CN111045604B - 一种基于nvram的小文件读写加速方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于NVRAM的小文件读写加速方法，包括在存储主机中执行以下步骤：响应于从应用主机接收到应用程序写申请，将写申请产生的若干小文件在内存中定长聚合成定长大文件，并将定长大文件写入写缓存加速区的第一NVRAM；第一NVRAM将定长大文件下刷到磁盘；响应于从应用主机接收到应用程序读申请，将读申请涉及的小文件所在的定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM；将小文件所在的定长大文件预读到内存中拆分，并将拆分后的小文件发送到应用主机。本发明还公开了一种计算机设备。本发明提出的基于NVRAM的小文件读写加速方法和设备通过对小文件写入的顺序整合和读写通过NVRAM分别分区进行加速，大幅提高了对于海量小文件读写场景的访问速度。
Description
技术领域
本发明涉及数据存储领域，更具体地，特别是指一种基于NVRAM的小文件读写加速方法和设备。
背景技术
在大数据时代，海量小文件的读写滞后严重影响了业务，小文件的读写由于次数过多，严重影响了存储整体的性能。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种基于NVRAM的小文件读写加速方法和设备，在写入小文件时将不定长的小文件在CPU和内存进行整合，然后通过将整合后的大文件写入NVRAM，写入NVRAM即完成写返回，后续数据根据策略陆续下刷磁盘，使得小文件写入速度将得到大幅提高。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种基于NVRAM的小文件读写加速方法，包括在存储主机中执行如下步骤：响应于从应用主机接收到应用程序写申请，将写申请产生的若干小文件在内存中定长聚合成定长大文件，并将定长大文件写入写缓存加速区的第一NVRAM；第一NVRAM将定长大文件下刷到磁盘；响应于从应用主机接收到应用程序读申请，将读申请涉及的小文件所在的定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM；将小文件所在的定长大文件预读到内存中拆分，并将拆分后的小文件发送到应用主机。
在本发明的基于NVRAM的小文件读写加速方法的一些实施方式中，响应于从应用主机接收到应用程序写申请，将写申请产生的若干小文件在内存中定长聚合成定长大文件，并将定长大文件写入写缓存加速区的第一NVRAM还包括：CPU通过算法将若干小文件定长聚合成大小为4M的定长大文件，该算法根据就近原则，将大小相近的小文件组合成小文件块，将大小相近的小文件块组合成大文件块，直到组合的大文件块大小达到4M，完成4M的定长大文件的聚合。
在本发明的基于NVRAM的小文件读写加速方法的一些实施方式中，方法还包括：响应于将定长大文件写入写缓存加速区的第一NVRAM，向应用主机反馈写完成信号。
在本发明的基于NVRAM的小文件读写加速方法的一些实施方式中，第一NVRAM将定长大文件下刷到磁盘还包括：根据所述定长大文件写入时间以及设置策略，将定长大文件设置为定期下刷到磁盘。
在本发明的基于NVRAM的小文件读写加速方法的一些实施方式中，将读申请涉及的小文件所在的定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM还包括：响应于存储主机从缓存中命中小文件，将小文件所在的定长大文件从磁盘预读到第二NVRAM。
在本发明的基于NVRAM的小文件读写加速方法的一些实施方式中，将读申请涉及的小文件所在的定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM还包括：响应于存储主机从内存或第二NVRAM命中小文件，向应用主机反馈读完成信号。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：响应于从应用主机接收到应用程序写申请，将写申请产生的若干小文件在内存中定长聚合成定长大文件，并将定长大文件写入写缓存加速区的第一NVRAM；第一NVRAM将定长大文件下刷到磁盘；响应于从应用主机接收到应用程序读申请，将读申请涉及的小文件所在的定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM；将小文件所在的定长大文件预读到内存中拆分，并将拆分后的小文件发送到应用主机。
在本发明的计算机设备的一些实施方式中，步骤还包括：响应于将定长大文件写入写缓存加速区的第一NVRAM，向应用主机反馈写完成信号。
在本发明的计算机设备的一些实施方式中，将读申请涉及的小文件所在的定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM还包括：响应于存储主机从缓存中命中小文件，将小文件所在的定长大文件从磁盘预读到第二NVRAM。
在本发明的计算机设备的一些实施方式中，将读申请涉及的小文件所在的定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM还包括：响应于存储主机从内存或第二NVRAM命中小文件，向应用主机反馈读完成信号。
本发明具有以下有益技术效果：本发明通过对小文件写入的顺序整合和读写通过NVRAM分别分区进行加速，大幅提高了对于海量小文件读写场景的访问速度。
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实施例。
图1为本发明提供的基于NVRAM的小文件读写加速方法的实施例的示意图；
图2为本发明提供的基于NVRAM的小文件读写加速方法的实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种基于NVRAM的小文件9读写加速方法的实施例。图1示出的是本发明提供的基于NVRAM的小文件9读写加速方法的实施例的示意图。图2示出的是本发明提供的基于NVRAM的小文件9读写加速方法的实施例的结构框图。如图1和图2所示，本发明实施例包括在存储主机2中执行如下步骤：
