CN111984551B - 一种Cache一致性的处理方法、装置、设备及可读介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Cache一致性的处理方法，包括：接收读/写命令，并判断读/写命令在Cache中是否命中；若是读/写命令在Cache中未命中，在Cache中调出替换区域；判断替换区域的状态是否为被修改状态，若是替换区域的状态为被修改状态，将替换区域的数据写入到主存中；以及将读/写命令在主存中对应的数据写入替换区域，并在替换区域执行读/写命令。本发明还公开了一种Cache一致性的处理装置、计算机设备和可读存储介质。本发明在Cache数据被调出Cache以后进行Cache与内存数据的一致性处理，省去了频繁的同步操作，极大的提高了数据的处理速度并且保证了数据的一致性，提高DMA传输的效率。
Description
技术领域
本发明涉及存储领域技术领域，尤其涉及一种Cache一致性的处理方法、装置、设备及可读介质。
背景技术
当海量数据进行传输时，受到传输速率的限制，传输往往会消耗大量时间，这种大量的时间消耗对于数据灾备是很难被用户所接受的。面对未来日益增长的数据，数据传输速度成为存储研发亟待解决的问题。
目前为了更好的提高存储产品的传输速率，开发者从硬件，软件多种层面入手来提高存储产品的传输速度。例如，使用更加强劲的CPU，更大的缓存，速度更快的固态硬盘。在软件层面使用分布式技术和高性能压缩算法来提高传输速度。
越来越多的开发者使用DMA传输技术来提高单个传输设备的传输速度。但DMA内的数据与Cache的是数据需要保持一致，如果放弃Cache的使用将会降低性能，使用Cache就必须保证数据的一致性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种Cache一致性的处理方法、装置、设备及可读介质，在Cache数据被调出Cache以后进行Cache与内存数据的一致性处理，省去了频繁的同步操作，极大的提高了数据的处理速度并且保证了数据的一致性，提高DMA传输的效率。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种Cache一致性的处理方法，包括以下步骤：接收读/写命令，并判断读/写命令在Cache中是否命中；若是读/写命令在Cache中未命中，在Cache中调出替换区域；判断替换区域的状态是否为被修改状态，若是替换区域的状态为被修改状态，将替换区域的数据写入到主存中；以及将读/写命令在主存中对应的数据写入替换区域，并在替换区域执行读/写命令。
在一些实施方式中，在替换区域执行读/写命令包括：进一步判断读/写命令是读命令还是写命令；若是读/写命令是读命令，在替换区域读取并返回数据。
在一些实施方式中，还包括：若是读/写命令是写命令，在替换区域写入数据，并将替换区域的状态更新为被修改状态。
在一些实施方式中，还包括：若是替换区域的状态不为被修改状态，在替换区域执行读/写命令。
在一些实施方式中，判断替换区域的状态是否为被修改状态包括：判断替换区域的状态是否为1，其中，Cache每个区域的状态默认为0，若是进行写操作，将状态更新为1。
在一些实施方式中，还包括：若是读/写命令在Cache中命中，判断读/写命令是读命令还是写命令；若是读/写命令是读命令，在命中区域读取并返回数据。
在一些实施方式中，还包括：若是读/写命令是写命令，在命中区域写入数据，并将命中区域的状态更新为被修改状态。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种Cache一致性的处理装置，包括：接收模块，配置用于接收读/写命令，并判断读/写命令在Cache中是否命中；处理模块，配置用于若是读/写命令在Cache中未命中，在Cache中调出替换区域；同步模块，配置用于判断替换区域的状态是否为被修改状态，若是替换区域的状态为被修改状态，将替换区域的数据写入到主存中；以及执行模块，配置用于将读/写命令在主存中对应的数据写入替换区域，并在替换区域执行读/写命令。
在一些实施方式中，执行模块进一步配置为：进一步判断读/写命令是读命令还是写命令；若是读/写命令是读命令，在替换区域读取并返回数据。
在一些实施方式中，执行模块进一步配置为：若是读/写命令是写命令，在替换区域写入数据，并将替换区域的状态更新为被修改状态。
在一些实施方式中，同步模块进一步配置为：若是替换区域的状态不为被修改状态，在替换区域执行读/写命令。
在一些实施方式中，同步模块进一步配置为：判断替换区域的状态是否为1，其中，Cache每个区域的状态默认为0，若是进行写操作，将状态更新为1。
在一些实施方式中，还包括：第二处理模块，配置用于若是读/写命令在Cache中命中，判断读/写命令是读命令还是写命令；若是读/写命令是读命令，在命中区域读取并返回数据。
在一些实施方式中，第二处理模块进一步配置用于：若是读/写命令是写命令，在命中区域写入数据，并将命中区域的状态更新为被修改状态。
本发明实施例的再一方面，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，指令由处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。
本发明具有以下有益技术效果：在Cache数据被调出Cache以后进行Cache与内存数据的一致性处理，省去了频繁的同步操作，极大的提高了数据的处理速度并且保证了数据的一致性，提高DMA传输的效率。
