测系统 20
存储设备 21
NAND flash 210
显示设备 22
处理器 23
判断模块 200
查找模块 201
记录模块 202
更新模块 203
移动模块 204
重排模块 205
累加模块 206
标识模块 207
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所示，是本发明循序存取侦测系统的应用环境示意图。在本实施例中，该循序存取侦测系统20(以下简称“系统20”)运行于一个电子装置2中来侦测要存取的存取单元所对应的存取文件是否为连续存取文件(即连续IO文件)。所述电子装置2还包括通过信号线和数据线相连的存储设备21、显示设备22、处理器23。可以理解，所述电子装置2还应该进一步包括其他必要的元件，如电池等。所述存储设备21还包括储存型快闪记忆体(NANDflash)210。
在存取文件被存取前，该存取文件先被分割成多个片段(即存取单元)，再依次对这些存取单元编号。当要对某个存取文件的存取单元存取时，该系统20会在最近引用串行内存块LRU(Least Recently Used)的列表(以下简称“列表”)的每个结点中搜寻是否存在与该存取单元相连续的存取单元。所述列表的每个结点存储着一个存取单元，该结点的数值为所存储的存取单元的编号。每个结点对应一个累加连续存取次数，当累加连续存取次数高于预设值时，即该结点所存储的存取单元所对应的存取文件即为连续存取文件，然后将该存取文件所对应的循序存取标记标识为是循序存取任务的标记，该循序存取标记用于标识该存取文件的存取是否为循序存取。
所述列表具有LRU列表(LRU串列)数据结构及二叉查找树(binary search tree)数据结构的特点。LRU列表数据结构的特点是指最近被参考到的结点会排在LRU列表数据结构的最前面，而越久没被用到的结点则会排在越后面。二叉查找树数据结构具有下列特点：(1)若某个结点的左子树不空，则左子树上所有结点的数值均小于该结点的数值；(2)若该结点的右子树不空，则右子树上所有结点的数值均大于该结点的数值；(3)它的左、右子树也分别为二叉排序树。由于所述列表具有这两种数据结构，每个结点间是相互联系的，因此每一个结点的数据结构共享，故不需要以指针等方式再去搜寻各个结点的连结，可快速地互相参照。
所述电子装置2可以是手机、计算机、平板电脑等电子装置。
如图2所示，是循序存取侦测系统20的较佳实施例的模块图。在本实施例中，所述循序存取侦测系统20包括判断模块200、查找模块201、记录模块202、更新模块203、移动模块204、重排模块205、累加模块206、及标识模块207。本发明所称的模块是指一种能够被处理器23所执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在存储设备21中。在本实施例中，关于各模块的功能将在图3及图4的流程图中具体描述。
如图3及图4所示，是本发明循序存取侦测方法中标识存取文件的流程图。根据不同的需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略。
步骤S10，当NAND flash端收到某个存取文件的一个存取单元时，判断模块200根据所述列表的结点中是否存在与所述存取单元编号相邻的存取单元来判断所述列表中是否存在与所述存取单元相连续的存取单元。
当所述列表的结点中存在与所述存取单元编号相邻的存取单元时，即所述列表的结点中存在与该存取单元相连续的存取单元，执行步骤S17；当所述列表中不存在与所述存取单元编号相邻的存取单元时，即所述列表中不存在与所述存取单元相连续的存取单元，执行步骤S11。例如，要对编号为1000的存取单元进行存取，即会去所述列表中搜寻是否存在编号为999的存取单元。若存在，则表示编号为1000的存取单元与编号为999的存取单元相连续，若不存在，则表示所述列表中不存在与编号为1000的存取单元相连续的存取单元。
步骤S11，查找模块201先根据所述列表的LRU列表数据结构查找将要存储所述存取单元的结点，将该结点记为第二结点，及在所述列表中查找数值与所述存取单元的编号相同的结点，将该结点记为第三结点。
在本实施例中，当所述列表中不是全部的结点都已经被用于存储存取单元时，则存储所述存取单元的结点可以是所述列表中的任何一个数值为空的结点。
当所述列表中所有结点全部已经被用于存储存取单元时，则查找模块201根据所述列表所具有的LRU列表数据结构的特点，找出排在LRU列表数据结构中最后面的结点(即很久没有被参考到的存取单元)，则该最后面的结点将用于存储所述存取单元。
步骤S12，记录模块202记录第三结点所对应的累加连续存取次数。
在本实施例中，当查找模块201没有查找到所述第三结点时，记录模块202将第三结点所对应的累加连续存取次数记录为0，便于后续计算第二结点所对应的累加连续存取次数。
步骤S13，更新模块203将所述第二结点的编号更新为所述存取单元的编号。
