CN114064588A - 存储空间调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种存储空间调度方法及系统，所述方法包括：获取待调度数据的数据信息和存储系统的存储系统信息，其中所述存储系统划分有多个存储区域，每一存储区域划分有多个存储块；基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案；基于所述存储空间调度方案进行所述存储系统的存储空间调度。本发明方案基于字节访问特性，将存储系统空间划分为多种粒度大小的块作为空间分配的基本单元，高效地为文件数据分配合适粒度大小的块，减少存储系统空间浪费，实现存储系统空间的高效利用。

Description

存储空间调度方法及系统

技术领域

本申请涉及存储技术领域，具体涉及一种存储空间调度方法、一种存储空间调度系统及一种计算机可读储存介质。

背景技术

单机存储系统进行文件存储时，主要是基于磁盘等块设备的设计实现，将整个存储设备的空间格式化为统一的、具有固定大小的块，然后使用这种大小固定的块作为存储的基本单元。由于文件数据体量大小不一，当文件数据的大小不足块大小或文件数据的大小不足块大小的整数倍时，就会导致块内碎片以及较差的存储设备空间利用率。例如，现有单机存储系统默认使用的块大小主要为4KB，仅当待存储数据等于4KB或能被4KB整除时，该待存储数据才能被单机存储系统完美存储，不产生块内碎片，但这种情况出现的概率极低，所以，在现有单机存储系统中，存在块内碎片的现象极为普遍。

以PCM、STT-RAM、RRAM和3D-XPoint技术为主要代表的此类新型存储器具有字节访问特性，该字节访问特性能够以细粒度的方式实现文件数据存储，是通过粒度进行待存储文件适配，从而减少块内碎片，提高存储设备空间利用率的理想基础方法。但是，传统单机存储系统不存在此类减少块内碎片，提高存储设备空间利用率的调度方法。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种存储空间调度方法及一种存储空间调度系统。

为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种存储空间调度方法，包括：获取待调度数据的数据信息和存储系统的存储系统信息，其中，基于字节访问特性，所述存储系统划分有多个存储区域，每一存储区域划分有多个存储块；基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案；其中，所述存储系统信息包括：存储系统中空闲存储区域的存储区域地址，以及各存储区域内存储块的块粒度大小；基于所述存储空间调度方案进行所述存储系统的存储空间调度。

在本申请实施例中，所述数据信息包括：数据类型和数据大小；所述数据类型包括：待写入数据、待更新数据和待删除数据。

在本申请实施例中，所述方法还包括：划分存储区域和存储块，包括：将存储系统的存储空间初始化为多个存储区域，其中各个存储区域的存储空间大小相同或不同；将每一存储区域划分为多个存储块；其中，存储空间相同的存储区域内的存储块的块粒度大小相同；存储空间不同的存储区域内的存储块的块粒度大小不同。

在本申请实施例中，所述存储空间调度方案包括：存储块合并方案和存储块拆分方案；所述存储块合并方案包括：通过合并多个存储块进行存储空间调度，其中合并后存储块的块粒度大小为合并前所述多个存储块的块粒度总和；将合并后存储块并入与合并后存储块的块粒度大小相同的存储块所在的存储区域，并基于该存储区域更新合并后存储块的块索引；所述存储块拆分方案包括：通过拆分单个存储块进行存储空间调度，其中拆分后存储块的块粒度大小总和等于拆分前单个存储块的块粒度大小；将各拆分后存储块并入与其块粒度大小相同的存储块所在的存储区域，并基于并入的存储区域更新各拆分后存储块的块索引。

在本申请实施例中，所述基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案，包括：若所述数据类型为待写入数据，根据所述待写入数据的数据大小分别计算所述待写入数据与每一存储区域之间的存储分配指数；计算公式为：

其中，n∈N＝(1,2,…,n)，n为各存储区域的序号；block num(n)为所述待写入数据与第n个存储区域之间的存储分配指数；file size为所述待写入数据的数据大小；blocksize(n)为第n个存储区域内的存储块的块粒度大小；