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Cache一致性的处理方法的实施例的示意图；
图2为本发明提供的Cache一致性的处理装置的实施例的示意图；
图3为本发明提供的计算机设备的实施例的示意图；
图4为本发明提供的计算机可读存储介质的实施例的示意图。
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Cache一致性的处理方法的实施例。图1示出的是本发明提供的Cache一致性的处理方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
S01、接收读/写命令，并判断读/写命令在Cache中是否命中；
S02、若是读/写命令在Cache中未命中，在Cache中调出替换区域；
S03、判断替换区域的状态是否为被修改状态，若是替换区域的状态为被修改状态，将替换区域的数据写入到主存中；以及
S04、将读/写命令在主存中对应的数据写入替换区域，并在替换区域执行读/写命令。
在本实施例中，兼顾数据一致性和Cache缓存的高效性，为了进一步提高时效性，将Cache的数据和内存同步推迟到Cache调出时，减少了频繁同步数据的性能消耗。DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问)指的是外部设备不通过CPU而直接与系统内存交换数据的接口技术；Cache指的是电脑中为高速缓冲存储器，是位于CPU和主存储器DRAM(Dynamic Random Access Memory)之间，规模较小，但速度很高的存储器，通常由SRAM(Static Random Access Memory静态存储器)组成。
在本实施例中，为了提高传输速度，CPU通常会到Cache中去获取相关数据，因此CPU对Cache的操作分为读操作和写操作。当CPU通过写操作对Cache的数据进行操作时，要保证此次写操作要同步到于Cache相映射的主存中。当Cache中数据被修改后，程序会把被修改的Cache区域标记为“被修改”，这个被修改数据在下次被替换时，将被同步到其相应的内存中，保持主存和Cache的数据一致性。当CPU对Cache进行读操作时，如果在Cache中没有命中要读的数据，此时将发生替换，将数据调入到Cache中。这时候，Cache中将要有数据被调出，如果调出的数据已经被标记为“被修改”，此时也要把Cache数据写道对应的内存中。保持数据一致。
在本发明的一些实施例中，在替换区域执行读/写命令包括：进一步判断读/写命令是读命令还是写命令；若是读/写命令是读命令，在替换区域读取并返回数据。
在本实施例中，Cache接收CPU的读命令，判断读命令在Cache中未命中，在Cache中调出替换区域，由于替换区域为被修改状态，将替换区域的数据写入主存中，再从主存中将读命令对应的数据写入替换区域，在替换区域读取数据并将数据返回给CPU。
在本发明的一些实施例中，还包括：若是读/写命令是写命令，在替换区域写入数据，并将替换区域的状态更新为被修改状态。
在本实施例中，Cache接收CPU的写命令，判断写命令在Cache中未命中，在Cache中调出替换区域，由于替换区域为被修改状态，将替换区域的数据写入主存中，再从主存中将写命令对应的数据写入替换区域，在替换区域写入数据，并将命中区域的状态更新为被修改状态。
在本发明的一些实施例中，还包括：若是替换区域的状态不为被修改状态，在替换区域执行读/写命令。
在本实施例中，Cache接收CPU的读命令，判断读命令在Cache中未命中，在Cache中调出替换区域，替换区域不为被修改状态，在替换区域读取数据并将数据返回给CPU。
在本实施例中，Cache接收CPU的写命令，判断写命令在Cache中未命中，在Cache中调出替换区域，替换区域不为被修改状态，在替换区域写入数据，并将命中区域的状态更新为被修改状态。
在本发明的一些实施例中，判断替换区域的状态是否为被修改状态包括：判断替换区域的状态是否为1，其中，Cache每个区域的状态默认为0，若是进行写操作，将状态更新为1。若是替换区域的状态为被修改状态包括：若是替换区域的状态为1，确认替换区域的状态为被修改状态。
在本发明的一些实施例中，还包括：若是读/写命令在Cache中命中，判断读/写命令是读命令还是写命令；若是读/写命令是读命令，在命中区域读取并返回数据。
在本实施例中，在本实施例中，Cache接收CPU的读命令，判断读命令在Cache中命中，在命中区域读取数据并将数据返回给CPU。
在本发明的一些实施例中，还包括：若是读/写命令是写命令，在命中区域写入数据，并将命中区域的状态更新为被修改状态。
在本实施例中，在本实施例中，Cache接收CPU的写命令，判断写命令在Cache中命中，在命中区域写入数据，并将命中区域的状态更新为被修改状态。
需要特别指出的是，上述Cache一致性的处理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Cache一致性的处理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Cache一致性的处理装置。图2示出的是本发明提供的Cache一致性的处理装置的实施例的示意图。如图2所示，本发明实施例包括如下模块：接收模块S11，配置用于接收读/写命令，并判断读/写命令在Cache中是否命中；处理模块S12，配置用于若是读/写命令在Cache中未命中，在Cache中调出替换区域；同步模块S13，配置用于判断替换区域的状态是否为被修改状态，若是替换区域的状态为被修改状态，将替换区域的数据写入到主存中；以及执行模块S14，配置用于将读/写命令在主存中对应的数据写入替换区域，并在替换区域执行读/写命令。
