CN116974456A - 锁定存储系统中的存储区域的方法、设备和计算机程序产品 - Google Patents

锁定存储系统中的存储区域的方法、设备和计算机程序产品 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例涉及锁定存储系统中的存储区域的方法、设备和计算机程序产品，存储系统包括第一存储节点和第二存储节点。该方法包括响应于在第一存储节点和第二存储节点中的至少一个存储节点处接收到针对存储区域的数据访问请求，调整第一存储节点处的第一计数器和第二存储节点处的第二计数器中的至少一个计数器的值。方法还包括响应于第一计数器的值与第二计数器的值之比大于第一阈值，向第一存储节点分配锁定标记，锁定标记指示存储区域被第一存储节点锁定。根据本公开的各实施例，能够有效地降低统计上更经常被访问的节点所需存储资源，并且提高应用条带锁降的效率。

Description

锁定存储系统中的存储区域的方法、设备和计算机程序产品
技术领域
本公开的实施例总体上涉及数据存储技术领域，并且具体地，涉及一种锁定存储系统中的存储区域的方法、设备和计算机程序产品。
背景技术
随着数据存储技术的发展，各种数据存储设备已经能够向用户提供越来越高的数据存储能力，并且数据访问速度也有了很大程度的提高。在提高数据存储能力的同时，用户对于数据可靠性和存储系统的响应时间也提出了越来越高的需求。目前，已经开发出了基于冗余磁盘阵列的多种数据存储系统来提高数据的可靠性。当存储系统中的一个或者多个磁盘出现故障时，可以从其他正常操作的磁盘上的数据来恢复出故障磁盘中的数据。
存储系统可以经由存储节点来被访问。在典型的双存储节点类型的存储系统中，两个存储控制控制节点一起工作以便处理针对存储系统执行数据访问操作，进而提供更高的可用性和更好的性能。每个存储控制节点具有自身的存储器(例如，高速缓存)，并且两个存储控制器中的存储器以镜像方式操作。两个存储控制节点可以并行地接收来自外界的数据访问指令，因而可能产生两个存储控制节点同时对相同的存储区域进行操作的问题。此时，如何提供安全可靠的锁定机制来避免两个存储控制节点的操作的冲突，成为一个研究热点。
发明内容
总体上，本公开的实施例提供一种锁定存储系统中的存储区域的方法、设备和计算机程序产品。
根据本公开的第一方面，提供了一种锁定存储系统中的存储区域的方法，存储系统包括第一存储节点和第二存储节点。方法包括：响应于在第一存储节点和第二存储节点中的至少一个存储节点处接收到针对存储区域的数据访问请求，调整第一存储节点处的第一计数器和第二存储节点处的第二计数器中的至少一个计数器的值；响应于第一计数器的值与第二计数器的值之比大于第一阈值，向第一存储节点分配锁定标记，锁定标记指示存储区域被第一存储节点锁定。根据本公开的各实施例，能够有效地降低统计更经常被访问的节点所需存储资源，并且提高应用条带锁降的效率。
根据本公开的第二方面，提供了一种锁定存储系统中的存储区域的设备，存储系统包括第一存储节点和第二存储节点。设备包括：一个或者多个处理器；耦合至一个或者多个处理器中的至少一个处理器的存储器；在存储器中存储的计算机程序指令，当计算机指令由至少一个处理器执行时，使得设备执行以下动作，动作包括：响应于在第一存储节点和第二存储节点中的至少一个存储节点处接收到针对存储区域的数据访问请求，调整第一存储节点处的第一计数器和第二存储节点处的第二计数器中的至少一个计数器的值；响应于第一计数器的值与第二计数器的值之比大于第一阈值，向第一存储节点分配锁定标记，锁定标记指示存储区域被第一存储节点锁定。根据本公开的各实施例，能够有效地降低统计上更经常被访问的节点所需存储资源，并且提高应用条带锁降的效率。
根据本公开的第三方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品被有形地存储在计算机可读介质上并且包括机器可执行指令，该机器可执行指令在被执行时使机器执行根据本公开的第一方面所述的方法。
提供发明内容部分是为了简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的关键特征或主要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实现进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实现中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本公开的实施例可以在其中被实现的存储系统100的示意图；