S100、响应于从应用主机1接收到应用程序3写申请，将该写申请产生的若干小文件9在内存5中定长聚合成定长大文件10，并将定长大文件10写入写缓存加速区的第一NVRAM6；
S200、第一NVRAM6将定长大文件10下刷到磁盘8；
S300、响应于从应用主机1接收到应用程序3读申请，将读申请涉及的小文件9所在的定长大文件10提取到读缓存加速区的第二NVRAM7；
S400、将小文件9所在的定长大文件10预读到内存5中拆分，并将拆分后的小文件9发送到应用主机1。
在本发明的一些实施例中，在存储主机2分配两个NVRAM（Nonvolatile RAM，非易失性缓存）分区，即第一NVRAM6和第二NVRAM7，分别用于写缓存加速区、读缓存加速区。应用主机1小文件9写加速主要包括以下几个步骤：应用程序3产生大量不定长的小文件9写申请，写申请被发送进入client host（应用主机）操作系统4；client host将写申请发往storage server（存储主机）；storage server将小文件9进行定长合并整理为大文件10；经过合并后的大文件10写入第一NVRAM6写加速区；写入到第一NVRAM6的数据根据设置策略自动下刷到后端的磁盘8，写入到第一NVRAM6的数据根据设置策略下刷到后端的磁盘8，以便不影响前端响应速度。应用主机1小文件9读加速主要包括以下几个步骤：应用程序3产生小文件9读申请，读申请被发送进入client host操作系统4；client host将读申请发往storage server；storage server将小文件9所在聚合文件块（定长大文件）提取到第二NVRAM7，CPU将聚合文件块整个预读到内存5中拆分，应用直接从内存5访问小文件9，小文件9读得到极大优化。其中，如图2所示，写路径11和读路径12通过箭头的形状进行区分。
根据本发明的基于NVRAM的小文件9读写加速方法的一些实施方式，响应于从应用主机1接收到的应用程序3写申请，将写申请产生的若干小文件9在内存5中定长聚合成定长大文件10，并将定长大文件10写入写缓存加速区的第一NVRAM6还包括：CPU通过算法将若干小文件9定长聚合成大小为4M的定长大文件10，该算法根据就近原则，将大小相近的小文件9组合成小文件块，将大小相近的小文件块组合成大文件块，直到组合的大文件块大小达到4M，完成4M的定长大文件10的聚合。通过算法对海量的小文件9进行定长聚合，storageserver主机CPU和RAM内存5对小文件9进行定长合并整理为4M大文件10。
根据本发明的基于NVRAM的小文件9读写加速方法的一些实施方式，方法还包括：响应于将定长大文件10写入写缓存加速区的第一NVRAM6，向应用主机1反馈写完成信号。RAM（Random Access Memory，随机存储器）断电数据丢失，而NVRAM（Nonvolatile RAM，非易失性缓存）断电数据不丢失，完成第一NVRAM6的写后，立即向前端主机返回写Ack（Acknowledgement，写返回确认），应用主机1收到写完成信号后即写完成。
根据本发明的基于NVRAM的小文件9读写加速方法的一些实施方式，第一NVRAM6将定长大文件10下刷到磁盘8还包括：根据所述定长大文件写入时间以及设置策略，将定长大文件10设置为定期下刷到磁盘8。第一NVRAM6中的定长大文件10根据写入时间，根据设置策略定期下刷到磁盘8，完成数据的最终存储。
根据本发明的基于NVRAM的小文件9读写加速方法的一些实施方式，将读申请涉及的小文件9所在的定长大文件10提取到读缓存加速区的第二NVRAM7还包括：响应于存储主机2从缓存中命中小文件9，将小文件9所在的定长大文件10从磁盘8预读到第二NVRAM7。storage server在RAM内存5和NVRAM检查是否命中，若为从缓存命中，从磁盘8读取小文件9所在的4M文件块，全部预读到第二NVRAM7。
根据本发明的基于NVRAM的小文件9读写加速方法的一些实施方式，将读申请涉及的小文件9所在的定长大文件10提取到读缓存加速区的第二NVRAM7还包括：响应于存储主机2从内存5或第二NVRAM7命中小文件9，向应用主机1反馈读完成信号。storage server在RAM内存5和NVRAM检查是否命中，若命中返回读ack。将文件块预读到第二NVRAM7，预读文件读取的几率较大，可大幅提高相关读操作的读命中率。
需要特别指出的是，上述基于NVRAM的小文件9读写加速方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于基于NVRAM的小文件9读写加速方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：
S100、响应于从应用主机1接收到应用程序3写申请，将写申请产生的若干小文件9在内存中定长聚合成定长大文件10，并将定长大文件10写入写缓存加速区的第一NVRAM6；
S200、第一NVRAM6将定长大文件10下刷到磁盘8；
S300、响应于从应用主机1接收到应用程序3读申请，将读申请涉及的小文件9所在的定长大文件10提取到读缓存加速区的第二NVRAM7；
S400、将小文件9所在的定长大文件10预读到内存5中拆分，并将拆分后的小文件9发送到应用主机1。
根据本发明的计算机设备的一些实施方式，步骤还包括：响应于将定长大文件10写入写缓存加速区的第一NVRAM6，向应用主机1反馈写完成信号。
根据本发明的计算机设备的一些实施方式，将读申请涉及的小文件9所在的定长大文件10提取到读缓存加速区的第二NVRAM7还包括：响应于存储主机2从缓存中命中小文件9，将小文件9所在的定长大文件10从磁盘8预读到第二NVRAM7。
根据本发明的计算机设备的一些实施方式，将读申请涉及的小文件9所在的定长大文件10提取到读缓存加速区的第二NVRAM7还包括：响应于存储主机2从内存5或第二NVRAM7命中小文件9，向应用主机1反馈读完成信号。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，基于NVRAM的小文件读写加速方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（ROM）或随机存储记忆体（RAM）等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