若计算出的存储分配指数均小于1，选择具有最小块粒度大小的存储块的存储区域中的空闲存储块作为所述待写入数据的目标存储块进行数据存储；

若存在有存储分配指数大于等于1，且大于等于1的存储分配指数中存在整数存储分配指数，选择出现该整数存储分配指数的存储区域内对应的整数个存储块作为所述待写入数据的目标存储块进行数据存储；若存在有存储分配指数大于等于1，且大于等于1的存储分配指数中的所有存储分配指数均为非整数，则：

首先对所有存储分配指数中的最小数值进行取整，并选择具有与取整后存储分配指数数值相同的存储块的存储区域内的空闲存储块作为所述待写入数据的目标存储块进行首次数据存储；首次数据存储后的剩余数据作为新的待写入数据进行存储分配指数更新；其中，所述剩余数据的计算公式为：

file size(surplus)＝file size-block size(Z)×Z；

其中，file size(surplus)为首次数据存储后的剩余数据；block size(Z)为首次数据存储选择的存储块的块粒度大小；Z为首次数据存储选择的存储块的数量；基于更新后的存储分配指数进行存储块分配，直到所有待写入数据的存储块分配完成。

在本申请实施例中，所述基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案，还包括：

若所述数据类型为待更新数据，且文件数据更新后文件大小增加，则：

重新制定更新后的文件大小，制定规则为：

file size(new)＝file origin+file new；

其中，file size(new)为重新制定的文件大小；file origin为原始文件大小；file new为更新过程中的新增文件大小；基于重新制定的文件大小，将更新后的文件作为待写入数据进行存储空间调度。

在本申请实施例中，所述基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案，还包括：

若所述数据类型为待更新数据，且文件数据更新后文件大小缩减，则：判断更新后文件对应的存储块的存储状态，通过对比各存储块内存储数据的实际粒度和对应存储块的块粒度大小，筛选出存在块内碎片的存储块；提取存在块内碎片的存储块中存储的数据，并将提取的数据作为待写入数据进行存储空间调度。

在本申请实施例中，所述基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案，还包括：

若所述数据类型为待删除数据，则：回收存储所述待删除数据的存储块，并识别回收的存储块的块粒度大小；基于存储块合并方案、存储块拆分方案以及预设的存储区域空闲空间均衡比例，对回收的存储块进行合并或拆分；基于合并或拆分后的存储块的块粒度大小，将合并或拆分后的存储块划分到具有与其块粒度大小相同的存储块的存储区域内，划分后的存储区域的空闲空间均衡比例在预设范围内。

本申请第二方面提供一种存储空间调度系统，包括：采集单元，用于获取待调度数据的数据信息和存储系统的存储系统信息；其中所述存储系统划分有多个存储区域，每一存储区域划分有多个存储块；空间优化单元，用于基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案；其中，所述存储系统信息包括：存储系统中空闲存储区域的存储区域地址，以及各存储区域内存储块的块粒度大小；执行单元，用于基于所述存储空间调度方案进行所述存储系统的存储空间调度。

在本申请实施例中，所述数据信息包括：数据类型和数据大小；其中，所述数据类型包括：待写入数据、待更新数据和待删除数据。

在本申请实施例中，所述空间优化单元包括：空间分配子模块，用于数据类型为待写入数据的存储空间调度方案生成；空间更新子模块，用于数据类型为待更新数据的存储空间调度方案生成；空间回收子模块，用于数据类型为待删除数据的存储空间调度方案生成；空间负载均衡子模块，用于在数据删除后对回收的存储块进行合并或拆分，维持各存储区域的空闲空间均衡比例在预设范围内。

本申请第三方面提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令在被处理器执行时使得所述处理器被配置成执行上述的存储空间调度方法。

通过上述技术方案，基于字节访问特性，将存储系统空间划分为多种粒度大小的块作为空间分配的基本单元，通过判断待调度文件大小与多种粒度块大小之间的基本关系，高效地为文件数据分配合适粒度大小的块，减少存储系统空间浪费，实现存储系统空间的高效利用。