图2示出了根据本公开的实施例的在存储系统100中的条带锁缓存的示意图200；
图3示出了根据本公开的实施例的锁定存储系统中的存储区域的方法的流程框图300；
图4示出了根据本公开的实施例的锁定效率的示意图400；以及
图5示出了可以用来实施本公开的实施例的设备500的示意性框图。
具体实施方式
下面将参考附图中示出的若干示例实施例来描述本公开的原理。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，但应当理解，描述这些实施例仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
图1示出了本公开的实施例可以在其中被实现的存储系统100的示意图。该存储系统100包括第一存储节点110、第二存储节点130，以及物理存储层120。该物理存储层120包括多个(例如，5个)物理盘122-1、122-2、122-3、……、122-5，用于向存储系统100提供物理存储空间。在之后的描述中，这些盘可以被统称为或单独称为“存储设备”或“盘”122，本公开在此不做限制。盘122可以是各种非易失性盘，其示例可以包括但不限于数字通用盘(DVD)、蓝光盘(BD)、光盘(CD)、软盘、硬盘、磁带驱动、光学驱动、固态存储器设备(SSD)等等。能够提供存储空间的其他盘也可以被使用。每个盘122被划分为多个区段121。多个区段121可以具有相同的存储容量。区段121有时也可被称为盘分区、存储单元等，而物理存储层120也可以被称为存储池或盘池。
第一存储节点110可以包括存储管理器140和第一计数器112，第二存储节点130可以包括第二计数器132。第一计数器112和第二计数器132的值分别用于反应第一存储节点110和第二存储节点130被访问的历史次数，以指示哪个存储节点是更加“流行”的存储节点(即被访问的概率大于50％)。
存储管理器140可以响应于在第一存储节点110处或在第二存储节点130处接收到针对存储区域的数据访问请求而动态地调整第一计数器112和第二计数器132的值。存储管理器140还可以根据第一计数器112和第二计数器132的值向第一存储节点110或第二存储节点130分配锁定标记150，详细过程将在下文进行阐述。
在一些实施例中，存储管理器140还可以被包括在第二存储节点130中。备选地，在一些实施例中，存储管理器140还可以被设置在第一存储节点110和第二存储节点130外部。可以根据存储系统100的特性来布置存储管理器140的位置，本公开在此不做限定。
在第一存储节点110和第二存储节点130内部，可以包括一个或多个RAID组。在图1中，为简明起见，每个存储节点内部仅示出了其中一个RAID组。每个RAID114、134建立在由物理存储层120的多个盘122划分而来的多个区段121上。这样的RAID 114、134有时也被称为映射RAID或分布式RAID。RAID 114、134可以包括多个存储区域116、136，其被分别映射到物理存储层120中的一个或多个盘122中的一个或多个区段121。当用户向RAID 114、134的某个存储区域116、136写入数据时，所写入的数据将被存储到该存储区域116、136所对应的多个物理区段121中。在一些实施例中，该存储区域116、136是存储系统100中的一个或者多个条带。
根据本公开所描述的双存储节点架构，存储系统100中所具有的两个存储节点(即，第一存储节点110以及第二存储节点130)所具有的相应RAID 114、134完全一一对应，也即两个RAID 116、136内部的多个存储区域116、136一一对应，并且两个RAID 116、136的每个存储区域所具有的到存储管理层120中的物理区段121的映射也一一对应。也即，第一存储节点110以及第二存储节点130共享相同的逻辑存储空间，能够共同对该逻辑存储空间进行访问。
