CN109582244B - 一种元数据落盘方法、装置、终端及计算机可读存储介质 - Google Patents

一种元数据落盘方法、装置、终端及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种元数据落盘方法，包括：获取存储系统的写入压力值；将所述写入压力值与各预设压力区间进行比较，确定所述写入压力值所属预设压力区间；按照所述写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作；该方法通过存储系统的写入压力值来确定其对应的元数据落盘策略，从而最大限度的发挥存储系统的读写性能，且在此基础上保证了存储系统元数据落盘的可靠性。本发明还公开了一种元数据落盘装置、终端及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

一种元数据落盘方法、装置、终端及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及存储技术领域，特别涉及一种元数据落盘方法、装置、终端及计算机可读存储介质。
背景技术
元数据落盘是指将数据以持久化的形式写到磁盘上，以便当主机进行数据查询时，可以快速进行数据定位。通常落盘的数据结构是以B+tree或者类似的数据结构进行存储，以可以提高数据检索的效率。其中，B+Tree是一种常见的存储数据结构。
传统的元数据落盘通常可以分为两种情况。第一种情况是，当内存中的元数据达到一定阈值的时候进行下刷。但是这种情况带来的问题是频繁的落盘合并操作大量占用CPU，降低了存储系统的IO效率；第二种情况是，当内存中的元数据达到较大量的时候才进行下刷。但是这种情况带来的问题是对于掉电保护的要求比较高，因此需要提供更持久的备用电源对数据进行持久化，且这种方式也给数据保护带来了一定的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种元数据落盘方法、装置、终端及计算机可读存储介质，能够最大限度的发挥存储系统的读写性能，且在此基础上保证了存储系统元数据落盘的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种元数据落盘方法，包括：
获取存储系统的写入压力值；
将所述写入压力值与各预设压力区间进行比较，确定所述写入压力值所属预设压力区间；
按照所述写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作。
可选地，将所述写入压力值与各预设压力区间进行比较，确定所述写入压力值所属预设压力区间，包括：
将所述写入压力值与预设压力阈值进行比较；
当所述写入压力值超过所述预设压力阈值，则所述写入压力值属于第一预设压力区间；
当所述写入压力值未超过所述预设压力阈值，则所述写入压力值属于第二预设压力区间。
可选地，当所述写入压力值属于所述第一预设压力区间时，按照所述写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作，包括：
当内存中存储的元数据达到预设落盘阈值时，触发元数据落盘操作。
可选地，当所述写入压力值属于所述第二预设压力区间时，按照所述写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作，包括：
按照预设时间周期，触发所述元数据落盘操作。
本发明还提供一种元数据落盘装置，包括：
获取模块，用于获取存储系统的写入压力值；
比较模块，用于将所述写入压力值与各预设压力区间进行比较，确定所述写入压力值所属预设压力区间；
落盘模块，用于按照所述写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作。
可选地，所述比较模块，包括：
比较单元，用于将所述写入压力值与预设压力阈值进行比较；
区间确定单元，用于当所述写入压力值超过所述预设压力阈值，则所述写入压力值属于第一预设压力区间；当所述写入压力值未超过所述预设压力阈值，则所述写入压力值属于第二预设压力区间。
可选地，所述落盘模块，包括：
第一落盘单元，用于当内存中存储的元数据达到预设落盘阈值时，触发元数据落盘操作。
可选地，所述落盘模块，包括：
第二落盘单元，用于按照预设时间周期，触发所述元数据落盘操作。
本发明还提供一种终端，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上述所述元数据落盘方法的步骤。
