CN111158601A - 一种缓存中的io数据下刷方法、系统及相关装置 - Google Patents

一种缓存中的io数据下刷方法、系统及相关装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种缓存中的IO数据下刷方法，包括：接收到IO请求时，判断缓存池是否满数据；若是，查找所述缓存池中读次数最小的目标IO请求；将所述目标IO请求所在的双向链表全部下刷至磁盘。本申请在缓存池中缓存数据满时，通过查找缓存池中读次数最小的IO，对该IO所在的双向链表的进行下刷磁盘的操作，可以出大量的缓存空间。不必反复进行缓存与磁盘的通信，提升读IO的缓存命中，进而提升系统性能。本申请还提供一种缓存中的IO数据下刷系统、计算机可读存储介质和服务器，具有上述有益效果。

Description

一种缓存中的IO数据下刷方法、系统及相关装置
技术领域
本申请涉及服务器领域，特别涉及一种缓存中的IO数据下刷方法、系统及相关装置。
背景技术
当前服务器中，在缓存数据已满需要替换时，通常缓存管理机制LRU是查找缓存数据IO的最近修改时间，把最长时间修改(读或者写)的IO替换掉，下刷到磁盘中。但是这种方式对持续写的IO应用场景下，对读缓存IO有影响，导致读IO很大概率被下刷到磁盘，导致读应用性能较差。
发明内容
本申请的目的是提供一种缓存中的IO数据下刷方法、系统、计算机可读存储介质和服务器，能够将IO请求批量下刷到磁盘。
为解决上述技术问题，本申请提供一种缓存中的IO数据下刷方法，具体技术方案如下：
接收到IO请求时，判断缓存池是否满数据；
若是，查找所述缓存池中读次数最小的目标IO请求；
将所述目标IO请求所在的双向链表全部下刷至磁盘；
其中，所述双向链表按照IO请求的读次数分级，每级双向链表包含对应的读次数阈值。
其中，包括：
若所述缓存池未满数据，判断所述IO请求是否存在于所述缓存池中；
若所述IO请求存在于所述缓存池中，确定所述IO请求对应的第一双向链表，并将所述第一双向链表中所述IO请求对应的IO读次数加1；
若所述IO请求不存在于所述缓存池中，将所述IO请求加入最小双向链表；其中，所述最小双向链表的读次数小于预设值。
其中，当所述第一双向链表中所述IO请求对应的IO读次数加1后不小于预设阈值时，还包括：
以所述预设阈值为界线将所述第一双向链表拆分成第一级双向链表和第二级双向链表；其中，所述第一级双向链表中各IO请求的IO读次数均小于所述预设阈值，所述第二级双向链表中各IO请求的IO读次数均大于或等于所述预设阈值。
其中，还包括：
在所述缓存池中创建所述双向链表。
本申请还提供一种缓存中的IO数据下刷系统，包括：
第一判断模块，用于接收到IO请求时，判断缓存池是否满数据；
查找模块，用于所述判断模块判断结果为是时，查找所述缓存池中读次数最小的目标IO请求；
下刷模块，用于将所述目标IO请求所在的双向链表全部下刷至磁盘；其中，所述双向链表按照IO请求的读次数分级，每级双向链表包含对应的读次数阈值。
其中，包括：
第二判断模块，用于所述判断模块判断结果为否时，判断所述IO请求是否存在于所述缓存池中；
第一IO请求处理模块，用于所述判断模块判断结果为是时，确定所述IO请求对应的第一双向链表，并将所述第一双向链表中所述IO请求对应的IO读次数加1；
第二IO请求处理模块，用于所述判断模块判断结果为否时，将所述IO请求加入最小双向链表；其中，所述最小双向链表的读次数小于预设值。
其中，还包括：
分组模块，用于当所述第一双向链表中所述IO请求对应的IO读次数加1后不小于预设阈值时，以所述预设阈值为界线将所述第一双向链表拆分成第一级双向链表和第二级双向链表；其中，所述第一级双向链表中各IO请求的IO读次数均小于所述预设阈值，所述第二级双向链表中各IO请求的IO读次数均大于或等于所述预设阈值。
其中，还包括：
链表组创建模块，用于在所述缓存池中创建所述双向链表。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，其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上所述的方法的步骤。
本申请还提供一种服务器，包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。
本申请提供一种缓存中的IO数据下刷方法，包括：接收到IO请求时，判断缓存池是否满数据；若是，查找所述缓存池中读次数最小的目标IO请求；将所述目标IO请求所在的双向链表全部下刷至磁盘。其中，所述双向链表按照IO请求的读次数分级，每级双向链表包含对应的读次数阈值。
本申请在缓存池中缓存数据满时，通过查找缓存池中读次数最小的IO，对该IO所在的双向链表的进行下刷磁盘的操作，可以出大量的缓存空间。不必反复进行缓存与磁盘的通信，提升读IO的缓存命中，进而提升系统性能。本申请还提供一种缓存中的IO数据下刷系统、计算机可读存储介质和服务器，具有上述有益效果，此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，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为本申请实施例所提供的一种缓存中的IO数据下刷方法的流程图；