步骤S14，移动模块204移动所述第二结点在所述列表的LRU列表数据结构中的位置使第二结点排在LRU列表数据结构的最前面，这样就可以很容易地知道第二结点所存储的存取单元是最近被存取的。
步骤S15，重排模块205根据二叉查找树的特点及所述第二结点的数值重排所述列表的二叉查找树数据结构。
在本实施例中，当所述第二结点不是由排在LRU列表数据结构中最后面的结点所得到时，重排模块205直接将根据二叉查找树的特点及所述第二结点的数值在所述列表的二叉查找树数据结构中查找第二结点要插入的位置，然后将第二结点插入到所述列表的二叉查找树数据结构中。
当所述第二结点是由排在LRU列表数据结构中最后面的结点所得到时，在步骤S13中已经将所述最后的结点的数值更新为所述存取单元的编号，就可能会破坏所述列表的二叉查找树数据结构，重排模块205就需要对所述列表的二叉查找树数据结构进行重排。
而且当所述列表中存在第三结点时也会破坏列表的二叉查找树数据结构，重排模块205就需要先删除列表中的第三结点，然后再对所述列表的二叉查找树数据结构进行重排。
若没有破坏列表的二叉查找树数据结构，重排模块205不会对所述列表的二叉查找树数据结构进行调整。
例如若当前所述列表中所有结点的数值分别为255、372、445、656，该列表的二叉查找树数据结构如图5所示，若第二结点为数值445的结点，要把第二结点的数值更新为700，那么第二结点的右子树上的结点的数值656就会小于700，这样就会破坏当前列表的二叉查找树数据结构，重排模块205就会将数值为700的结点变为数值为656的结点的右子树，数值为656的结点为根结点，更新后的列表的二叉查找树数据结构如图6所示。
步骤S16，累加模块206将所述存取单元的存取的一次次数及所记录的第三结点所对应的累加连续存取次数进行累加以计算更新后的第二结点的累加连续存取次数，然后继续执行步骤S23。
在本实施例中，所更新后的第二结点所对应的累加连续存取次数等于所记录的第三结点所对应的累加连续存取次数，然后再加一。
步骤S17，当所述列表中存在与所述存取单元相连续的存取单元时，将与所述存取单元相连续的存取单元在所述列表中所在结点记为第一结点，且查找模块201在所述列表中查找数值与所述存取单元的编号相同的结点，将该结点记为第四结点。
步骤S18，记录模块202记录所述第一结点及所述第四结点所对应的累加连续存取次数。
在本实施例中，当查找模块201没有查找到所述第四结点时，记录模块202将第四结点所对应的累加连续存取次数记录为0，便于后续计算第一结点所对应的累加连续存取次数。
步骤S19，更新模块203将所述第一结点的数值更新为所述存取单元的编号。
步骤S20，移动模块204移动所述第一结点在所述列表的LRU列表数据结构中的位置使第一结点排在所述列表的LRU列表数据结构的最前面。
步骤S21，重排模块205根据二叉查找树的特点及所更新后的第一结点的数值重排所述列表的二叉查找树数据结构。
当第一结点的数值更新为所述存取单元的编号后，就可能会破坏列表的二叉查找树数据结构。重排模块205就需要对所述列表的二叉查找树数据结构进行重排。
而且当所述列表中存在第四结点时也会破坏列表的二叉查找树数据结构，重排模块205就需要先删除所述列表中的第四结点，然后再对所述列表的二叉查找树数据结构进行重排。若没有破坏所述列表的二叉查找树数据结构，重排模块205不会对所述列表的二叉查找树数据结构进行调整。
步骤S22，累加模块206将所述存取单元的存取的一次次数及所记录的第四结点所对应的累加连续存取次数累加到所记录的第一结点所对应的累加连续存取次数上以更新第一结点所对应的累加连续存取次数。
在本实施例中，所更新的第一结点所对应的累加连续存取次数等于所记录的第一结点所对应的累加连续存取次数加上所记录的第三结点所对应的累加连续存取次数，然后再加一。
例如，对某个存取文件编号为700的存取单元进行存取。若在重排列表的二叉查找树数据结构之前，列表中存在编号为699的存取单元，编号为699的存取单元所对应的累加连续存取次数为10，同时也存在编号为700的存取单元，编号为700的存取单元所对应的累加连续存取次数为20，则累加后的编号为700的存取单元所对应的累加连续存取次数为(10+20+1)。
步骤S23，判断模块200根据所更新的第一结点或者所更新的第二结点所对应的累加连续存取次数是否高于预设值来判断所述存取单元所对应的存取文件是否为连续存取文件。
所述第一结点或者第二结点所对应的累加连续存取次数高于预设值时，则所述存取单元所对应的存取文件是连续存取文件，执行步骤S25；所述第一结点或者第二结点所对应的累加连续存取次数都不高于预设值时，则所述存取单元所对应的存取文件不是连续存取文件，执行步骤S24。
步骤S24，标识模块207将该存取文件所对应的循序存取标记标识为不是循序存取任务的标记以使该存取文件写入NANDflash中，该流程结束。
在本实施例中，当所述存取单元所对应的存取文件不是连续存取文件时，所述存取文件所对应的循序存取标记也可以被标识为空。