本发明还提供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上述所述元数据落盘方法的步骤。
本发明所提供的元数据落盘方法，包括：获取存储系统的写入压力值；将所述写入压力值与各预设压力区间进行比较，确定所述写入压力值所属预设压力区间；按照所述写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作。
可见，该方法通过存储系统的写入压力值来确定其对应的元数据落盘策略，从而最大限度的发挥存储系统的读写性能，且在此基础上保证了存储系统元数据落盘的可靠性；本发明还提供了一种元数据落盘装置、终端及计算机可读存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的元数据落盘方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的元数据落盘装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
当主机下发IO请求的时候，元数据首先会以B+Tree的数据结构存放到内存中，但是由于存储系统内存大小的限制，以及元数据常驻内存在存储系统出现异常掉电等情况下可能会造成数据的丢失。所以当元数据在内存中达到一定阈值的时候，会触发落盘，将内存中的数据下刷到磁盘上。目前，相关技术中主要存在两种元数据落盘方式，具体方式如下：
第一种情况是，当内存中的元数据达到一定阈值(该阈值数据比较小)的时候进行下刷。但是为了保证在掉电的时候可以进行数据的持久化，所以内存中的数据不会太多(如当内存中的数据大于兆级别的时候就将数据进行合并下刷)，这样可以防止因为要下刷合并的数据太多，而导致在掉电保护时来不及进行持久化，最终造成数据损失。但是这种情况带来的问题是频繁的落盘合并操作大量占用CPU，降低了存储系统的IO效率。第二种情况是，当内存中的元数据达到较大量的时候才进行下刷(也就是说这种方式通过设置较大的阈值来判断是否需要进行元数据落盘操作)，这种情况下可以有效地避免频繁的合并下刷操作，大大提高存储系统的IO效率，但是较大的内存对于掉电保护的要求自然比较高，因此需要提供更持久的备用电源对数据进行持久化，且这种方式也给数据保护带来了一定的风险。
可见，无论哪种方式，都存在一定的问题，不能够既最大限度的发挥存储系统的读写性能(元数据落盘操作频繁占用大量CPU资源)，又保证存储系统元数据落盘的可靠性(较大量元数据一起落盘存在不能安全落盘的风险)。本实施例通过设置不同的元数据落盘策略来解决上述问题，从而最大限度的发挥存储系统的读写性能，且保证了存储系统元数据落盘的可靠性。具体请参考图1，图1为本发明实施例所提供的元数据落盘方法的流程图；该方法可以包括：
S101、获取存储系统的写入压力值。
本实施例中通过引入存储系统的写入压力值这一参数来优化元数据落盘方案，即元数据在落盘合并的过程中根据不同的写入压力采用不同的合并下刷策略，可以在保证元数据落盘效率的前提下(即保证元数据IO效率的前提下)，有效地提高存储系统元数据的可靠性。
本实施例中获取存储系统的写入压力值的过程可以按照预设周期执行，本实施例中并不限定步骤S101的执行周期，即不限定预设周期的具体数值。本实施例也不限定获取存储系统的写入压力值的具体方式，只要可以实现获取到存储系统的写入压力值即可。例如通过IO监测程序获取当前需要写入数据数量，进而根据当前需要写入数据数量，以及存储系统的写入能力来确定存储系统的写入压力值。
S102、将写入压力值与各预设压力区间进行比较，确定写入压力值所属预设压力区间。
S103、按照写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作。
本实施例中并不限定预设压力区间的数量，可以根据用户设置的元数据落盘策略的数量进行确定。此时每个预设压力区间会对应一个元数据落盘策略。本实施例中可以通过设置预设压力阈值来划分各个预设压力区间，例如当存在两个预设压力区间时，此时需要一个预设压力阈值来对写入压力值范围进行划分，得到两个预设压力区间，每个预设压力区间对应一个元数据落盘策略，按照对应的元数据落盘策略执行对应的元数据落盘操作。本实施例并不对每个预设压力区间对应的元数据落盘策略的具体内容进行限定，只要其存在不同的元数据落盘策略即可，其对应的元数据落盘策略要符合当前的存储系统的写入压力值的具体情况。