根据RAID技术的要求，每个RAID 114、134在多个可用盘122上均匀分布，即每个RAID113、134的多个存储区域(条带)都被尽量均匀分配在物理存储层120中的各个可用盘122的多个区段121。例如，如图1所示，RAID 114的一个存储区域116被分别映射到盘122-1的一个区段121、盘122-2的一个区段121、盘122-4的一个区段以及盘122-5的一个区段121。容易理解，图1中仅示出了一个条带的示例，其他条带也可以以类似方式被映射。还容易理解，RAID中的存储区域116的数量以及每个存储区域116的宽度都是可以灵活设定的。对于第二存储节点130中的RAID 134，由于其所对应的映射与RAID 116完全一致，因此其内部的存储区域136与第一存储节点110中的存储区域116对应完全相同的区段121。容易理解，每个可用盘122上向RAID分配的区段121的数目基本相同，从而实现跨多个盘的均匀分布。
在如图1所描述的双存储节点架构中，来自外部主机的I/O访问请求(如下也被称为数据访问请求)被发送到第一存储节点110或第二存储节点130，并由第一存储节点110或第二存储节点130同时进行处理。第一存储节点110中的存储管理器140可以具有高速缓存，其用于接收并缓存来自外部主机的数据访问请求，并将数据访问请求冲刷到第一存储节点110中的RAID 114中。第二存储节点130接收数据请求的过程与上文类似，在此不再赘述。
容易理解，来自外部主机的针对RAID 114以及RAID 134的多个连续的数据访问请求将同时访问RAID 114以及RAID 134。由于RAID 114以及RAID 134同时对应于相同的物理存储空间，这将不可避免的带来访问冲突的问题，例如，第一存储节点110可能当前正在对RAID 114中的存储区域116执行写操作，而第二存储节点130可能同时希望向与存储区域116对应的存储区域136中写入数据。由于这两个条带对应相同的物理区段121，在这种情况下，如果不采取相应措施，将不可避免的造成用户数据的混乱或丢失。
传统上，通常采用如下的同步机制来严格地协调和控制第一存储节点110和第二存储节点130的针对各自的RAID 114、134的访问操作。具体而言，每个访问请求都需要在执行实际操作前获取对当前条带的操作权限(以下也被称为条带锁)。其基本原则是：
1)针对写操作，每个访问请求必须获取针对目标条带的独占的条带锁，这样其他的访问请求(无论是读操作还是写操作)均无法对该目标条带进行访问。
2)针对读操作，每个访问请求需要获取针对目标条带的共享的条带锁。在这种情况下，其他的访问请求如果同样需要针对目标条带进行读操作，也可以获取共享的条带锁，从而实现对同一目标条带的同时读操作。
3)每个访问请求都需要按照接收的先后顺序被处理。
举例而言，第一存储节点110中的RAID114在收到希望针对其内部的某个目标存储区域116执行写操作的访问请求A时，首先需要获取针对该目标条带的独占的条带锁。假设同时没有其他访问请求对该目标存储区域进行写操作，因此上述访问请求A可以获取针对该目标存储区域的独占的条带锁，并随后向该目标存储区域执行写操作。而如果在执行该写操作的同时，第二存储节点130中的RAID 134接收到希望针对其内部的某个目标存储区域136(该目标存储区域对应于当前正被写入的存储区域116)执行写操作的访问请求B时，该访问请求B同样需要尝试获取针对该目标存储区域136的独占的条带锁。显然，此时访问请求B无法获得独占的条带锁，因此其无法执行当前针对该目标存储区域136的访问请求B，而只能等待第一存储节点110中的访问请求A执行完毕，并且释放该独占的条带锁之后，第一存储节点130中的访问请求B才能够继而获取该独占的条带锁，并针对存储区域136执行写操作。
可以看出，为了获得对目标存储区域的独占条带锁，从而将该目标区域锁定以进行写入操作，存储系统中的存储节点间会进行大量的通信，这占用了大量带宽和存储资源。在传统的存储系统中，通常统计数据访问更加频繁的存储节点(“流行”节点)，并且直接将独占条带锁设置在该“流行”节点上以减少节点间通信所占用的带宽和存储资源。
在一些方案中，使用队列来统计每个节点被访问的次数，例如为了统计128次历史数据访问中第一存储节点110和第二存储节点130被访问的次数，使用占用存储资源128位的队列进行记录，以确定哪个节点为更“流行”节点。这种队列占用存储资源较大，在需要统计海量历史访问的存储系统中，占用大量存储资源的队列造成存储系统的计算延迟，从而带来不佳的用户体验。