本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：

图1示意性示出了根据本申请实施例的存储空间调度方法的流程示意图；

图2示意性示出了根据本申请实施例的存储区域和存储块的划分示意图；

图3示意性示出了根据本申请实施例的存储空间调度系统的结构框图；

图4示意性示出了根据本申请实施例的存储空间调度系统中空间优化单元的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

现有的单机存储系统通常是为磁盘等块设备设计和实现的，他们将整个存储设备的空间格式化为统一的、具有固定大小的块，并使用块作为存储的基本单元，当文件数据大小不足块大小或文件数据的大小不足块大小的整数倍时就会导致块内碎片和较差存储设备空间利用率。如现代单机存储系统默认使用的块大小为4KB，当文件数据大小不足4KB或不能被4KB整除时，就会产生块内碎片。以PCM(phase change memory，相变存储器)、STT-RAM(Spin-Transfer Torque Random Access Memory，自旋转移力矩随机存储器)、RRAM(Resistive Random Access Memory，阻变存储器)和3D-XPoint技术为主要代表的新型存储器具有字节访问特性，能够以细粒度的方式实现文件数据存储，减少块内碎片，提高存储设备空间利用率。然而现有的单机存储系统大多基于磁盘等块设备设计和实现，无法充分利用新型存储器的这一特性，本发明方案提出的存储空间调度方法及系统便是基于新型存储器的字节访问特性进行存储空间调度的，能够有效提高存储器的空间使用率，减少存储器空间浪费。

图3是本发明一种实施方式提供的存储空间调度系统的系统结构图。如图3所示，本发明实施方式提供一种存储空间调度系统，所述系统包括：采集单元，用于获取待调度数据的数据信息和存储系统的存储系统信息；其中所述存储系统划分有多个存储区域，每一存储区域划分有多个存储块；空间优化单元，用于基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案；其中，所述存储系统信息包括：存储系统中空闲存储区域的存储区域地址，以及各存储区域内存储块的块粒度大小；执行单元，用于基于所述存储空间调度方案进行所述存储系统的存储空间调度。

优选的，如图4所示，所述数据信息包括：数据类型和数据大小；其中，所述数据类型包括：待写入数据类型、待更新数据类型和待删除数据类型。

所述空间优化单元包括：空间分配子模块，用于数据类型为待写入数据的存储空间调度方案生成；空间更新子模块，用于数据类型为待更新数据的存储空间调度方案生成；空间回收子模块，用于数据类型为待删除数据的存储空间调度方案生成；空间负载均衡子模块，用于数据删除后，进行回收块拆解/合并，保证各存储区域的空闲空间均衡比例维持在预设范围内。

图1是本发明一种实施方式提供的存储空间调度方法的方法流程图。如图1所示，本发明实施方式提供一种基于字节访问特性的存储空间调度的方法，所述方法包括：

步骤S10：获取待调度数据的数据信息和存储系统的存储系统信息。

具体的，本发明方案是基于现有新型存储器的字节访问特性，进行存储文件大小适配的最优存储位置分配的方法，所以，一方面需要准确获知待存储数据的文件大小，还需要准确了解存储系统的空闲空间信息。常理可知，存储系统存储的文件是可以进行改变的，无论是写入还是读写，存储数据和空闲空间均是动态变化的。基于存储系统的常规使用方法，将待调度数据分为三种类型，分别为待写入数据类型、待更新数据类型和待删除数据类型。其中，待写入数据即为原存储系统中并不存在的、新的写入数据类型。待更新数据是在原存储系统中存储的已有数据的基础上，进行数据增加、缩减或替换的数据；而待删除数据便是已存在存储系统中，需要直接进行清除的数据。

因为待调度数据与存储空间对应的存储位置存在对应关系，所以还需要获取存储系统的存储系统信息。进行空间调度时，需要了解空闲存储区域地址，以便于后续的调度和使用，以及各存储区域内存储块的块粒度大小信息。

