技术领域本发明属于计算机领域，涉及一种存储器的结构，尤其涉及一种混合硬盘的缓存结构及方法。
背景技术：
随着计算机系统及软硬件的不断发展，用户对系统非易失存储设备的性能和容量的要求也越来越高。目前最广泛应用的是传统的机械硬盘(HDD，HardDiskDrive)，这种硬盘生产成本低、容量大，但性能和读写的速度不高。另一种以NAND闪存作为存储介质的固态存储器以其读写速度快、性能高而逐渐成为主流的非易失存储技术，广泛应用于数据中心、个人电脑、手机、智能终端、消费电子等各个领域，而且仍然呈现需求不断增长的局面。虽然NAND混合存储器的读写速度快，性能比较好，但是它局限于容量低，成本高的硬性条件，因此仍无法取代HDD在市场中地位。如图1所示，为了结合HDD和NAND闪存二者的优点，一种混合硬盘的结构将HDD仍作为大容量的主存储器，而NAND存储器作为HDD的读写缓存器。这种混合硬盘集合了HDD的容量大、成本低和NAND的读写速度快的特性从而优化了整个混合存储器的性能。当系统需要从HDD中读取数据时，先将数据缓存到速度更快的NAND缓存中，再通过IO接口传送到上一级系统中。由于NAND缓存的读写速度远大于HDD，从而大大提升存储器性能。但是NAND存储器受限于有限的可擦写次数，且读速度远大于写速度，所以这种混合硬盘的寿命也受限于NAND缓存的擦写寿命，且在写性能方面的提升也很有限。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种混合硬盘的缓存结构及方法。为达到上述目的，具体技术方案如下：一方面，本发明提供了一种混合硬盘的缓存结构，可包括主硬盘和与之相连的主硬盘的缓存器，所述缓存器包括读缓存器和写缓存器，所述读缓存器的数据读性能优于所述主硬盘，所述写缓存器的数据写性能远优于所述读缓存器和主硬盘，当需对所述主硬盘进行读写操作时，读数据缓存于所述读缓存器中，写数据缓存于所述写缓存器中。上述的混合硬盘的缓存结构，其中，所述主硬盘为机械硬盘。上述的混合硬盘的缓存结构，其中，所述读缓存器为NAND存储器。上述的混合硬盘的缓存结构，其中，所述NAND存储器中包括单层单元型NAND芯片、双层单元型NAND芯片、三层单元型NAND芯片、3D-NAND型芯片中的一种或多种存储芯片。上述的混合硬盘的缓存结构，其中，所述写缓存器为相变存储器、磁性随机存储器、阻变式存储器或铁电存储器。另一方面，本发明还提供了一种混合硬盘的缓存方法，包括上述任一项所述的混合硬盘的缓存结构，所述方法包括将从主硬盘中读取的数据先缓存到读缓存器中，将写回主硬盘的数据先缓存到写缓存器中，通过所述读缓存器和所述写缓存器实现对所述主硬盘进行读写操作。另一方面，本发明提供了一种混合硬盘的缓存方法，包括上述的混合硬盘的缓存结构，所述方法包括将从主硬盘中读取的数据缓存到读缓存器中，将写回主硬盘的数据写入所述写缓存器中，通过所述读缓存器和所述写缓存器实现对所述主硬盘的读写操作。相对于现有技术，本发明的技术方案进一步提高了HDD的读写性能，且大大延长了NAND存储器的使用寿命，具有低成本、高性能的优点。附图说明构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为现有HDD和NAND混合硬盘的结构示意图；图2为本发明的实施例的结构示意图；图3为现有HDD和NAND混合硬盘的读写操作示意图；图4为本发明的实施例的读写操作示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。如图2所示，本发明的实施例将HDD的缓存分为两个独立的读缓存器和写缓存器。读缓存器由NAND存储器构成，而写缓存器由新型存储器构成。由于NAND存储器相比HDD在读性能上的优势，尤其是在连续读(burstread)操作下，读速度非常快，因而将大大提升对HDD的读性能。并且，由于NAND存储器仅作为HDD的读缓存，因而将大大降低系统对NAND存储器的写操作，因此提高了NAND存储器的使用寿命。NAND存储器优选包括单层单元型NAND芯片、双层单元型NAND芯片、三层单元型NAND芯片、3D-NAND型芯片中的一种或多种存储芯片。新型存储器(NCM)的读写速度相比NAND存储器更快，且可擦写次数也要远大于NAND存储器，因此使用新型存储器作为HDD的写缓存不仅有助于提高系统HDD的写性能，也将有利于延长本发明这种结构的机械硬盘的使用寿命。新型存储器(NCM)优选为相变存储器、磁性随机存储器、阻变式存储器或铁电存储器。本发明实施例的这种HDD的缓存方法，综合了新型存储器、NAND存储器各自的优点，进一步提高了HDD的读写性能，且大大延长了HDD的使用寿命，是一种低成本、高性能的数据存储方法。如图3和图4中所示，假设系统要从HDD中读取16TB的数据，其中12TB为读数据，4TB为写数据。如果是传统的机械硬盘，那么读写速度将会非常慢，系统性能也将非常差。如图3中所示，若采用技术背景中的如图1所示的混合硬盘结构，用NAND存储器作为HDD的读写缓存，由于NAND存储器的性能高于HDD，因此系统性能将得到提升。但是，NAND缓存的容量是非常有限的，而这16TB的数据(不论读数据还是写数据)都需要缓存在NAND中，那势必要经常对NAND进行擦除和写操作，一旦达到其擦写次数的上限，必然需要更换NAND芯片或者直接更换硬盘，而维护成本和芯片成本都是供应商和客户所不愿看到的。如图4所示，在本发明的结构和方法实施例中，读缓存器由NAND存储器构成，写缓存器由新型存储器构成。可以看出，NAND缓存中都是系统经常读取的数据，大大降低了系统对NAND的擦写次数，而新型存储器作为写缓存写的数据量也小的多，且新型存储器的写性能和擦写寿命都要优于NAND缓存，因此整个硬盘的性能和寿命相比图3都将大大提升。以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。