图2为本申请实施例所提供的一种缓存中的IO数据下刷系统结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在存储系统中，缓存对系统的运行效率起着至关重要的作用，高效的缓存可以极大地提高系统运行的效率。所以自存储诞生以来，设计并实现一种高效的缓存管理机制，使之读命中率尽可能的高，是现代机器拥有高性能的必要条件。
标准I/O中缓存运作的一般流程如下：在写IO的请求下，存储系统会将接收到的前端主机IO写进缓存中(称为写缓存)，并立即返回响应给主机，这时对主机来说写IO就已经完成，主机可以发送下个IO请求，写缓存什么时候写进磁盘里，由操作系统决定。当存储系统收到读IO请求的时候，会先到缓存中查找需要的数据，如果在缓存找到了所需数据(称为读命中)就可以直接返回给主机端，如果没有找到，再到磁盘中读取，读取出的数据先放到缓存中，然后返回给主机。如何能让主机端读取的IO尽可能的都在缓存中命中，即保持高命中率，是高效缓存的关键，也是提升性能的关键。
在缓存数据已满需要替换时，通常缓存管理机制LRU是查找缓存数据IO的最近修改时间，把最长时间修改(读或者写)的IO替换掉，下刷到磁盘中。但是这种方式对持续写的IO应用场景下，对读缓存IO有影响，导致读IO很大概率被下刷到磁盘，使得读应用性能较差。
为解决上述问题，本申请提供一种缓存中的IO数据下刷方法，具体过程如下：
请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种缓存中的IO数据下刷方法的流程图，该方法包括：
S101：接收到IO请求时，判断缓存池是否满数据；若是，进入S102；
S102：查找缓存池中读次数最小的目标IO请求；
S103：将目标IO请求所在的双向链表全部下刷至磁盘。
在接收到IO请求时，先判断缓存池是否数据已满，如果是，此时查找缓存池中读次数最小的目标IO请求，而本申请中每个缓存池中的IO请求均存在对应的双向链表，因此，此时直接将目标IO请求所在的双向链表全部下刷至磁盘。
本申请实施例默认需要在缓存池中创建双向链表。双向链表也叫双链表，是链表的一种，它的每个数据结点中都有两个指针，分别指向直接后继和直接前驱。所以，从双向链表中的任意一个结点开始，都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。
其中，所述双向链表按照IO请求的读次数分级，每级双向链表包含对应的读次数阈值。即双向链表中包含了该链表中每个IO请求和对应的读次数。而不同的双向链表对应不同的读次数级别。在此对于分级标准不作限定，按照IO读次数进行实际划分，例如可以按照10的幂指数，即一级双向链表中的所有IO读次数均小于10，二级双向链表中的读次数均小于100……以此类推。
但需要注意的是，在此对于各级双向链表的生成方式不作限定。其可以直接在缓存池中生成，也可以根据IO请求的读次数实时生成。若是直接在缓存池中生成，则后续根据每个IO请求的实时读次数分配到对应的双向链表。若根据IO请求的读次数实时生成，除了第一级双向链表外，其余高级双向链表均在超出本级读次数时由双向链表分组得到。
本申请实施例在缓存池中缓存数据满时，通过查找缓存池中读次数最小的IO，对该IO所在的双向链表的进行下刷磁盘的操作，可以出大量的缓存空间。不必反复进行缓存与磁盘的通信，提升读IO的缓存命中，进而提升系统性能。
在上述实施例的基础上，作为优选的实施例，若在接收到IO请求时缓存池未满，此时还可以包括：
判断IO请求是否存在于缓存池中；
若IO请求存在于缓存池中，确定IO请求对应的第一双向链表，并将第一双向链表中IO请求对应的IO读次数加1；
若IO请求不存在于缓存池中，将IO请求加入最小双向链表；其中，最小双向链表的读次数小于预设值。
缓存池未满时，每当接收到IO请求，先判断该IO请求是否存在于缓存池中，若是，则说明该IO请求为多次读取的数据，且缓存池存在某个双向链表已经记录了该IO请求，同时意味着该IO请求对应的数据具有较高热度。此时确定该IO请求对应的第一双向链表，并将双向链表中IO请求对应的IO读次数加1。
进一步的，当第一双向链表中IO请求对应的IO读次数加1后不小于预设阈值时，可以以预设阈值为界线将第一双向链表拆分成第一级双向链表和第二级双向链表；其中，第一级双向链表中各IO请求的IO读次数均小于预设阈值，第二级双向链表中各IO请求的IO读次数均大于或等于预设阈值。
在此对于预设阈值不作限定，实际上，预设阈值一定程度上代表了数据的热度值。因此，双向链表是根据读次数划分级别。容易理解的是，不同级别间的双向链表的对应阈值也存在不同。
举例而言，缓存池中可以存在若干级别的双向链表，一级双向链表中均为读次数为100以下的IO请求，二级双向链表均为读次数在500以下的IO请求，三级双向链表均为读次数在1000以下的IO请求。则显然，三级双向链表中的IO请求为热度较高的数据，而一级双向链表中的IO请求均为热度最低的数据，理应先被下刷到磁盘。
下面对本申请实施例提供的一种缓存中的IO数据下刷系统进行介绍，下文描述的IO数据下刷系统与上文描述的IO数据下刷方法可相互对应参照。
参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种缓存中的IO数据下刷系统结构示意图，本申请还提供一种缓存中的IO数据下刷系统，包括：
第一判断模块100，用于接收到IO请求时，判断缓存池是否满数据；
查找模块200，用于所述第一判断模块100判断结果为是时，查找所述缓存池中读次数最小的目标IO请求；