步骤S25，标识模块207将该存取文件所对应的循序存取标记标识为是循序存取任务的标记，该流程结束。
本发明循序存取侦测系统及方法，通过采用二叉查找树及LRU列表数据结构的方法来建立列表中每个结点间的联系，这样列表具有二叉查找树及LRU列表两种数据结构，故不需要以指针等方式再去进行搜寻列表中各个结点的连结，因此结点间可快速的互相参照，提高了搜寻效率，减少NANDflash的扇区的写入次数，便可节省大量的逐笔统计所需的时间。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种循序存取侦测系统，该系统包括：
判断模块，用于当储存型快闪记忆体磁盘NAND flash端收到某个存取文件的一个存取单元时，判断所述存取单元所对应的存取文件是否为连续存取文件；
标识模块，用于当所述存取单元所对应的存取文件是连续存取文件时，将该存取文件所对应的循序存取标记标识为是循序存取任务的标记，其特征在于，该系统还包括：
所述查找模块，用于当LRU的列表中存在与所述存取单元相连续的存取单元时，将与所述存取单元相连续的存取单元在所述列表中所在结点记为第一结点，并在所述列表中查找数值与所述存取单元的编号相同的结点，将该结点记为第四结点；
所述记录模块，还用于记录所述第一结点及所述第四结点所对应的累加连续存取次数；
所述更新模块，还用于将所述第一结点的数值更新为所述存取单元的编号；
所述移动模块，还用于移动所述第一结点在所述列表的LRU列表数据结构中的位置使第一结点排在所述列表的LRU列表数据结构的最前面；
所述重排模块，还用于根据二叉查找树的特点及所更新后的第一结点的数值重排所述列表的二叉查找树数据结构；
所述累加模块，还用于将所述存取单元的存取的一次次数及所记录的第四结点所对应的累加连续存取次数累加到所记录的第一结点所对应的累加连续存取次数上以更新第一结点所对应的累加连续存取次数。
2.如权利要求1所述的循序存取侦测系统，其特征在于，所述标识模块，还用于当所述存取单元所对应的存取文件不是连续存取文件时，将该存取文件所对应的循序存取标记标识为是不循序存取任务的标记。
3.如权利要求1所述的循序存取侦测系统，其特征在于，所述记录模块，还用于当在所述列表中没有查找到数值与所述存取单元的编号相同的结点时，记录第四结点的累加连续存取次数为0。
4.如权利要求1所述的循序存取侦测系统，其特征在于，所述重排模块，还用于当所述列表中存在第四结点时，先删除所述第四结点，再重排所述列表的二叉查找树数据结构。
5.如权利要求1所述的循序存取侦测系统，其特征在于，所述判断模块根据所更新的第一结点或者所更新的第二结点所对应的累加连续存取次数是否高于预设值来判断所述存取单元所对应的存取文件是否为连续存取文件。
6.一种循序存取侦测方法，该方法包括：
判断步骤，当储存型快闪记忆体磁盘NAND flash端收到某个存取文件的一个存取单元时，判断所述存取单元所对应的存取文件是否为连续存取文件；
标识步骤一，当所述存取单元所对应的存取文件是连续存取文件时，将该存取文件所对应的循序存取标记标识为是循序存取任务的标记，其特征在于，该方法还包括：
查找步骤二，当LRU的列表中存在与所述存取单元相连续的存取单元时，将与所述存取单元相连续的存取单元在所述列表中所在结点记为第一结点，并在所述列表中查找数值与所述存取单元的编号相同的结点，将该结点记为第四结点；
记录步骤，记录所述第一结点及所述第四结点所对应的累加连续存取次数；
更新步骤，将所述第一结点的数值更新为所述存取单元的编号；
移动步骤，移动所述第一结点在所述列表的LRU列表数据结构中的位置使第一结点排在所述列表的LRU列表数据结构的最前面；
重排步骤，根据二叉查找树的特点及所更新后的第一结点的数值重排所述列表的二叉查找树数据结构；
累加步骤，将所述存取单元的存取的一次次数及所记录的第四结点所对应的累加连续存取次数累加到所记录的第一结点所对应的累加连续存取次数上以更新第一结点所对应的累加连续存取次数。
7.如权利要求6所述的循序存取侦测方法，其特征在于，该方法还包括：
标识步骤，当所述存取单元所对应的存取文件不是连续存取文件时，将该存取文件所对应的循序存取标记标识为是不循序存取任务的标记。
8.如权利要求6所述的循序存取侦测方法，其特征在于，在所述记录步骤中，当在所述列表中没有查找到数值与所述存取单元的编号相同的结点时，记录第四结点的累加连续存取次数为0。
9.如权利要求6所述的循序存取侦测方法，其特征在于，在所述重排步骤中，当所述列表中存在第四结点时，先删除所述第四结点，再重排所述列表的二叉查找树数据结构。
10.如权利要求6所述的循序存取侦测方法，其特征在于，在所述判断步骤中根据所更新的第一结点或者所更新的第二结点所对应的累加连续存取次数是否高于预设值来判断所述存取单元所对应的存取文件是否为连续存取文件。
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