在一些实施方式中，执行模块S14进一步配置为：进一步判断读/写命令是读命令还是写命令；若是读/写命令是读命令，在替换区域读取并返回数据。
在一些实施方式中，执行模块S14进一步配置为：若是读/写命令是写命令，在替换区域写入数据，并将替换区域的状态更新为被修改状态。
在一些实施方式中，同步模块S13进一步配置为：若是替换区域的状态不为被修改状态，在替换区域执行读/写命令。
在一些实施方式中，同步模块S13进一步配置为：判断替换区域的状态是否为1，其中，Cache每个区域的状态默认为0，若是进行写操作，将状态更新为1。
在一些实施方式中，还包括：第二处理模块，配置用于若是读/写命令在Cache中命中，判断读/写命令是读命令还是写命令；若是读/写命令是读命令，在命中区域读取并返回数据。
在一些实施方式中，第二处理模块进一步配置用于：若是读/写命令是写命令，在命中区域写入数据，并将命中区域的状态更新为被修改状态。
基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机设备。图3示出的是本发明提供的计算机设备的实施例的示意图。如图3所示，本发明实施例包括如下装置：至少一个处理器S21；以及存储器S22，存储器S22存储有可在处理器上运行的计算机指令S23，指令由处理器执行时实现以上方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质。图4示出的是本发明提供的计算机可读存储介质的实施例的示意图。如图4所示，计算机可读存储介质存储S31有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序S32。
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，Cache一致性的处理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。
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。
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Cache一致性的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收读/写命令，并判断所述读/写命令在Cache中是否命中；
若是所述读/写命令在Cache中未命中，在所述Cache中调出替换区域；
判断所述替换区域的状态是否为被修改状态，若是所述替换区域的状态为被修改状态，将所述替换区域的数据写入到主存中；以及
将所述读/写命令在所述主存中对应的数据写入所述替换区域，并在所述替换区域执行所述读/写命令。
2.根据权利要求1所述的Cache一致性的处理方法，其特征在于，在所述替换区域执行所述读/写命令包括：
进一步判断所述读/写命令是读命令还是写命令；
若是所述读/写命令是读命令，在所述替换区域读取并返回数据。
3.根据权利要求2所述的Cache一致性的处理方法，其特征在于，还包括：
若是所述读/写命令是写命令，在所述替换区域写入数据，并将所述替换区域的状态更新为被修改状态。
4.根据权利要求1所述的Cache一致性的处理方法，其特征在于，还包括：
若是所述替换区域的状态不为被修改状态，在所述替换区域执行所述读/写命令。
5.根据权利要求1所述的Cache一致性的处理方法，其特征在于，判断所述替换区域的状态是否为被修改状态包括：
判断所述替换区域的状态是否为1，其中，所述Cache每个区域的状态默认为0，若是进行写操作，将所述状态更新为1。
6.根据权利要求1所述的Cache一致性的处理方法，其特征在于，还包括：
若是所述读/写命令在Cache中命中，判断所述读/写命令是读命令还是写命令；
若是所述读/写命令是读命令，在命中区域读取并返回数据。
7.根据权利要求6所述的Cache一致性的处理方法，其特征在于，还包括：
若是所述读/写命令是写命令，在命中区域写入数据，并将所述命中区域的状态更新为被修改状态。
8.一种Cache一致性的处理装置，其特征在于，包括：
接收模块，配置用于接收读/写命令，并判断所述读/写命令在Cache中是否命中；
处理模块，配置用于若是所述读/写命令在Cache中未命中，在所述Cache中调出替换区域；
同步模块，配置用于判断所述替换区域的状态是否为被修改状态，若是所述替换区域的状态为被修改状态，将所述替换区域的数据写入到主存中；以及
执行模块，配置用于将所述读/写命令在所述主存中对应的数据写入所述替换区域，并在所述替换区域执行所述读/写命令。
9.一种计算机设备，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1-7任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任意一项所述方法的步骤。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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