上述已知，块粒度大小为对应存储块的承载性能，块粒度大小多样性和细粒性有利于适配各种大小的待调度数据。所以，为了保证存储系统的适配性能，和后续的调度便捷性。首先需要对存储系统进行区域划分，并为每个存储位置设置地址索引，便于后续文件查找和提取，也便于空闲空间的调度使用。优选的，所述方法还包括：划分所述存储区域和所述存储块。

具体的，首先将存储系统的存储空间划分为多个区域，初始化划分时，可以等量划分为多个存储区域。例如预设划分为5个区域，则等量将存储区域划分为5份，然后每一份对应一个存储区域。为了便于管理，存储区域的数量不宜过多，所以想要保证存储空间具有更强的适配性，还需要进一步拆分存储区域。优选的，将每一个拆分区域划分为多个存储块，同一区域内的存储块的块粒度大小相同。例如，某区域的总粒度为100，将该存储区域划分为100个存储块，则每个存储块的块粒度大小为1。若将该存储区域换分为50个存储块，则每个存储块的块粒度大小为2。以此类推，将各存储区域等量划分为多个存储块。通过存储区域划分为多个存储块，实现了存储位置小型化，但并未满足存储块粒度大小多样化。所以，为了提高存储块粒度大小多样化，保证每个存储区域的块粒度大小不同。

例如，在一种可能的实施方式中，如图2，在基于新型存储器的存储系统中首先对新型存储器的空间进行初始化，整个空间初始化为n个区域，记为zone_1、zone_2、……、zone_n。每个区域zone内部分别按照固定大小的块如block_1、block_2、……、block_n进行划分并作为各个zone内空间分配的基本单元。即block_1对应zone_1的块粒度大小，block_n对应zone_n的块粒度大小。其中，各个区域zone和相应的block满足块粒度大小依次增大的规则，即block_1<block_2<……<block_n。通过此举提高存储块粒度大小多样性，便于进行待调度文件适配。

因为每一个存储块便需要占用一个索引地址，所以，使用的存储块越多，势必造成需要的索引地址越多，也就越不便于管理。所以，不能仅考虑基于待调度文件的适配问题，还需要保证后续的监管效率。例如，某待写入数据的总粒度大小为100，为其分配了100个块粒度大小为1的存储块进行文件存储。因为存储空间与存储文件大小刚好适配，所以不存在块内碎片。但是，其占用了100个存储块，使用了100个索引地址。为了避免这种情况发生，优选地提供存储块合并/拆分功能，即当存在多个连续相同粒度大小的块进行相同本源数据存储时，将这些存储块进行合并，例如将上述100个块粒度大小为1的存储块合并为50个粒度为2的存储块或20个粒度为5的存储块等。合并获得的大存储块，根据该大存储块的粒度大小，将合并后的存储块划分到对应的存储区域中，便于后续管理。所以，合并后的块粒度大小必须存在于原划分存储区域中的块粒度大小集合，合并后的块粒度大小不能大于最大块粒度存储区域所规定的块粒度大小。与上述规律相反，若某存储块内出现块内碎片时，大的存储块可以拆分为多个小的存储块，并基于拆分后获得的存储块的大小，将拆分后的存储块划分到对应块粒度大小的存储区域。

综上所述，区域zone中较小粒度的块可以通过合并的方式成为较大粒度的块并进入相应的区域zone，如若干block_1可以合并为一个block_2并进入区域zone_2；若干block_2可以合并为一个block_3并进入区域zone_3。区域zone中较大粒度的块可以通过拆分的方式成为较小粒度的块并进入相应的区域zone，如一个block_5可以拆分为多个block_4并进入区域zone_4；一个block_4可以拆分为多个block_3并进入区域zone_3。不同区域zone之间的大小可以通过块的拆分或合并动态调整。

根据上述存储区域和存储块的性质，采集单元进行存储系统的存储信息采集，并将采集的数据信息和存储信息一并发送的处理单元，以便于处理单元进行后续调度。

步骤S20：基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案。

具体的，上述已知，待调度的数据类型多样，基于不同的数据类型，需要制定不同的调度方案。调度数据的类型基于发起调度请求指令获得，处理单元根据待调度数据的数据类型，开始执行不同的分配方法。存储系统信息包括：存储系统中空闲存储区域的存储区域地址，以及各存储区域内存储块的块粒度大小。

