CN112131046B - 一种数据缓存方法、系统、设备以及介质 - Google Patents

一种数据缓存方法、系统、设备以及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数据缓存方法，包括以下步骤：响应于检测到节点故障，利用正常的节点接收缓存数据；将正常节点上的未落盘的缓存数据从第一列表迁移到第二列表中；从第二列表的一侧开始，对第二列表上未落盘的缓存数据进行刷写落盘；响应于故障节点恢复上线，从第二列表的另一侧开始，将第二列表上的未落盘的数据向已恢复上线的节点上作镜像，并迁移到第一列表上；响应于所述第二列表上无未落盘的数据，利用正常的节点或已恢复上线的节点接收缓存数据，并写入对应的第一列表中。本发明还公开了一种系统、计算机设备以及可读存储介质。本发明提出的方案能够大幅降低“无冗余数据”的时间窗口，从而大幅降低丢数据等严重问题风险。

Description

一种数据缓存方法、系统、设备以及介质
技术领域
本发明涉及数据缓存领域，具体涉及一种数据缓存方法、系统、设备以及存储介质。
背景技术
存储系统追求高可用性，缓存副本是必备选项。然而现有技术中，发生故障恢复时，如果缓存没有副本，则只能等待所有的数据刷写落盘后。才允许另外一个节点上线，重新组成缓存镜像对。特别是后端盘速度慢，例如典型的机械盘。需要等待较长时间后，才能将数据刷写干净。
如图1所示，Node1与node2原本有缓存副本关系，故障恢复存在3个主要阶段：
1.Node2故障后，node1的缓存数据失去冗余；
2.Node1开始全速刷盘，以避免自身故障，导致更严重问题；
3.Node2重启后，准备重新加入集群，但是需要等待node1的数据刷写干净。
该情况会导致如下几个问题：
1.无冗余数据落盘时间较长，如果该控制器也故障，则存在丢数据风险；
2.故障回来的节点长时间无法加入集群，缓存模式只能使用透写，性能差。
发明内容
有鉴于此，为了克服上述问题的至少一个方面，本发明实施例提出一种数据缓存方法，包括以下步骤：
响应于检测到节点故障，利用正常的节点接收缓存数据；
将所述正常节点上的未落盘的缓存数据从第一列表迁移到第二列表中；
从所述第二列表的一侧开始，对所述第二列表上未落盘的缓存数据进行刷写落盘；
响应于故障节点恢复上线，从所述第二列表的另一侧开始，将所述第二列表上的未落盘的数据向已恢复上线的节点上作镜像，并迁移到所述第一列表上；
响应于所述第二列表上无未落盘的数据，利用所述正常的节点或所述已恢复上线的节点接收缓存数据，并写入对应的所述第一列表中。
在一些实施例中，响应于检测到节点故障，利用正常的节点接收缓存数据，进一步包括：
响应于接收到写请求IO，将所述写请求IO对应的缓存数据写入所述第二列表或与所述第二列表中的缓存数据进行合并。
在一些实施例中，从所述第二列表的一侧开始，对所述第二列表上未落盘的缓存数据进行刷写落盘，进一步包括：
将所述第二列表上的未落盘的数据按照冷热程度进行排序；
从冷数据一侧开始进行刷写落盘。
在一些实施例中，还包括：
响应于对所述未落盘的数据进行刷写落盘操作，将所述第二列表上相应的所述未落盘的数据上锁，并在落盘完成后删除相应的所述未落盘的数据。
在一些实施例中，从所述第二列表的另一侧开始，将所述第二列表上的未落盘的数据向已恢复上线的节点上作镜像，并迁移到所述第一列表上，进一步包括：
从热数据一侧将所述未落盘的数据向所述已恢复上线的节点上作镜像；
响应于镜像成功，将对应的所述未落盘的数据迁移到所述第一列表上；
在一些实施例中，还包括：
响应于对所述未落盘的数据进行镜像和迁移操作，将所述第二列表上相应的所述未落盘的数据上锁。
在一些实施例中，还包括：
响应于故障节点恢复上线后所述正常的节点接收到写请求IO，判断所述写请求IO对应的缓存数据是否命中所述第二列表中未落盘的数据；
响应于命中所述第二列表中未落盘的数据，将所述写请求IO对应的缓存数据与命中的未落盘的数据合并，并将合并后对应的数据块立即进行刷写落盘操作；
响应于未命中所述第二列表中未落盘的数据，将所述写请求IO对应的缓存数据写入所述第一列表，并向所述已恢复上线的节点上作镜像。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种数据缓存系统，包括：
检测模块，所述检测模块配置为响应于检测到节点故障，利用正常的节点接收缓存数据；
迁移模块，所述迁移模块配置为将所述正常节点上的未落盘的缓存数据从第一列表迁移到第二列表中；