例如当此时存在三个预设压力区间时，第一预设压力区间对应的范围为大于第一压力阈值的范围，第二预设压力区间对应的范围为小于等于第一压力阈值且大于等于第二压力阈值的范围，第三预设压力区间对应的范围为小于第二压力阈值的范围；此时各个预设压力区间对应的元数据落盘策略可以是：第一预设压力区间按照第一预设落盘阈值触发元数据落盘操作。第二预设压力区间按照第二预设落盘阈值触发元数据落盘操作。第三预设压力区间按照设置的落盘周期触发元数据落盘操作。其中，第一预设落盘阈值大于第二预设落盘阈值。当此时存在两个个预设压力区间时，第一预设压力区间对应的范围为大于第一压力阈值的范围，第二预设压力区间对应的范围为小于等于第一压力阈值的范围；此时各个预设压力区间对应的元数据落盘策略可以是：第一预设压力区间按照第一预设落盘阈值触发元数据落盘操作。第二预设压力区间按照设置的落盘周期触发元数据落盘操作。当然，可以理解的是，本实施例中并不对第一压力阈值、第二压力阈值、第一预设落盘阈值、第二预设落盘阈值以及落盘周期的具体数值进行限定，用户可以根据实际应用场景以及存储系统硬件性能进行确定。
进一步，为了提高元数据落盘的效率，降低本实施例提供的元数据落盘方法的复杂性，本实施例中可以设置两个预设压力区间即可，对应存在两个元数据落盘策略。具体过程可以是：将写入压力值与各预设压力区间进行比较，确定写入压力值所属预设压力区间可以包括：将写入压力值与预设压力阈值进行比较；当写入压力值超过预设压力阈值，则写入压力值属于第一预设压力区间；当写入压力值未超过预设压力阈值，则写入压力值属于第二预设压力区间。当写入压力值属于第一预设压力区间时，按照写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作可以包括：当内存中存储的元数据达到预设落盘阈值时，触发元数据落盘操作。当写入压力值属于第二预设压力区间时，按照写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作可以包括：按照预设时间周期，触发元数据落盘操作。
本实施例中并不对预设压力阈值的具体数值进行限定，一般情况下可以将存储系统的写入压力比较大时对应的压力数值设置为预设压力阈值。本实施例也不对预设落盘阈值以及预设时间周期的具体数值进行限定。其中，预设落盘阈值为比较大的数值，原因是当落盘压力比较大的时候，当内存中的元数据达到比较大的落盘阈值的时候才进行合并下刷(避免增加新的落盘压力)，以保证存储系统的IO效率，避免元数据落盘操作频繁占用大量CPU资源。其中，预设时间周期可以是一个较小的时间周期，原因是当落盘压力比较小的情况下，设定一个预设时间周期(由于当前系统落盘压力小，所以可以及时对元数据进行落盘操作)，当达到预设时间周期的时候，即使内存中的元数据尚未达到阈值也进行下刷，以保证内存中原数据的可靠性(系统写入压力小，为了保证元数据可靠性，可以频繁执行元数据落盘操作)。
即本实施例中当系统压力比较大的时候，即写入数据特别多的时候，为了提高整体的IO效率，只有当内存中的元数据达到较大的阈值时才进行元数据的合并下刷，当存储系统的压力不是很大的时候，采用定时的方法也就是设置预设时间周期来进行合并下刷，即设定一个预设时间周期，当在预设时间周期内存储系统中内存的元数据虽然未达到阈值，但是仍执行元数据的合并下刷(即数据的持久化)，以保证元数据的数据可靠性。这样做既可以在存储系统比较繁忙的时候可以保证存储系统的IO效率，同时也可以在存储系统比较闲的时候有效提高元数据落盘的可靠性。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的元数据落盘方法，通过优化元数据落盘策略，即在不同的IO压力下采用不同的元数据落盘方式，从而最大限度的发挥存储系统的读写性能，且保证了存储系统元数据落盘的可靠性。
下面对本发明实施例提供的元数据落盘装置、终端及计算机可读存储介质进行介绍，下文描述的元数据落盘装置、终端及计算机可读存储介质与上文描述的元数据落盘方法可相互对应参照。
请参考图2，图2为本发明实施例所提供的元数据落盘装置的结构框图；该装置可以包括：
获取模块100，用于获取存储系统的写入压力值；
比较模块200，用于将写入压力值与各预设压力区间进行比较，确定写入压力值所属预设压力区间；
落盘模块300，用于按照写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作。
基于上述实施例，比较模块200可以包括：
比较单元，用于将写入压力值与预设压力阈值进行比较；
区间确定单元，用于当写入压力值超过预设压力阈值，则写入压力值属于第一预设压力区间；当写入压力值未超过预设压力阈值，则写入压力值属于第二预设压力区间。
基于上述实施例，落盘模块300可以包括：