进行数据存储时，便需要基于存储系统的存储区域特性，进行存储空间适配以及调度，保证存储块的总容量与待调度文件的总大小相同，避免出现块内碎片。

在一种可能的实施方式中，待调度数据的数据类型为待写入数据。因为待写入数据时存储系统中将要存储的新的数据，所以不需要执行存储系统内文件读写，仅需要为待写入数据适配对应大小的存储块。所以，首先需要获取待写入数据的数据大小，然后提取划分的每个存储区域规定的块粒度大小，该数据数量与存储区域的数量相同。即存在几个存储区域，便提取对应数量个块粒度大小数据。然后基于待写入数据的文件大小和各存储区域规定的块粒度大小，计算待写入数据的数据大小分别计算与每一个存储区域之间的存储分配指数，其计算公式为：

其中，n∈N＝(1,2,…,n)，为各存储区域的序号；block num(n)为所述待写入数据与第n个存储区域之间的存储分配指数；file size为所述待写入数据的数据大小；blocksize(n)为第n个存储区域中存储块的块粒度大小。若存储分配指数小于1，则表示对应区域存储块的块粒度大小大于待写入数据文件大小；若存储分配指数等于1，则表示对应存储区域存储块的块粒度大小等于待写入数据文件大小；若存储分配指数大于1，则表示对应存储区域存储块的块粒度大小小于待写入数据文件大小。基于此，根据存储分配指数进行最优存储位置分配，包括：

1)若待写入数据与所有存储区域规定块粒度大小之间的存储分配指数均小于1，则表示即使最小的存储块依旧大于待写入数据文件大小，为了尽量减少块内碎片，选择规定块粒度最小存储区域中任一个空闲存储块进行待写入数据存储。

2)若待写入数据与所有存储区域规定块粒度大小之间的存储分配指数中，存在大于等于1的存储分配指数，且大于等于1的存储分配指数中存在整数，则表示其中存在刚好整除的块粒度大小。即选择对应整数数量的对应存储块便可以刚好存储完毕该写入数据。例如，待写入数据文件大小与块粒度大小为5的存储区域之间的存储分配指数为3，则表示3个块粒度大小为5的存储块可刚好存储完毕待写入数据。则处理单元直接调取3个空闲的块粒度大小为5的存储块作为目标存储块。

3)若待写入数据与所有存储区域规定块粒度大小之间的存储分配指数中，存在大于等于1的存储分配指数且大于等于1的存储分配指数中不存在整数，表示所有块粒度大小均不能被整除，即不存在相同多个相同块粒度大小相同的存储块刚好完成待写入数据存储的可能。这种情况下，需要分配多种不同块粒度大小的存储块进行组合存储。则为了减少存储块的使用数量，选择其中存储分配指数对应的存储区域作为首先分配区域，因为存储分配指数在大于1的前提下，越小，表示存储数据与存储块之间的适配性越好。然后对最小存储分配指数取整，并根据取整后的整数数值，选择对应的存储区域中与整数数值相同个存储块进行待写入数据存储。剩余数据作为新的待写入数据，基于上述1)-3)的分配规则，重新进行存储块分配，直到所有待写入数据分配完毕。

