一种控制缓存池水位的方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及分布式集群领域，更具体地，特别是指一种控制缓存池水位的方法、系统、计算机设备及可读介质。

背景技术：

在存储系统安全可靠、成本有限的情况下，利用有限的资源获取最大的存储容量、充分发挥系统应硬件的性能变得极为重要，而通过利用“数据分层存储”恰好可以实现此目标。

数据分层存储一般采取分级存储池的策略，即用户高频访问的热点数据放在高速缓存池中，用户低频访问的非热点数据存放在性能低但是存储容量高的普通数据池中。高速缓存池一般以高性能、小容量但是价格相对较高的nvme、ssd或nvdim为存储介质，普通数据池一般采用速度慢、容量高但是价格相对便宜的hdd为存储介质。

受限于产品成本及高速存储介质的存储容量，高速缓存池的存储容量也不会太高，但为了存储性能，高速缓存池需要尽可能多地存储热点数据，淘汰非热点数据。但是现有技术中暂无将高频数据保存在缓存池中并尽可能的淘汰非热点数据到慢速存储池中的方法，并且现有技术中缓存池的水位往往较高，无法发挥出正常的性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种控制缓存池水位的方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质，本发明根据在单位时间内的读写次数区分热点数据和非热点数据，并根据脏数据的范围对非热点数据进行划分，并在缓存池水位过高时进行下刷，从而实现将热点数据保存在缓存池中并保持缓存池的水位处于健康状态，提高了分布式集群的性能。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种控制缓存池水位的方法，包括如下步骤：部署分布式存储集群，并在所述分布式集群中分别创建高速缓存池和低速存储池；响应于接收到数据，判断所述数据在单位时间内的读写次数是否超过第一阈值；响应于所述数据在单位时间内的读写次数未超过第一阈值，根据所述数据的脏数据的范围将所述数据写入所述高速缓存池对应的位置，并判断所述高速缓存池的水位是否超过第二阈值；以及响应于所述高速缓存池的水位超过第二阈值，根据所述高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度，并根据所述下刷速度将所述高速缓存池中的数据按照脏数据的范围从大到小下刷到所述低速存储池。

在一些实施方式中，所述根据所述数据的脏数据的范围将所述数据写入所述高速缓存池对应的位置包括：通过对象元数据记录所述数据的脏数据的范围，并将所述对象元数据插入到所述高速缓存池的lru链表中。

在一些实施方式中，所述将所述对象元数据插入到所述高速缓存池的lru链表中包括：响应于所述数据的脏数据的范围大于等于第三阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第一子区域；响应于所述数据的脏数据的范围小于第三阈值且大于等于第四阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第二子区域；以及响应于所述数据的脏数据的范围小于第四阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第三子区域。

在一些实施方式中，方法还包括：响应于所述数据在单位时间内的读写次数超过第一阈值，将所述数据写入所述lru链表的热点区域。

在一些实施方式中，所述根据所述下刷速度将所述高速缓存池中的数据按照脏数据的范围从大到小下刷到所述低速存储池包括：将所述第一子区域的数据下刷到所述低速存储池；以及响应于所述第一子区域的数据下刷完成，将所述第二子区域的数据下刷到所述低速存储池并实时检测所述第一子区域是否存在新写入的数据。

在一些实施方式中，所述根据所述高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度包括：响应于所述高速缓存池的水位超过第二阈值且不超过第五阈值，使用第一下刷速度和第一下刷间隔进行下刷；以及响应于所述高速缓存池的水位超过第五阈值，增大所述第一下刷速度并减小所述第一下刷间隔。

在一些实施方式中，所述根据所述高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度包括：响应于存在所述分布式存储集群的性能数据不在预设范围内，增加所述第一下刷速度并减少所述第一下刷间隔。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种控制缓存池水位系统，包括：创建模块，配置用于部署分布式存储集群，并在所述分布式集群中分别创建高速缓存池和低速存储池；判断模块，配置用于响应于接收到数据，判断所述数据在单位时间内的读写次数是否超过第一阈值；写入模块，配置用于响应于所述数据在单位时间内的读写次数未超过第一阈值，根据所述数据的脏数据的范围将所述数据写入所述高速缓存池对应的位置，并判断所述高速缓存池的水位是否超过第二阈值；以及下刷模块，配置用于响应于所述高速缓存池的水位超过第二阈值，根据所述高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度，并根据所述下刷速度将所述高速缓存池中的数据按照脏数据的范围从大到小下刷到所述低速存储池。