为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个问题，本公开的实施例提出了一种锁定存储系统中的存储区域的方案。该方案利用在第一存储节点和第二存储节点中布置的第一计数器和第二计数器对数据访问请求进行计数，并且根据第一计数器和第二计数器的值来锁定存储区域。根据本公开的各实施例，能够有效地利用占用存储资源较小的计数器对存储节点的历史访问进行计数，从而增加存储节点处理数据访问请求的速度，提高了存储效率。
图2示出了根据本公开的实施例的在存储系统100中的条带锁缓存的示意图200。在图2中，同时示出了在第一存储节点110中的条带锁缓存210以及在第二存储节点130中的条带锁缓存220。其中，条带锁缓210具有多个被称为槽(slot)的单元211、212、…、215，条带锁缓220同样具有单元221、222、…、225其中每个单元对应于RAID逻辑存储空间的一个存储区域。应理解，其中的数目仅仅是示例性的。
在第一存储节点110中的RAID 114所保存的条带锁缓存210以及第二存储节点130中的RAID 134所保存的条带锁缓存220是一一对应的，其中的每个存储区域与其相应存储区域均对应于同一逻辑存储空间，并且均对应于同一物理存储空间。例如，在图2中，单元211与221对应，单元212与222对应，以此类推。并且，在条带锁缓存中的每个单元，标识了本地存储节点对于该存储区的当前的访问状态。
具体而言，条带锁缓存210、220中的每个单元可以具有三种状态：独占、空闲以及共享。对于独占状态，意味着本地存储节点当前享有对该存储区的独占的访问权，并能够向该存储区的存储空间写入数据。容易理解，如果本地存储节点当前对某个存储区域具有独占状态，则对端存储节点当前对该存储区的状态只能是空闲状态，即，无法执行任何访问操作。类似地，如果本地存储节点当前对某个存储区具有空闲状态，则对端存储节点当前对该存储区必然是独占状态。对于共享状态，意味着本地存储节点和对端存储节点当前共同拥有对某个存储区的共享的访问。此时，本地存储节点和对端存储节点仅能够同时对该存储区执行读访问。
参照图2，其中条带锁缓存210的单元211当前具有独占状态，与其对应，条带锁缓存220的单元221当前具有空闲状态。类似的，单元212具有空闲状态，而单元222具有独占状态。此外，单元213与对应的单元223均具有共享状态。
应该注意的是，本公开在于统计更加被频繁访问的“流行”节点，因此对于本地存储节点和对端存储节点都为共享状态的情况不加以考虑。实际上，上述共享情况也不影响本公开的方案，在理论上可以记每个节点0.5次。在本公开中，向某存储节点分配存储标记是指对于目标存储区域，该存储节点享有独占状态，也即该目标存储区域被该存储节点锁定。
图3示出了根据本公开的实施例的锁定存储系统中的存储区域的方法的流程框图300。将结合图1对图3中的方法进行描述。
在框310，存储管理器140确定是否在第一存储节点110和第二存储节点130中的至少一个存储节点处接收到针对存储区域116、136的数据访问请求。例如数据访问请求可以是针对存储区域116、136的写入请求或者读取请求，也即用户想向与存储区域116、136相关联的物理存储层120写入数据或者从中读取数据。
在一些实施例中，存储区域116、136是存储系统100中的一个或者多个条带。
在框320，存储管理器140响应于在第一存储节点110和第二存储节点130中的至少一个存储节点处接收到针对存储区域116、136的数据访问请求，调整第一存储节点110处的第一计数器112和第二存储节点120处的第二计数器132中的至少一个计数器的值。例如，如果存储管理器140确定在第一存储节点110处接收到读取请求，存储管理器140可以使第一计数器的值增加1。在计数器已满的情况下，存储管理器140还可以减少计数器的值。请注意，本公开设定第一存储节点110和第二存储节点130为对等节点，也即本公开中针对第一存储节点110描述的情况也适用于第二存储节点130。
第一计数器112和第二计数器132可以是N进制M位计数器(N和M为正整数)，该计数器的计数范围为0至NM-1，也即N进制M位计数器的容量为NM。在本公开的实施例中，为了简便起见，且作为非限制性示例，假设N＝2并且M＝7。第一计数器112和第二计数器132均为2进制7位计数器，其的计数范围为0至127，容量为128，占用存储资源为7位。可以理解的是，可以根据存储系统100的需要设置不同进制和位数的计数器。