例如，某待写入数据的文件总粒度大小为3254，存储系统划分为了7个存储区域，分别为3、5、7、9、11、13、15。基于上述存储分配指数的分配规则，获得待写入数据与各存储区域之间的存储分配指数为：1084.7、650.8、469.2、361.6、295.9、250.4、216.94。基于规则3)中的分配规则，当所有存储分配指数均为非整数时，选取最小的存储分配指数(即216.94)并取整(即216)，并根据取整后的整数数值，选择数值相同个对应存储区域的存储块进行待写入数据存储。即选择216个块粒度大小为15的存储块作为目标存储块。然后计算剩余未分配数据数量，已经分配的数据量为216*15＝3240，还剩余14个粒度大小的待写入数据需要分配。则将该14个粒度大小的数据作为新的待写入数据，分别计算与各存储区域之间的存储分配指数，分别为：4.7、2.8、2、1.6、1.3、1.1、0.94，发现其中存在存储分配指数大于1且有整数的情况，即与块粒度大小为7的存储区域之间的存储分配指数为2，则选择2个块粒度大小为7的存储块作为剩余数据的目标存储块。在实际运行过程中，并不是所有的数据在多轮计算后总能找到整除存储块，完成N轮计算后，可能最终剩余的数据已经小于了最小存储粒度。例如，完成第5轮计算后，某待分配数据依旧存在0.8的粒度数据未被分配，但最小存储块的粒度为1，那即使最小的存储块也无法保证完美存储剩余数据。在这种情况下，即剩余数据小于最小存储块的块粒度大小，也直接调取最小的存储块进行剩余数据存储，即使存在上述示例中的0.2粒度的块内碎片，但其相对于现有技术动则几十粒度的块内来说，对于存储系统的高效存储依旧具有显著的效果。完成所有待写入数据分配。

在另一种可能的实施方式中，待调度数据的数据类型为待更新数据，且文件数据更新后大小增加。因为更新后的数据是在原存储数据基础上进行增加的，若直接进行增加数据存储，会造成增加数据与原始数据之间的关联性降低。所以为了便于更新后的总文件管理，不仅需要对增加的文件进行存储空间分配，还需要进行原始文件与新增文件之间的重新调度。基于此，优选的，将更新后的总文件作为调度目标文件，首先制定更新后的文件大小，制定规则为：

file size(new)＝file origin+file new；

其中，file size(new)为重新制定的文件大小；file origin为原始文件大小；file new为更新过程中的新增文件大小。然后将更新后的总文件设定为待写入文件，进行总文件调度。基于上述待写入文件的分配规则，将file size(new)设定为上述规则中的file size，进行与待写入数据分配规则相同的调度方案，完成该类型数据调度。

在另一种可能的实施方式中，待调度数据的数据类型为待更新数据，且文件数据更新后大小缩减。即原本存储数据会缺失一部分，原本适配存储的存储块中，识别会出现块内碎片的情况。则提取更新后存储空间的存储状态，即存储原文件的存储块位置和实时的存储空间使用情况，筛选出其中出现块内碎片的存储块。然后将这部分存在块内碎片的存储块中的存储文件提取出来，进行整合，并将整合后的文件设定为待写入数据，并基于上述待写入数据的分配规则执行这部分文件存储空间调度。若块内碎片大小与某存储区域规定块粒度大小相同，则也可直接对出现该块内碎片的存储块进行拆分，保留存储数据部分，将块内碎片部分拆分出来，调度到对应块粒度大小的存储区域。例如，某已存储数据使用了一个存储粒度为8的存储块，在完成数据更新后，该部分数据缩减为5，且该部分剩余的数据完全来自于之前存储粒度为8的数据。则在完成更新后，直接将该部分存储块拆分为一个存储粒度为5的存储块和一个存储粒度为3的存储块。其中，存储粒度为5的存储块保留剩余粒度大小为5的数据，并将该存储块划分到对应粒度大小的存储区域。拆分出来的存储粒度为3的存储块目前为闲置状态，则更新该存储块的索引地址，然后将该存储块划分到对应粒度大小的存储区域，便于后续的调度使用。而若在完成数据更新后，即使文件缩小了，但缩小后的文件并不来自于原粒度大小为8的数据，即新的粒度为5的数据替换了原粒度为8的数据，则存在两种调度方式。第一种，直接将新的数据源调度到存储粒度为5的存储块中，然后将该存储块的索引与原数据进行关联。另一种则是在原存储块中进行数据替换，替换的存储块存在粒度为3的块内碎片，则将块内碎片拆分为新的存储块，即块粒度大小为3的存储块，并将该新的存储块划分到对应的存储粒度大小的存储区域。以此，实现存储块的拆解方案。

