CN108647151B - 一种全闪系统元数据落盘方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全闪系统元数据落盘方法，包括：当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点；将待落盘节点以B+树的形式进行落盘；记录待落盘节点的落盘地址，B+树中的节点为存储元数据的节点。应用本发明实施例所提供的技术方案，使得存储有元数据的待落盘节点按顺序进行落盘，在保证落盘效率的同时，较大地提升了元数据的读取效率，提升了全闪系统的性能，提升了用户体验。本发明还公开了一种全闪系统元数据落盘装置、设备及存储介质，具有相应技术效果。

Description

一种全闪系统元数据落盘方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及磁盘技术领域，特别是涉及一种全闪系统元数据落盘方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着磁盘技术的发展，SSD硬盘越来越普遍，SSD硬盘与传统的硬盘相比，其容量和访问速度都得到了较大的提高。SSD硬盘的读写方式与传统硬盘有很大的不同，全闪系统SSA的后端磁盘全部采用的SSD硬盘，全闪系统需要操作大量的元数据，对落到SSD硬盘的元数据读取和将元数据落入到SSD硬盘的效率直接影响全闪系统的性能。
现有技术中元数据落盘是直接将元数据落入到SSD硬盘，当需要从SSD硬盘中读取已落盘的元数据时，需要对SSD硬盘中的元数据进行挨个认证是否为需要读取的元数据，元数据读取耗费时间长，对全闪系统的性能影响较大，用户体验差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种全闪系统元数据落盘方法，所述方法包括：
当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点；
将所述待落盘节点以B+树的形式进行落盘；
记录所述待落盘节点的落盘地址；
其中，所述B+树中的节点为存储元数据的节点。
在本发明的一种具体实施方式中，所述将所述待落盘节点以B+树的形式进行落盘，包括：
判断是否存在所述目标B+树的已落盘节点构成的落盘B+树；
若是，则读取所述落盘B+树中待合并的节点分支；将所述待落盘节点与所述节点分支合并，获得待落盘节点分支；将所述待落盘节点分支落盘到所述落盘B+树；
若否，则将所述待落盘节点组合成新B+树进行落盘。
在本发明的一种具体实施方式中，所述确定目标B+树中存储有元数据的待落盘节点，包括：
按照访问频率的高低顺序将目标B+树中的节点进行排序；
将访问频率低于预设访问频率阈值的节点确定为待落盘节点。
在本发明的一种具体实施方式中，还包括：
在所述待落盘节点落盘成功后，将所述待落盘节点分支或所述待落盘节点删除。
在本发明的一种具体实施方式中，在所述将所述待落盘节点分支或所述待落盘节点删除之后，还包括：
向对端服务器发送删除所述待落盘节点的删除指令。
一种全闪系统元数据落盘装置，所述装置包括：
待落盘节点确定模块，用于当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点；
节点落盘模块，用于将所述待落盘节点以B+树的形式进行落盘；
地址记录模块，用于记录所述待落盘节点的落盘地址；
其中，所述B+树中的节点为存储元数据的节点。
在本发明的一种具体实施方式中，所述节点落盘模块包括：
判断子模块，用于判断是否存在所述目标B+树的已落盘节点构成的落盘B+树；
第一节点落盘子模块，用于当存在落盘B+树时，读取所述落盘B+树中待合并的节点分支；将所述待落盘节点与所述节点分支合并，获得待落盘节点分支；将所述待落盘节点分支落盘到所述落盘B+树；
第二节点落盘子模块，用于将所述待落盘节点组合成新B+树进行落盘。
在本发明的一种具体实施方式中，所述待落盘节点确定模块，包括：
排序子模块，用于按照访问频率的高低顺序将目标B+树中的节点进行排序；
待落盘节点确定子模块，将访问频率低于预设访问频率阈值的节点确定为待落盘节点。
一种全闪系统元数据落盘设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前所述全闪系统元数据落盘方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述全闪系统元数据落盘方法的步骤。