在一个示例中，存储管理器140响应于在第一存储节点110处接收到针对存储区域116的数据访问请求，并且第一计数器112的值和第二计数器132的值均小于第二阈值时，增加第一计数器112的值。例如，当存储管理器140确定在第一存储节点110处接收到针对存储区域116的写请求，则存储管理器140进一步判断第一计数器112和第二计数器132的值是否大于第二阈值，如果其均小于第二阈值，则存储管理器140将第一计数器的值增加1。
在一些实施例中，第二阈值与第一计数器112和第二计数器132的容量相关联。例如，第一计数器112和第二计数器132为2进制7位计数器，则该计数器的容量为27＝128，则可以将第二阈值设置为小于128的正整数。为了充分利用计数器的容量，可以将该第二阈值设置为比计数器的容量少1，也可以将其设置为小于容量的其他合适的值，本公开在此不做限制。上面讨论的情况为计数器中的数值均未溢出的情况，下面讨论计数器中的数值即将超出计数器的容量的情况。
在一个示例中，存储管理器140响应于在第一存储节点110处接收到针对存储区域116的数据访问请求，并且第一计数器112的值和第二计数器132的值中的至少一个值等于第二阈值时，基于第一计数器112的值和第二计数器132的值减少第一计数器112和第二计数器132中的一个计数器的值。例如，当存储管理器140确定在第一存储节点110处接收到针对存储区域116的写请求，则存储管理器140进一步判断第一计数器112和第二计数器132的值是否大于第二阈值。如果存储管理器140确定其中的至少一个值等于第二阈值时，表示两个计数器中的一个计数器将溢出(超过计数器容量)，则存储管理器140将根据第一计数器112和第二计数器132的当前值确定将一个计数器的值减少1。
在一些实施例中，存储管理器140确定第一概率，第一概率为第一计数器112的值与第一计数器112的值和第二计数器132的值之和的比率。并且然后存储管理器140以第一概率减少第一计数器112的值。例如，对于2进制7位计数器，且第一计数器的值为127，第二计数器的值为1的情况。存储管理器140确定在第一存储节点110处接收到针对存储区域116的写请求，且确定第一计数器的值等于第二阈值127。存储管理器140进一步确定第一概率＝127/128，则存储管理器140以127/128的概率将第一计数器112的值减少1。然后存储管理器140将第一计数器112的值再增加1。在上述情况下，存在127/128的概率第一计数器112的值和第二计数器132的值之比保持127：1不变。这指示第一存储节点110继续保持为更加频繁访问的节点。可以理解的是，与通过队列计数相比，虽然计数器的值无法提现节点被访问的顺序，但以较大的概率淘汰计数器上的值大的存储节点的访问次数是合理的。
在一些实施例中，存储管理器140确定第二概率，第二概率为第二计数器132的值与第一计数器112的值和第二计数器132的值之和的比率，并且以第二概率减少第二计数器132的值。例如，对于2进制7位计数器，且第一计数器的值为1，第二计数器的值为127的情况。存储管理器140确定在第一存储节点110处接收到针对存储区域116的写请求，且确定第二计数器132的值等于第二阈值127。存储管理器140进一步确定第二概率＝127/128，则存储管理器140以127/128的概率将第二计数器132的值减少1。然后存储管理器140将第一计数器112的值再增加1。在上述情况下，存在127/128的概率第一计数器的值和第二计数器的值之比变为2：126。可以理解的是，在上述情况下，如果不断有来自第一存储节点的访问请求，则第一存储节点上的计数器的值将不断增加，最终超过第二存储节点处的计数器的值。这表示第一存储节点有成为更加频繁访问的节点的趋势。
本公开利用计数器代替队列针对存储节点的历史访问情况进行计数，通过占用7位存储空间的两个计数器代替占用存储空间128位的先进先出队列，在减少存储空间占用的同时，以合理的比率减少或者增加计数器的值。上述计数器的使用使得可以增加存储系统的处理速度，提高效率。
在框330，存储管理器140确定第一计数器112的值与第二计数器132的值之比是否大于第一阈值。例如，第一阈值可以是2，则存储管理器140确定第一计数器112的值是否为第二计数器132的值的两倍，也即在一定的历史访问区间内，针对第一存储节点的访问次数超过针对第二存储节点的访问次数两倍。
请注意，可以根据存储系统100或者用户需求等设置第一阈值，本公开在此不做限制。根据存储系统的特性设置第一阈值允许更加准确地确定哪个存储节点为被频繁访问的节点，从而为分配锁定标记(条带锁)打下基础。