在另一种可能的实施方式中，若待调度数据的数据类型为待删除数据，则表示会出现新的空闲空间。则基于存储这部分文件的存储块位置信息，回收存储原待删除数据的存储块，识别这些回收块的块粒度大小。这些回收块本应直接回归到对应存储区域中，但是为了使存储系统各部分均衡使用，避免小部分过度使用导致存储系统使用寿命降低的问题。优选的，设置各存储区域空闲空间均衡比例范围，当回收块直接回归到原存储区域，导致各存储区域空闲空间均衡比例超出预设范围时，则需要进行存储块调度，使得各存储区域空闲空间均衡比例回到预设范围内。基于存储块的拆解/合并特性和预设各存储区域的空闲空间均衡比例范围，进行回收块的拆解/合并；基于拆解/合并后存储块的块粒度大小，将拆解/合并获得的存储块划分到对应块粒度大小的存储区域，保证各存储区域的空闲空间均衡比例维持在预设范围内。

步骤S30：基于所述存储空间调度方案，进行所述存储系统的存储空间调度。

具体的，基于上述生成的调度方案，进行后续文件写入，存储块合并、拆解和调度，完成存储空间的最优调度。

通过上述技术方案，基于新型存储器的存储系统空间优化方法具有多种粒度空间访问单元的空间初始化功能；在该存储系统中，存在多种粒度大小的块作为空间分配的基本单元，块粒度大小支持字节级，可根据文件大小按需分配合适粒度大小的块。通过循环判断文件大小与多种粒度块大小之间的基本关系，判断文件数据使用大粒度块时是否存在块内碎片从而高效地为文件数据分配合适粒度大小的块，减少存储系统空间浪费。根据文件数据大小变化检查块状态合并符合条件的多个小粒度数据块为一个较大的数据块从而减少文件数据管理和访问开销，提升存储系统访问性能。根据文件数据大小变化检查块状态拆分存在块内碎片的大粒度块为小粒度块，减少块内空闲空间浪费，实现存储系统空间的高效利用。在文件数据删除释放存储空间时根据各个区域空闲空间的比例动态调整各个区域(zone)内块的数量实现整个存储系统的负载均衡。

本发明实施方式还提供一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行上述的存储空间调度方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种存储空间调度方法，其特征在于，所述方法包括：

获取待调度数据的数据信息和存储系统的存储系统信息，其中，基于字节访问特性，所述存储系统划分有多个存储区域，每一存储区域划分有多个存储块；

基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案；其中，所述存储系统信息包括：存储系统中空闲存储区域的存储区域地址，以及各存储区域内存储块的块粒度大小；

基于所述存储空间调度方案进行所述存储系统的存储空间调度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述数据信息包括：数据类型和数据大小；

所述数据类型包括：待写入数据、待更新数据和待删除数据。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

划分存储区域和存储块，包括：

将存储系统的存储空间初始化为多个存储区域，其中各个存储区域的存储空间大小相同或不同；

将每一存储区域划分为多个存储块；其中，

存储空间相同的存储区域内的存储块的块粒度大小相同；

存储空间不同的存储区域内的存储块的块粒度大小不同。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述存储空间调度方案包括：

存储块合并方案和存储块拆分方案；

所述存储块合并方案包括：

通过合并多个存储块进行存储空间调度，其中合并后存储块的块粒度大小为合并前所述多个存储块的块粒度总和；

将合并后存储块并入与合并后存储块的块粒度大小相同的存储块所在的存储区域，并基于该存储区域更新合并后存储块的块索引；

所述存储块拆分方案包括：

通过拆分单个存储块进行存储空间调度，其中拆分后存储块的块粒度大小总和等于拆分前单个存储块的块粒度大小；

将各拆分后存储块并入与其块粒度大小相同的存储块所在的存储区域，并基于并入的存储区域更新各拆分后存储块的块索引。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案，包括：