第一落盘单元，用于当内存中存储的元数据达到预设落盘阈值时，触发元数据落盘操作。
第二落盘单元，用于按照预设时间周期，触发元数据落盘操作。
需要说明的是，基于上述任意实施例，装置可以是基于可编程逻辑器件实现的，可编程逻辑器件包括FPGA，CPLD，单片机，处理器等。这些可编程逻辑器件可以设置在存储系统中。
基于上述技术方案，本发明实施例提供的元数据落盘装置，该装置当落盘压力比较大的时候，当内存中的元数据达到比较大的落盘阈值的时候才进行合并下刷，以保证存储系统的IO效率；当落盘压力比较小的情况下，设定一个预设时间周期，当达到预设时间周期的时候，即使内存中的元数据尚未达到阈值也进行下刷，以保证内存中原数据的可靠性。即通过引入优化的元数据落盘方法，可以在保证元数据落盘效率的前提下，有效地提高存储系统元数据的可靠性。
本发明实施例还提供一种终端，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序时实现上述任意实施例所述的元数据落盘方法的步骤。如处理器执行计算机程序时实现获取存储系统的写入压力值；将所述写入压力值与各预设压力区间进行比较，确定所述写入压力值所属预设压力区间；按照所述写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作。本实施例中并不对终端进行限定，例如其可以是存储系统。
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实现上述任意实施例所述的元数据落盘方法的步骤。如计算机程序被处理器执行时实现获取存储系统的写入压力值；将所述写入压力值与各预设压力区间进行比较，确定所述写入压力值所属预设压力区间；按照所述写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作。
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。
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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同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元数据落盘方法、装置、终端及计算机可读存储介质进行了详细介绍。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 (4)

1.一种元数据落盘方法，其特征在于，包括：
按照预设周期获取存储系统的写入压力值；
将所述写入压力值与预设压力阈值进行比较；
当所述写入压力值超过所述预设压力阈值，则所述写入压力值属于第一预设压力区间；当所述写入压力值未超过所述预设压力阈值，则所述写入压力值属于第二预设压力区间；
当所述写入压力值属于所述第一预设压力区间时，当内存中存储的元数据达到预设落盘阈值时，触发元数据落盘操作；
当所述写入压力值属于所述第二预设压力区间时，按照预设时间周期，触发所述元数据落盘操作。
2.一种元数据落盘装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于按照预设周期获取存储系统的写入压力值；
比较模块，用于将所述写入压力值与各预设压力区间进行比较，确定所述写入压力值所属预设压力区间；
落盘模块，用于按照所述写入压力值所属预设压力区间对应的元数据落盘策略，执行元数据落盘操作；
其中所述比较模块，包括：
比较单元，用于将所述写入压力值与预设压力阈值进行比较；
区间确定单元，用于当所述写入压力值超过所述预设压力阈值，则所述写入压力值属于第一预设压力区间；当所述写入压力值未超过所述预设压力阈值，则所述写入压力值属于第二预设压力区间；
对应的，所述落盘模块，包括：
第一落盘单元，用于在所述写入压力值属于所述第一预设压力区间时，当内存中存储的元数据达到预设落盘阈值时，触发元数据落盘操作；
第二落盘单元，用于在所述写入压力值属于所述第二预设压力区间时，按照预设时间周期，触发所述元数据落盘操作。
3.一种终端，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所述元数据落盘方法的步骤。
4.一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所述元数据落盘方法的步骤。
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