下刷模块300，用于将所述目标IO请求所在的双向链表全部下刷至磁盘。
基于上述实施例，作为优选的实施例，还包括：
第二判断模块，用于所述判断模块判断结果为否时，判断所述IO请求是否存在于所述缓存池中；
第一IO请求处理模块，用于所述判断模块判断结果为是时，确定所述IO请求对应的第一双向链表，并将所述第一双向链表中所述IO请求对应的IO读次数加1；
第二IO请求处理模块，用于所述判断模块判断结果为否时，将所述IO请求加入最小双向链表；其中，所述最小双向链表的读次数小于预设值。
基于上述实施例，作为优选的实施例，还包括：
分组模块，用于当所述第一双向链表中所述IO请求对应的IO读次数加1后不小于预设阈值时，以所述预设阈值为界线将所述第一双向链表拆分成第一级双向链表和第二级双向链表；其中，所述第一级双向链表中各IO请求的IO读次数均小于所述预设阈值，所述第二级双向链表中各IO请求的IO读次数均大于或等于所述预设阈值。
基于上述实施例，作为优选的实施例，还包括：
链表组创建模块，用于在所述缓存池中创建所述双向链表。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，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。
本申请还提供了一种服务器，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述服务器还可以包括各种网络接口，电源等组件。
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。对于实施例提供的系统而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本申请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申请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，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种缓存中的IO数据下刷方法，其特征在于，包括：
接收到IO请求时，判断缓存池是否满数据；
若是，查找所述缓存池中读次数最小的目标IO请求；
将所述目标IO请求所在的双向链表全部下刷至磁盘；
其中，所述双向链表按照IO请求的读次数分级，每级双向链表包含对应的读次数阈值。
2.根据权利要求1所述的IO数据下刷方法，其特征在于，包括：
若所述缓存池未满数据，判断所述IO请求是否存在于所述缓存池中；
若所述IO请求存在于所述缓存池中，确定所述IO请求对应的第一双向链表，并将所述第一双向链表中所述IO请求对应的IO读次数加1；
若所述IO请求不存在于所述缓存池中，将所述IO请求加入最小双向链表；其中，所述最小双向链表的读次数小于预设值。
3.根据权利要求2所述的IO数据下刷方法，其特征在于，当所述第一双向链表中所述IO请求对应的IO读次数加1后不小于预设阈值时，还包括：
以所述预设阈值为界线将所述第一双向链表拆分成第一级双向链表和第二级双向链表；其中，所述第一级双向链表中各IO请求的IO读次数均小于所述预设阈值，所述第二级双向链表中各IO请求的IO读次数均大于或等于所述预设阈值。
4.根据权利要求1所述的IO数据下刷方法，其特征在于，还包括：
在所述缓存池中创建所述双向链表。
5.一种缓存中的IO数据下刷系统，其特征在于，包括：
第一判断模块，用于接收到IO请求时，判断缓存池是否满数据；
查找模块，用于所述第一判断模块判断结果为是时，查找所述缓存池中读次数最小的目标IO请求；
下刷模块，用于将所述目标IO请求所在的双向链表全部下刷至磁盘；
其中，所述双向链表按照IO请求的读次数分级，每级双向链表包含对应的读次数阈值。
6.根据权利要求5所述的IO数据下刷系统，其特征在于，包括：
第二判断模块，用于所述判断模块判断结果为否时，判断所述IO请求是否存在于所述缓存池中；
第一IO请求处理模块，用于所述判断模块判断结果为是时，确定所述IO请求对应的第一双向链表，并将所述第一双向链表中所述IO请求对应的IO读次数加1；
第二IO请求处理模块，用于所述判断模块判断结果为否时，将所述IO请求加入最小双向链表；其中，所述最小双向链表的读次数小于预设值。
7.根据权利要求6所述的IO数据下刷系统，其特征在于，还包括：
分组模块，用于当所述第一双向链表中所述IO请求对应的IO读次数加1后不小于预设阈值时，以所述预设阈值为界线将所述第一双向链表拆分成第一级双向链表和第二级双向链表；其中，所述第一级双向链表中各IO请求的IO读次数均小于所述预设阈值，所述第二级双向链表中各IO请求的IO读次数均大于或等于所述预设阈值。
8.根据权利要求5所述的IO数据下刷系统，其特征在于，还包括：
链表组创建模块，用于在所述缓存池中创建所述双向链表。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的IO数据下刷方法的步骤。
10.一种服务器，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如权利要求1-4任一项所述的方法的步骤。
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