应用本发明实施例所提供的技术方案，当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点，将待落盘节点以B+树的形式进行落盘，记录待落盘节点的落盘地址，B+树中的节点为存储元数据的节点。通过当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点，将待落盘节点以B+树的形式进行落盘，并记录待落盘节点的落盘地址，使得存储有元数据的待落盘节点按顺序进行落盘，在保证落盘效率的同时，较大地提升了元数据的读取效率，提升了全闪系统的性能，提升了用户体验。
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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例中一种全闪系统元数据落盘方法的实施流程图；
图2为本发明实施例中一种全闪系统元数据落盘装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中一种全闪系统元数据落盘设备的结构框图。
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。
参见图1，为本发明实施例中一种全闪系统元数据落盘方法的实施流程图，该方法可以包括以下步骤：
S101：当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点。
当存在新的IO到达非易失性的数据缓存User Data Cache时，会产生相应的元数据，并需要将元数据写入到服务器的非易失性的元数据缓存Meta DataCache，利用B+树结构，以vdisk为单位将元数据组成一棵B+树。由于元数据缓存的缓存空间是有限的，当元数据缓存的缓存空间比较小时，需要对元数据缓存中的元数据进行落盘处理，并且落盘时可以以存储元数据的节点node也即grain为单位进行落盘，节点的大小可以设定为8K。可以预先设定元数据落盘阈值，当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，在易失性的元数据树的合并及查询加速的缓存Page Cache中查询LRU列表，确定目标B+树中的待落盘节点。
在B+树创建时，可以指定B+树的所属owner服务器，当确定出待落盘节点后，可以判断待落盘节点所在的服务器是否为指定的owner服务器，如果是，则利用待落盘节点所在的服务器进行后续操作，如果不是，则可以将待落盘节点发送给其owner服务器，利用待落盘节点的owner服务器进行后续的操作，保证元数据的完整性和安全性。
当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值，并确定目标B+树中的待落盘节点后，该目标B+树将会被锁定，不能进行元数据的写入操作，在这种情况下，可以创建一棵新树，将目标B+树的非叶子节点复制给新创建的树，在新树上进行元数据的写操作。
S102：将待落盘节点以B+树的形式进行落盘。
当确定出待落盘节点后，可以将待落盘节点以B+树的形式进行落盘，使得落盘后的节点有顺序地在SSD硬盘中存储，方便读取时的快速查找。
S103：记录待落盘节点的落盘地址。
将待落盘节点落盘成功后，可以记录落盘到SSD硬盘的落盘地址，并可以将落盘地址返回给新创建的复制有目标B+树的非叶子节点的新树。当用户需要读取已落盘的节点中的元数据时，方便用户利用该落盘地址进行元数据查找读取。
应用本发明实施例所提供的方法，当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点，将待落盘节点以B+树的形式进行落盘，记录待落盘节点的落盘地址，B+树中的节点为存储元数据的节点。通过当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点，将待落盘节点以B+树的形式进行落盘，并记录待落盘节点的落盘地址，使得存储有元数据的待落盘节点按顺序进行落盘，在保证落盘效率的同时，较大地提升了元数据的读取效率，提升了全闪系统的性能，提升了用户体验。
在本发明的一种具体实施方式中，步骤S102可以包括以下步骤：
步骤一：判断是否存在目标B+树的已落盘节点构成的落盘B+树，若是，则执行步骤二，若否，则执行步骤三；
步骤二：读取落盘B+树中待合并的节点分支；将待落盘节点与节点分支合并，获得待落盘节点分支；将待落盘节点分支落盘到落盘B+树；
步骤三：将待落盘节点组合成新B+树进行落盘。
为方便描述，可以将上述三个步骤结合起来进行说明。
当确定出待落盘节点后，可以判断目标B+树是否存在已落盘的B+树，若存在已落盘的B+树，则说明目标B+树进行过节点落盘操作，SSD硬盘中存储有目标B+树的已落盘节点构成的落盘B+树，在这种情况下，系统会自动分配该落盘B+树中与待落盘节点进行合并的待合并的节点分支，因此可以通过用以排列节点和下刷节点的元数据下层LSA即LogStruct Architecture读取落盘B+树中待合并的节点分支，将待合并的节点分支读取到元数据树的合并及查询加速的缓存中，将目标B+树的待落盘节点写入到元数据树的合并及查询加速的缓存，将待落盘节点与读取到的落盘B+树中待合并的节点分支进行合并，使得多水平level元数据进行合并操作，获得合并后的待落盘节点分支，并将待落盘节点分支落盘到落盘B+树，使得落盘后的节点有顺序地在SSD硬盘中存储，方便读取时的快速查找。