在一些实施例中，存储管理器140确定第一计数器112的值与第二计数器132的值之比不大于第一阈值，则其继续执行框320中调整计数器的值得步骤。
在框340，存储管理器140确定第一计数器112的值与第二计数器132的值之比大于第一阈值，向第一存储节点110分配锁定标记150，锁定标记150指示存储区域116被第一存储节点110锁定。例如，在存储管理器140确定在历史访问区间内，针对第一存储节点110的访问次数超过针对第二存储节点130的访问次数第一阈值倍数时，将锁定标记150分配给第一存储节点110。该锁定标记指示第一存储节点针对存储区域116在条带锁缓存210的一个单元中的状态为独占状态。也就是说，存储区域116被第一存储节点110锁定，只能由第一存储节点110进行读写操作。
在一些实施例中，存储管理器140响应于锁定标记150没有被分配至第一存储节点110和第二存储节点130中的任何一个存储节点，使第一计数器112的值和第二计数器132的值归零。通过将第一计数器112的值和第二计数器132的值归零，可以进一步释放计数器占用的存储空间，从而可以提高存储效率。
根据本公开的各实施例，可以在通过占用存储空间较少的计数器准确地将锁定标记(条带锁)分配给被频繁访问的节点，从而增加存储速度，提高存储效率。
图4示出了根据本公开的实施例的锁定效率的示意图400。示意图400的横坐标指示存储节点被访问的概率0至1(下文以字母P表示)，纵坐标表示锁定效率，也即将锁定标记分配至该存储节点且该节点在一定历史区间内被访问的概率。
图4中的三角曲线表示理想情况，即将锁定标记分配至访问概率为P的节点，且该存储节点正好被访问，其效率为P。图4中的圆圈曲线表示本领域中的常用手段，其效率为P*P+(1-P)*(1-P)，即该流行节点的第一次接收到访问请求的概率为P，后续访问请求的概率为P，同样针对冷门节点第一次接收到访问请求的概率为1-P，后续访问请求的概率为1-P。可以看处常用手段和理想情况的效率差为P-P*P+(1-P)*(1-P)。利用本公开的技术方案，可以在占用存储空间小的情况下，实现接近于理想状态的锁定状态(参见方框曲线，其效率接近于理想状态且高于常用方法)。
图5示出了一个可以用来实施本公开的实施例的设备500的示意性框图。如图所示，设备500包括中央处理单元(CPU)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的计算机程序指令或者从存储单元508加载到随机访问存储器(RAM)503中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 503中，还可存储设备500操作所需的各种程序和数据。CPU 501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。
设备500中的多个部件连接至I/O接口505，包括：输入单元506，例如键盘、鼠标等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许设备500通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
在某些实施例中，处理单元501可被配置为执行上文所描述的各个过程和处理，例如方法或过程300。例如，在一些实施例中，方法或过程300可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元508。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 502和/或通信单元509而被载入和/或安装到设备500上。当计算机程序被加载到RAM 503并由CPU 501执行时，可以执行上文描述的方法或过程300的一个或多个步骤。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考图5描述的过程可以被实现为计算机程序产品，其可以被有形地存储在非瞬态计算机可读存储介质上，并且包括机器可执行指令，该指令在被执行时使得机器实现根据本公开的各个方面。