此外，应该明白的是，本文的计算机可读存储介质（例如，存储器）可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦写可编程ROM（EEPROM）或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器（RAM），该RAM可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，RAM可以以多种形式获得，比如同步RAM（DRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据速率SDRAM（DDRSDRAM）、增强SDRAM（ESDRAM）、同步链路DRAM（SLDRAM）、以及直接Rambus RAM（DRRAM）。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。
结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。
在一个或多个示例性设计中，功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路（DSL）或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘（CD）、激光盘、光盘、数字多功能盘（DVD）、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围（包括权利要求）被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于NVRAM的小文件读写加速方法，其特征在于，所述方法包括在存储主机中执行以下步骤：
响应于从应用主机接收到应用程序写申请，将所述写申请产生的若干小文件在内存中定长聚合成定长大文件，并将所述定长大文件写入写缓存加速区的第一NVRAM；
所述第一NVRAM将所述定长大文件下刷到磁盘；
响应于从应用主机接收到应用程序读申请，将所述读申请涉及的小文件所在的所述定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM；
将所述小文件所在的所述定长大文件预读到所述内存中拆分，并将拆分后的所述小文件发送到所述应用主机。
2.根据权利要求1所述的基于NVRAM的小文件读写加速方法，其特征在于，所述响应于从应用主机接收到应用程序写申请，将所述写申请产生的若干小文件在内存中定长聚合成定长大文件，并将所述定长大文件写入写缓存加速区的第一NVRAM还包括：
CPU通过算法将若干所述小文件定长聚合成大小为4M的定长大文件，所述算法根据就近原则，将大小相近的所述小文件组合成小文件块，将大小相近的所述小文件块组合成大文件块，直到组合的所述大文件块大小达到4M，完成所述4M的定长大文件的聚合。
3.根据权利要求1所述的基于NVRAM的小文件读写加速方法，其特征在于，所述方法还包括：
响应于将所述定长大文件写入写缓存加速区的第一NVRAM，向所述应用主机反馈写完成信号。
4.根据权利要求1所述的基于NVRAM的小文件读写加速方法，其特征在于，所述第一NVRAM将所述定长大文件下刷到磁盘还包括：
根据所述定长大文件写入时间以及设置策略，将所述定长大文件设置为定期下刷到所述磁盘。
5.根据权利要求1所述的基于NVRAM的小文件读写加速方法，其特征在于，将所述读申请涉及的小文件所在的所述定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM还包括：
响应于所述存储主机从缓存中命中所述小文件，将所述小文件所在的所述定长大文件从所述磁盘预读到所述第二NVRAM。
6.根据权利要求1所述的基于NVRAM的小文件读写加速方法，其特征在于，将所述读申请涉及的小文件所在的所述定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM还包括：
响应于所述存储主机从所述内存或所述第二NVRAM命中所述小文件，向所述应用主机反馈读完成信号。
7.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现以下步骤：
响应于从应用主机接收到应用程序写申请，将所述写申请产生的若干小文件在内存中定长聚合成定长大文件，并将所述定长大文件写入写缓存加速区的第一NVRAM；
所述第一NVRAM将所述定长大文件下刷到磁盘；
响应于从应用主机接收到应用程序读申请，将所述读申请涉及的小文件所在的所述定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM；
将所述小文件所在的所述定长大文件预读到所述内存中拆分，并将拆分后的所述小文件发送到所述应用主机。
8.根据权利要求7所述的计算机设备，其特征在于，还包括：响应于将所述定长大文件写入写缓存加速区的第一NVRAM，向所述应用主机反馈写完成信号。
9.根据权利要求7所述的计算机设备，其特征在于，将所述读申请涉及的小文件所在的所述定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM还包括：
响应于所述计算机设备从缓存中命中所述小文件，将所述小文件所在的所述定长大文件从所述磁盘预读到所述第二NVRAM。
10.根据权利要求7所述的计算机设备，其特征在于，将所述读申请涉及的小文件所在的所述定长大文件提取到读缓存加速区的第二NVRAM还包括：
响应于所述计算机设备从所述内存或所述第二NVRAM命中所述小文件，向所述应用主机反馈读完成信号。
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