若不存在已落盘的B+树，则说明目标B+树没有进行过节点落盘操作，SSD硬盘中不存在目标B+树的已落盘节点构成的落盘B+树，在这种情况下，可以将待落盘节点组合成一棵新的B+树，落盘节点以B+树的形式进行落盘，使得落盘后的节点有顺序地在SSD硬盘中存储，方便读取时的快速查找。
在本发明的一种具体实施方式中，确定目标B+树中存储有元数据的待落盘节点，可以包括以下步骤：
步骤一：按照访问频率的高低顺序将目标B+树中的节点进行排序；
步骤二：将访问频率低于预设访问频率阈值的节点确定为待落盘节点。
为方便描述，可以将上述两个步骤结合起来进行说明。
在易失性的元数据树的合并及查询加速的缓存中查询LRU列表，访问频率低的B+树即为目标B+树，LRU列表中存储的目标B+树的节点可以按照访问频率的高低顺序进行排序，可以预先设定访问频率阈值，当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，可以将访问频率低于预设访问频率阈值的节点确定为待落盘节点。在这种情况下，可以避免将存有元数据的节点落盘释放内存时，将访问频率比较高的节点落盘到SSD硬盘中。
在本发明的一种具体实施方式中，该方法还可以包括以下步骤：
在待落盘节点落盘成功后，将待落盘节点分支或待落盘节点删除。
当确定存在目标B+树的已落盘节点构成的落盘B+树时，在判断待落盘节点落盘成功后，可以将待落盘节点和落盘B+树中待合并的节点分支合并成的待落盘节点分支删除。当确定不存在目标B+树的已落盘节点构成的落盘B+树时，在判断待落盘节点落盘成功后，可以将待落盘节点删除。从而释放内存空间，方便新的元数据写入。
在本发明的一种具体实施方式中，在将待落盘节点分支或待落盘节点删除之后，该方法还可以包括以下步骤：
向对端服务器发送删除待落盘节点的删除指令。
为保证元数据的安全性，系统一般为双服务器镜像，当owner服务器将待落盘节点分支或待落盘节点删除之后，可以向对端服务器发送删除待落盘节点的删除指令，对端服务器接收到删除指令后，将待落盘节点删除，保证对端服务器与owner服务器元数据的一致性，当owner服务器异常或故障时，可以由对端控制器接替owner服务器，保证元数据不会丢失。
相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种全闪系统元数据落盘装置，下文描述的一种全闪系统元数据落盘装置与上文描述的一种全闪系统元数据落盘方法可相互对应参照。
参见图2，为本发明实施例中一种全闪系统元数据落盘装置的结构示意图，该装置可以包括：
待落盘节点确定模块201，用于当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点；
节点落盘模块202，用于将待落盘节点以B+树的形式进行落盘；
地址记录模块203，用于记录待落盘节点的落盘地址；
其中，B+树中的节点为存储元数据的节点。
应用本发明实施例所提供的装置，当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点，将待落盘节点以B+树的形式进行落盘，记录待落盘节点的落盘地址，B+树中的节点为存储元数据的节点。通过当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点，将待落盘节点以B+树的形式进行落盘，并记录待落盘节点的落盘地址，使得存储有元数据的待落盘节点按顺序进行落盘，在保证落盘效率的同时，较大地提升了元数据的读取效率，提升了全闪系统的性能，提升了用户体验。
在本发明的一种具体实施方式中，节点落盘模块202包括：
判断子模块，用于判断是否存在目标B+树的已落盘节点构成的落盘B+树；
第一节点落盘子模块，用于当存在落盘B+树时，读取落盘B+树中待合并的节点分支；将待落盘节点与节点分支合并，获得待落盘节点分支；将待落盘节点分支落盘到落盘B+树；
第二节点落盘子模块，用于将待落盘节点组合成新B+树进行落盘。
在本发明的一种具体实施方式中，待落盘节点确定模块201，包括：
排序子模块，用于按照访问频率的高低顺序将目标B+树中的节点进行排序；
待落盘节点确定子模块，将访问频率低于预设访问频率阈值的节点确定为待落盘节点。
在本发明的一种具体实施方式中，该装置还可以包括：
节点删除模块，用于在待落盘节点落盘成功后，将待落盘节点分支或待落盘节点删除。
在本发明的一种具体实施方式中，该装置还可以包括：