计算机可读存储介质可以是可以存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以包括但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的、非穷举的例子包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Java、Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的设备、方法和计算机程序产品的框图和/或流程图描述了本公开的各个方面。应当理解，框图和/或流程图的每个方框以及框图和/或流程图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
通过以上描述和相关附图中所给出的教导，这里所给出的本公开的许多修改形式和其它实施方式将被本公开相关领域的技术人员所意识到。因此，所要理解的是，本公开的实施方式并不局限于所公开的具体实施方式，并且修改形式和其它实施方式意在包括在本公开的范围之内。此外，虽然以上描述和相关附图在部件和/或功能的某些示例组合形式的背景下对示例实施方式进行了描述，但是应当意识到的是，可以由备选实施方式提供部件和/或功能的不同组合形式而并不背离本公开的范围。就这点而言，例如，与以上明确描述的有所不同的部件和/或功能的其它组合形式也被预期处于本公开的范围之内。虽然这里采用了具体术语，但是它们仅以一般且描述性的含义所使用而并非意在进行限制。

Claims (17)

1.一种锁定存储系统中的存储区域的方法，所述存储系统包括第一存储节点和第二存储节点，所述方法包括：
响应于在所述第一存储节点和所述第二存储节点中的至少一个存储节点处接收到针对所述存储区域的数据访问请求，调整所述第一存储节点处的第一计数器和所述第二存储节点处的第二计数器中的至少一个计数器的值；
响应于所述第一计数器的值与所述第二计数器的值之比大于第一阈值，向所述第一存储节点分配锁定标记，所述锁定标记指示所述存储区域被所述第一存储节点锁定。
2.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述第一计数器和所述第二计数器中的至少一个计数器的值包括：
响应于在所述第一存储节点处接收到针对所述存储区域的数据访问请求，并且所述第一计数器的值和所述第二计数器的值均小于第二阈值时，增加所述第一计数器的值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述第一计数器和所述第二计数器中的至少一个计数器的值包括：
响应于在所述第一存储节点处接收到针对所述存储区域的数据访问请求，并且所述第一计数器的值和所述第二计数器的值中的至少一个值等于第二阈值时，基于所述第一计数器的值和所述第二计数器的值减少所述第一计数器和所述第二计数器中的一个计数器的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中减少所述第一计数器和所述第二计数器中的一个计数器的值包括：
确定第一概率，所述第一概率为所述第一计数器的值与所述第一计数器的值和所述第二计数器的值之和的比率；以及
以所述第一概率减少所述第一计数器的值。
5.根据权利要求3所述的方法，其中减少所述第一计数器和所述第二计数器中的一个计数器的值包括：
确定第二概率，所述第二概率为所述第二计数器的值与所述第一计数器的值和所述第二计数器的值之和的比率；以及
以所述第二概率减少所述第二计数器的值。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
响应于所述锁定标记没有被分配至所述第一存储节点和所述第二存储节点中的任何一个存储节点，使所述第一计数器的值和所述第二计数器的值归零。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述第二阈值与所述第一计数器和所述第二计数器的容量相关联。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述存储区域是所述存储系统中的一个或者多个条带。
9.一种锁定存储系统中的存储区域的设备，所述存储系统包括第一存储节点和第二存储节点，所述设备包括：
一个或者多个处理器；
耦合至所述一个或者多个处理器中的至少一个处理器的存储器；
在所述存储器中存储的计算机程序指令，当所述计算机指令由所述至少一个处理器执行时，使得所述设备执行以下动作，所述动作包括：