刷写模块，所述刷写模块配置为从所述第二列表的一侧开始，对所述第二列表上未落盘的缓存数据进行刷写落盘；
镜像模块，所述镜像模块配置为响应于故障节点恢复上线，从所述第二列表的另一侧开始，将所述第二列表上的未落盘的数据向已恢复上线的节点上作镜像，并迁移到所述第一列表上；
接收模块，所述接收模块配置为响应于所述第二列表上无未落盘的数据，利用所述正常的节点或所述已恢复上线的节点接收缓存数据，并写入对应的第一列表中。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例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，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时执行如上所述的任一种数据缓存方法的步骤。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了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，所述计算机程序被处理器执行时执行如上所述的任一种数据缓存方法的步骤。
本发明具有以下有益技术效果之一：本发明提出的方案能够大幅降低“无冗余数据”的时间窗口，从而大幅降低丢数据等严重问题风险，同时存储可以快速从透写转换为回写模式，大幅提升性能表现。
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为现有技术中数据缓存方法的流程框图；
图2为本发明的实施例提供的数据缓存方法的流程示意图；
图3为本发明的实施例提供的数据缓存系统的结构示意图；
图4为本发明的实施例提供的计算机设备的结构示意图；
图5为本发明的实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图。
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。
根据本发明的一个方面，本发明的实施例提出一种数据缓存方法，如图2所示，其可以包括步骤：
S1，响应于检测到节点故障，利用正常的节点接收缓存数据；
S2，将所述正常节点上的未落盘的缓存数据从第一列表迁移到第二列表中；
S3，从所述第二列表的一侧开始，对所述第二列表上未落盘的缓存数据进行刷写落盘；
S4，响应于故障节点恢复上线，从所述第二列表的另一侧开始，将所述第二列表上的未落盘的数据向已恢复上线的节点上作镜像，并迁移到所述第一列表上；
S5，响应于所述第二列表上无未落盘的数据，利用所述正常的节点或所述已恢复上线的节点接收缓存数据，并写入对应的所述第一列表中。
本发明提出的方案能够大幅降低“无冗余数据”的时间窗口，从而大幅降低丢数据等严重问题风险，同时存储可以快速从透写转换为回写模式，大幅提升性能表现。
在一些实施例中，S1，响应于检测到节点故障，利用正常的节点接收缓存数据，进一步包括：
响应于接收到写请求IO，将所述写请求IO对应的缓存数据写入所述第二列表或与所述第二列表中的缓存数据进行合并。
具体的，当节点都处于正常状态下，利用节点的第一列表进行缓存数据的写入，然后将第一列表中的数据进行落盘。当有节点出现故障后，由于正常的节点上的第一列表中的缓存数据没有对应的冗余数据，即此时第一列表上数据属于无冗余数据，则需要将第一列表上的数据迁移到第二列表，并全速将第二列表上的数据进行落盘，只要故障的节点未上线，新接收的缓存数据均写入第二列表上或者与第二列表当前的缓存数据进行合并。
在一些实施例中，步骤S3，从所述第二列表的一侧开始，对所述第二列表上未落盘的缓存数据进行刷写落盘，进一步包括：
S31，将所述第二列表上的未落盘的数据按照冷热程度进行排序；
S32，从冷数据一侧开始进行刷写落盘。
在一些实施例中，还包括：
S33，响应于对所述未落盘的数据进行刷写落盘操作，将所述第二列表上相应的所述未落盘的数据上锁，并在落盘完成后删除相应的所述未落盘的数据。
具体的，迁移到第二列表上的数据可以根据冷热程度也即访问频率进行排序，优先从相对较冷的数据一侧开始将数据落盘。并且在对数据进行落盘操作时，先对数据进行标记，也即上锁，表明该数据正在进行落盘操作，防止同时对其进行镜像迁移操作。并且当数据落盘成功后，删除第二列表中相应的数据。
在一些实施例中，步骤S4，从所述第二列表的另一侧开始，将所述第二列表上的未落盘的数据向已恢复上线的节点上作镜像，并迁移到所述第一列表上，进一步包括：