命令发送模块，用于在将待落盘节点分支或待落盘节点删除之后，向对端服务器发送删除待落盘节点的删除指令。
相应于上面的方法实施例，请参考图3，图3为本发明实施例中一种全闪系统元数据落盘设备的结构框图，该设备可以包括：
存储器301，用于存储计算机程序；
处理器302，用于执行上述存储器301存储的计算机程序时可实现如下步骤：
当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点，将待落盘节点以B+树的形式进行落盘，记录待落盘节点的落盘地址，B+树中的节点为存储元数据的节点。
对于本发明提供的设备的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。
相应于上面的方法实施例，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时可实现如下步骤：
当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点，将待落盘节点以B+树的形式进行落盘，记录待落盘节点的落盘地址，B+树中的节点为存储元数据的节点。
该计算机可读存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对于本发明提供的计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不做赘述。
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、设备及计算机可读存储介质而言，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。
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技术方案及其核心思想。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)

1.一种全闪系统元数据落盘方法，其特征在于，所述方法包括：
当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点；
判断是否存在所述目标B+树的已落盘节点构成的落盘B+树；
若是，则读取所述落盘B+树中待合并的节点分支；将所述待落盘节点与所述节点分支合并，获得待落盘节点分支；将所述待落盘节点分支落盘到所述落盘B+树；
若否，则将所述待落盘节点组合成新B+树进行落盘；
记录所述待落盘节点的落盘地址；
其中，所述B+树中的节点为存储元数据的节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定目标B+树中的待落盘节点，包括：
按照访问频率的高低顺序将目标B+树中的节点进行排序；
将访问频率低于预设访问频率阈值的节点确定为待落盘节点。
3.根据权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述待落盘节点落盘成功后，将所述待落盘节点分支或所述待落盘节点删除。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述将所述待落盘节点分支或所述待落盘节点删除之后，还包括：
向对端服务器发送删除所述待落盘节点的删除指令。
5.一种全闪系统元数据落盘装置，其特征在于，所述装置包括：
待落盘节点确定模块，用于当内存中存储的元数据达到预设的元数据落盘阈值时，确定目标B+树中的待落盘节点；
节点落盘模块，用于判断是否存在所述目标B+树的已落盘节点构成的落盘B+树；若是，则读取所述落盘B+树中待合并的节点分支；将所述待落盘节点与所述节点分支合并，获得待落盘节点分支；将所述待落盘节点分支落盘到所述落盘B+树；若否，则将所述待落盘节点组合成新B+树进行落盘；
地址记录模块，用于记录所述待落盘节点的落盘地址；
其中，所述B+树中的节点为存储元数据的节点。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述待落盘节点确定模块，包括：
排序子模块，用于按照访问频率的高低顺序将目标B+树中的节点进行排序；
待落盘节点确定子模块，将访问频率低于预设访问频率阈值的节点确定为待落盘节点。
7.一种全闪系统元数据落盘设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述全闪系统元数据落盘方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述全闪系统元数据落盘方法的步骤。
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