本发明实施例的又一方面，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，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如上方法的步骤。

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：本发明根据在单位时间内的读写次数区分热点数据和非热点数据，并根据脏数据的范围对非热点数据进行划分，并在缓存池水位过高时进行下刷，从而实现将热点数据保存在缓存池中并保持缓存池的水位处于健康状态，提高了分布式集群的性能。

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为本发明提供的控制缓存池水位的方法的实施例的示意图；

图2为本发明提供的控制缓存池水位的计算机设备的实施例的硬件结构示意图。

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。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种控制缓存池水位的方法的实施例。图1示出的是本发明提供的控制缓存池水位的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：

s1、部署分布式存储集群，并在分布式集群中分别创建高速缓存池和低速存储池；

s2、响应于接收到数据，判断数据在单位时间内的读写次数是否超过第一阈值；

s3、响应于数据在单位时间内的读写次数未超过第一阈值，根据数据的脏数据的范围将所述数据写入高速缓存池对应的位置，并判断高速缓存池的水位是否超过第二阈值；以及

s4、响应于高速缓存池的水位超过第二阈值，根据高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度，并根据下刷速度将高速缓存池中的数据按照脏数据的范围从大到小下刷到低速存储池。

本发明实施例采用两级存储池的方式，高速缓存池(cachepool)部署在高性能的nvme磁盘等存储介质上，用于存储用户热点数据；低速存储池(slowpool)部署在存储容量较大的hdd等存储介质上。本发明实施例默认高速缓存池可采用副本模式，低速存储池可采用纠删池，高速缓存池对用户不可见，低速存储池对用户可见，以onode管理单个对象的元数据，元数据默认全部缓存在cachepool中。

部署分布式存储集群，并在分布式集群中分别创建高速缓存池和低速存储池。部署分布式存储集群，创建两个存储池，cachepool的存储介质为高速介质nvme等，slowpool的存储介质可为hdd等低速存储介质。

响应于接收到数据，判断数据在单位时间内的读写次数是否超过第一阈值。响应于数据在单位时间内的读写次数未超过第一阈值，根据数据的脏数据的范围写入高速缓存池对应的位置，并判断高速缓存池的水位是否超过第二阈值。

在一些实施方式中，所述根据所述数据的脏数据的范围将所述数据写入所述高速缓存池对应的位置包括：通过对象元数据记录所述数据的脏数据的范围，并将所述对象元数据插入到所述高速缓存池的lru链表中。

在一些实施方式中，所述将所述对象元数据插入到所述高速缓存池的lru链表中包括：响应于所述数据的脏数据的范围大于等于第三阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第一子区域；响应于所述数据的脏数据的范围小于第三阈值且大于等于第四阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第二子区域；以及响应于所述数据的脏数据的范围小于第四阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第三子区域。

在一些实施方式中，方法还包括：响应于所述数据在单位时间内的读写次数超过第一阈值，将所述数据写入所述lru链表的热点区域。

为了对数据缓存精准控制，设计lru链表如下：

m_hot_lru：热点区域，用于存储热点数据，加入此区域的对象数据不下刷；

m_dirty_big_lru：非热点区域的第一子区域，用于存储脏(dirty)数据量超过dirty_big_io的数据，下刷处理时优先处理；

m_dirty_mid_lru：非热点区域的第二子区域，用于存储dirty数据量小于dirty_big_io且超过dirty_mid_io的数据；

m_dirty_small_lru：非热点区域的第三子区域，用于存储dirty数据量小于dirty_mid_io的数据。

响应于高速缓存池的水位超过第二阈值，根据高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度，并根据下刷速度将高速缓存池中的数据按照脏数据的范围从大到小下刷到低速存储池。为了控制缓存池的水位，可以给缓存池定义三个水位级别：高水位(80％)、中水位(70％)、低水位(60％)。第二阈值可以是60％，当高速缓存池中的水位超过第二阈值时，需要对高速缓存池中的数据进行下刷。