若所述数据类型为待写入数据，根据所述待写入数据的数据大小分别计算所述待写入数据与每一存储区域之间的存储分配指数；计算公式为：

其中，n∈N＝(1,2,…,n)，n为各存储区域的序号；

block num(n)为所述待写入数据与第n个存储区域之间的存储分配指数；

file size为所述待写入数据的数据大小；

block size(n)为第n个存储区域内的存储块的块粒度大小；

若计算出的存储分配指数均小于1，选择具有最小块粒度大小的存储块的存储区域中的空闲存储块作为所述待写入数据的目标存储块进行数据存储；

若存在有存储分配指数大于等于1，且大于等于1的存储分配指数中存在整数存储分配指数，选择出现该整数存储分配指数的存储区域内对应的整数个存储块作为所述待写入数据的目标存储块进行数据存储；

若存在有存储分配指数大于等于1，且大于等于1的存储分配指数中的所有存储分配指数均为非整数，则：

首先对所有存储分配指数中的最小数值进行取整，并选择具有与取整后存储分配指数数值相同的存储块的存储区域内的空闲存储块作为所述待写入数据的目标存储块进行首次数据存储；

首次数据存储后的剩余数据作为新的待写入数据进行存储分配指数更新；其中，所述剩余数据的计算公式为：

file size(surplus)＝file size-block size(Z)×Z；

其中，file size(surplus)为首次数据存储后的剩余数据；

block size(Z)为首次数据存储选择的存储块的块粒度大小；

Z为首次数据存储选择的存储块的数量；

基于更新后的存储分配指数进行存储块分配，直到所有待写入数据的存储块分配完成。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案，还包括：

若所述数据类型为待更新数据，且文件数据更新后文件大小增加，则：

重新制定更新后的文件大小，制定规则为：

file size(new)＝file origin+file new；

其中，file size(new)为重新制定的文件大小；

file origin为原始文件大小；

file new为更新过程中的新增文件大小；

基于重新制定的文件大小，将更新后的文件作为待写入数据进行存储空间调度。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案，还包括：

若所述数据类型为待更新数据，且文件数据更新后文件大小缩减，则：

判断更新后文件对应的存储块的存储状态，通过对比各存储块内存储数据的实际粒度和对应存储块的块粒度大小，筛选出存在块内碎片的存储块；

提取存在块内碎片的存储块中存储的数据，并将提取的数据作为待写入数据进行存储空间调度。

8.根据权利要求2-4中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案，还包括：

若所述数据类型为待删除数据，则：

回收存储所述待删除数据的存储块，并识别回收的存储块的块粒度大小；

基于存储块合并方案、存储块拆分方案以及预设的存储区域空闲空间均衡比例，对回收的存储块进行合并或拆分；

基于合并或拆分后的存储块的块粒度大小，将合并或拆分后的存储块划分到具有与其块粒度大小相同的存储块的存储区域内，划分后的存储区域的空闲空间均衡比例在预设范围内。

9.一种存储空间调度系统，其特征在于，所述系统包括：

采集单元，用于获取待调度数据的数据信息和存储系统的存储系统信息，其中所述存储系统划分有多个存储区域，每一存储区域划分有多个存储块；

空间优化单元，用于基于所述数据信息和所述存储系统信息生成存储空间调度方案；其中，所述存储系统信息包括：存储系统中空闲存储区域的存储区域地址，以及各存储区域内存储块的块粒度大小；

执行单元，用于基于所述存储空间调度方案进行所述存储系统的存储空间调度。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述数据信息包括：数据类型和数据大小；

所述数据类型包括：待写入数据、待更新数据和待删除数据。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述空间优化单元包括：

空间分配子模块，用于数据类型为待写入数据的存储空间调度方案生成；

空间更新子模块，用于数据类型为待更新数据的存储空间调度方案生成；

空间回收子模块，用于数据类型为待删除数据的存储空间调度方案生成；

空间负载均衡子模块，用于在数据删除后对回收的存储块进行合并或拆分，维持各存储区域的空闲空间均衡比例在预设范围内。

12.一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行权利要求1-8中任一项权利要求所述的存储空间调度方法。

Images