响应于在所述第一存储节点和所述第二存储节点中的至少一个存储节点处接收到针对所述存储区域的数据访问请求，调整所述第一存储节点处的第一计数器和所述第二存储节点处的第二计数器中的至少一个计数器的值；
响应于所述第一计数器的值与所述第二计数器的值之比大于第一阈值，向所述第一存储节点分配锁定标记，所述锁定标记指示所述存储区域被所述第一存储节点锁定。
10.根据权利要求9所述的设备，其中调整所述第一计数器和所述第二计数器中的至少一个计数器的值包括：
响应于在所述第一存储节点处接收到针对所述存储区域的数据访问请求，并且所述第一计数器的值和所述第二计数器的值均小于第二阈值时，增加所述第一计数器的值。
11.根据权利要求9所述的设备，其中调整所述第一计数器和所述第二计数器中的至少一个计数器的值包括：
响应于在所述第一存储节点处接收到针对所述存储区域的数据访问请求，并且所述第一计数器的值和所述第二计数器的值中的至少一个值等于第二阈值时，基于所述第一计数器的值和所述第二计数器的值减少所述第一计数器和所述第二计数器中的一个计数器的值。
12.根据权利要求11所述的设备，其中减少所述第一计数器和所述第二计数器中的一个计数器的值包括：
确定第一概率，所述第一概率为所述第一计数器的值与所述第一计数器的值和所述第二计数器的值之和的比率；以及
以所述第一概率减少所述第一计数器的值。
13.根据权利要求11所述的设备，其中减少所述第一计数器和所述第二计数器中的一个计数器的值包括：
确定第二概率，所述第二概率为所述第二计数器的值与所述第一计数器的值和所述第二计数器的值之和的比率；以及
以所述第二概率减少所述第二计数器的值。
14.根据权利要求9所述的设备，其中所述动作还包括：
响应于所述锁定标记没有被分配至所述第一存储节点和所述第二存储节点中的任何一个存储节点，使所述第一计数器的值和所述第二计数器的值归零。
15.根据权利要求10所述的设备，其中所述第二阈值与所述第一计数器和所述第二计数器的容量相关联。
16.根据权利要求9所述的设备，其中所述存储区域是所述存储系统中的一个或者多个条带。
17.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被有形地存储在计算机可读介质上并且包括机器可执行指令，所述机器可执行指令在被执行时使机器执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240070024A1 (en) * 2022-08-30 2024-02-29 Micron Technology, Inc. Read Data Path for a Memory System

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6151659A (en) * 1997-12-22 2000-11-21 Emc Corporation Distributed raid storage system
US7493400B2 (en) * 2005-05-18 2009-02-17 Oracle International Corporation Creating and dissolving affinity relationships in a cluster
US20070299864A1 (en) * 2006-06-24 2007-12-27 Mark Strachan Object storage subsystem computer program
US8229961B2 (en) * 2010-05-05 2012-07-24 Red Hat, Inc. Management of latency and throughput in a cluster file system
US9009742B1 (en) * 2013-05-10 2015-04-14 Emc Corporation VTL adaptive commit
US11868221B2 (en) * 2021-09-30 2024-01-09 Advanced Micro Devices, Inc. Multi-adaptive cache replacement policy

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