S41，从热数据一侧将所述未落盘的数据向所述已恢复上线的节点上作镜像；
S42，响应于镜像成功，将对应的所述未落盘的数据迁移到所述第一列表上；
在一些实施例中，还包括：
S43，响应于对所述未落盘的数据进行镜像和迁移操作，将所述第二列表上相应的所述未落盘的数据上锁。
具体的，当出现故障的节点重新上线后，则将第二列表上的数据进行镜像迁移操作。可以从相对较热的数据一侧(也即第二列表的另一侧)开始对数据进行镜像迁移操作。并且在对数据进行镜像迁移操作时，先对数据进行标记，也即上锁，表明该数据正在进行镜像迁移操作操作，防止同时对其进行数据落盘操作。
在一些实施例中，方法还包括：
响应于故障节点恢复上线后所述正常的节点接收到写请求IO，判断所述写请求IO对应的缓存数据是否命中所述第二列表中未落盘的数据；
响应于命中所述第二列表中未落盘的数据，将所述写请求IO对应的缓存数据与命中的未落盘的数据合并，并将合并后对应的数据块立即进行刷写落盘操作；
响应于未命中所述第二列表中未落盘的数据，将所述写请求IO对应的缓存数据写入所述第一列表，并向所述已恢复上线的节点上作镜像。
具体的，当故障节点重新上线后，如果第二列表中还存在数据，则在第二列表的另一侧进行镜像迁移操作，在此期间，如果接收到新的IO请求，则先检查是否在第二列表中命中(即属于相同对象的缓存数据)，如果命中则将该IO设置为透写模式。即将该IO对应的缓存数据与第二列表中的数据合并后，第二列表中相应的数据块立即落盘。落盘成功后，应答主机写成功。如果没有写命中，则设置为回写模式。即先写入第一列表中，立即向已恢复的节点做镜像，镜像完成后立即应答主机。
在一些实施例中，步骤S5，响应于所述第二列表上无未落盘的数据，利用所述正常的节点或所述已恢复上线的节点接收缓存数据，并写入对应的所述第一列表中，具体的，当第二列表上存在数据时，只允许通过正常的节点提供缓存服务，只有当第二列表上没有数据后，才可以通过已恢复上线的节点接收缓存数据，并写入已恢复上线的节点对应的所述第一列表中，或者通过正常的节点接收缓存数据，并写入正常的节点对应的所述第一列表中。
需要说明的是，为了保证第二列表中的数据尽快落盘，在第二列表中的数据没有刷写干净前，不能刷写第一列表上的数据。
本发明提出的方案通过第一列表(有冗余数据列表)和第二列表(无冗余数据列表)能够大幅降低“无冗余数据”的时间窗口，从而大幅降低丢数据等严重问题风险，同时存储可以快速从透写转换为回写模式，大幅提升性能表现。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种数据缓存系统400，如图3所示，包括：
检测模块401，所述检测模块401配置为响应于检测到节点故障，利用正常的节点接收缓存数据；
迁移模块402，所述迁移模块402配置为将所述正常节点上的未落盘的缓存数据从第一列表迁移到第二列表中；
刷写模块403，所述刷写模块403配置为从所述第二列表的一侧开始，对所述第二列表上未落盘的缓存数据进行刷写落盘；
镜像模块404，所述镜像模块404配置为响应于故障节点恢复上线，从所述第二列表的另一侧开始，将所述第二列表上的未落盘的数据向已恢复上线的节点上作镜像，并迁移到所述第一列表上；
接收模块405，所述接收模块405配置为响应于所述第二列表上无未落盘的数据，利用所述正常的节点或所述已恢复上线的节点接收缓存数据，并写入对应的第一列表中。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，如图4所示，本发明的实施例还提供了一种计算机设备501，包括：
至少一个处理器520；以及
存储器510，存储器510存储有可在处理器上运行的计算机程序511，处理器520执行程序时执行如上的任一种数据缓存方法的步骤。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，如图5所示，本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质601，计算机可读存储介质601存储有计算机程序指令610，计算机程序指令610被处理器执行时执行如上的任一种数据缓存方法的步骤。
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，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。
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。
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。
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，的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 (8)

1.一种数据缓存方法，其特征在于，包括以下步骤：
响应于检测到节点故障，利用正常节点接收缓存数据；
将所述正常节点上的未落盘的缓存数据从第一列表迁移到第二列表中；
从所述第二列表的一侧开始，对所述第二列表上未落盘的缓存数据进行刷写落盘；
响应于故障节点恢复上线，从所述第二列表的另一侧开始，将所述第二列表上的未落盘的数据向已恢复上线的节点上作镜像，并迁移到所述第一列表上；
响应于所述第二列表上无未落盘的数据，利用所述正常的节点或所述已恢复上线的节点接收缓存数据，并写入对应的所述第一列表中；
从所述第二列表的一侧开始，对所述第二列表上未落盘的缓存数据进行刷写落盘，进一步包括：
将所述第二列表上的未落盘的数据按照冷热程度进行排序；
从冷数据一侧开始进行刷写落盘；
从所述第二列表的另一侧开始，将所述第二列表上的未落盘的数据向已恢复上线的节点上作镜像，并迁移到所述第一列表上，进一步包括：
从热数据一侧将所述未落盘的数据向所述已恢复上线的节点上作镜像；
响应于镜像成功，将对应的所述未落盘的数据迁移到所述第一列表上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于检测到节点故障，利用正常的节点接收缓存数据，进一步包括：
响应于接收到写请求IO，将所述写请求IO对应的缓存数据写入所述第二列表或与所述第二列表中的缓存数据进行合并。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于对所述未落盘的数据进行刷写落盘操作，将所述第二列表上相应的所述未落盘的数据上锁，并在落盘完成后删除相应的所述未落盘的数据。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于对所述未落盘的数据进行镜像和迁移操作，将所述第二列表上相应的所述未落盘的数据上锁。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于故障节点恢复上线后所述正常的节点接收到写请求IO，判断所述写请求IO对应的缓存数据是否命中所述第二列表中未落盘的数据；
响应于命中所述第二列表中未落盘的数据，将所述写请求IO对应的缓存数据与命中的未落盘的数据合并，并将合并后对应的数据块立即进行刷写落盘操作；
响应于未命中所述第二列表中未落盘的数据，将所述写请求IO对应的缓存数据写入所述第一列表，并向所述已恢复上线的节点上作镜像。
6.一种数据缓存系统，其特征在于，包括：
检测模块，所述检测模块配置为响应于检测到节点故障，利用正常节点接收缓存数据；
迁移模块，所述迁移模块配置为将所述正常节点上的未落盘的缓存数据从第一列表迁移到第二列表中；
刷写模块，所述刷写模块配置为从所述第二列表的一侧开始，对所述第二列表上未落盘的缓存数据进行刷写落盘；
镜像模块，所述镜像模块配置为响应于故障节点恢复上线，从所述第二列表的另一侧开始，将所述第二列表上的未落盘的数据向已恢复上线的节点上作镜像，并迁移到所述第一列表上；
接收模块，所述接收模块配置为响应于所述第二列表上无未落盘的数据，利用所述正常的节点或所述已恢复上线的节点接收缓存数据，并写入对应的所述第一列表中；
刷写模块还配置为：
将所述第二列表上的未落盘的数据按照冷热程度进行排序；
从冷数据一侧开始进行刷写落盘；
镜像模块还配置为：
从热数据一侧将所述未落盘的数据向所述已恢复上线的节点上作镜像；
响应于镜像成功，将对应的所述未落盘的数据迁移到所述第一列表上。
7.一种计算机设备，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程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时执行如权利要求1-5任意一项所述的方法的步骤。
8.一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执行如权利要求1-5任意一项所述的方法的步骤。
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