在一些实施方式中，所述根据所述下刷速度将所述高速缓存池中的数据按照脏数据的范围从大到小下刷到所述低速存储池包括：将所述第一子区域的数据下刷到所述低速存储池；以及响应于所述第一子区域的数据下刷完成，将所述第二子区域的数据下刷到所述低速存储池并实时检测所述第一子区域是否存在新写入的数据。每次下刷时，会从lru中获取一定量的onode，默认优先从m_dirty_big_lru中获取，m_dirty_big_lru不足时再从m_dirty_mid_lru或m_dirty_small_lru中获取。如果在下刷第二子区域的数据时，有符合第一子区域的数据写入，则优先将该数据下刷。

在一些实施方式中，所述根据所述高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度包括：响应于所述高速缓存池的水位超过第二阈值且不超过第五阈值，使用第一下刷速度和第一下刷间隔进行下刷；以及响应于所述高速缓存池的水位超过第五阈值，增大所述第一下刷速度并减小所述第一下刷间隔。第五阈值可以是70％，当水位超过第五阈值，需要增大下刷速度并缩小下刷间隔以尽快使水位下降。

在一些实施方式中，所述根据所述高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度包括：响应于存在所述分布式存储集群的性能数据不在预设范围内，增加所述第一下刷速度并减少所述第一下刷间隔。如果分布式集群的性能数据不在预设范围内，表明此时高速缓存池中的水位已经影响了分布式集群的性能，需要尽快将水位降低，因此，可以进一步增加下刷速度并减少第一下刷间隔。

需要特别指出的是，上述控制缓存池水位的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控制缓存池水位的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，提出了一种控制缓存池水位的系统，包括：创建模块，配置用于部署分布式存储集群，并在所述分布式集群中分别创建高速缓存池和低速存储池；判断模块，配置用于响应于接收到数据，判断所述数据在单位时间内的读写次数是否超过第一阈值；写入模块，配置用于响应于所述数据在单位时间内的读写次数未超过第一阈值，根据所述数据的脏数据的范围将所述数据写入所述高速缓存池对应的位置，并判断所述高速缓存池的水位是否超过第二阈值；以及下刷模块，配置用于响应于所述高速缓存池的水位超过第二阈值，根据所述高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度，并根据所述下刷速度将所述高速缓存池中的数据按照脏数据的范围从大到小下刷到所述低速存储池。

在一些实施方式中，所述写入模块配置用于：通过对象元数据记录所述数据的脏数据的范围，并将所述对象元数据插入到所述高速缓存池的lru链表中。

在一些实施方式中，所述写入模块配置用于：响应于所述数据的脏数据的范围大于等于第三阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第一子区域；响应于所述数据的脏数据的范围小于第三阈值且大于等于第四阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第二子区域；以及响应于所述数据的脏数据的范围小于第四阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第三子区域。

在一些实施方式中，系统还包括：第二写入模块，配置用于响应于所述数据在单位时间内的读写次数超过第一阈值，将所述数据写入所述lru链表的热点区域。

在一些实施方式中，所述下刷模块配置用于：将所述第一子区域的数据下刷到所述低速存储池；以及响应于所述第一子区域的数据下刷完成，将所述第二子区域的数据下刷到所述低速存储池并实时检测所述第一子区域是否存在新写入的数据。

在一些实施方式中，所述下刷模块配置用于：响应于所述高速缓存池的水位超过第二阈值且不超过第五阈值，使用第一下刷速度和第一下刷间隔进行下刷；以及响应于所述高速缓存池的水位超过第五阈值，增大所述第一下刷速度并减小所述第一下刷间隔。

在一些实施方式中，所述下刷模块配置用于：响应于存在所述分布式存储集群的性能数据不在预设范围内，增加所述第一下刷速度并减少所述第一下刷间隔。

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，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，指令由处理器执行以实现如下步骤：s1、部署分布式存储集群，并在分布式集群中分别创建高速缓存池和低速存储池；s2、响应于接收到数据，判断数据在单位时间内的读写次数是否超过第一阈值；s3、响应于数据在单位时间内的读写次数未超过第一阈值，根据数据的脏数据的范围将所述数据写入高速缓存池对应的位置，并判断高速缓存池的水位是否超过第二阈值；以及s4、响应于高速缓存池的水位超过第二阈值，根据高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度，并根据下刷速度将高速缓存池中的数据按照脏数据的范围从大到小下刷到低速存储池。

在一些实施方式中，所述根据所述数据的脏数据的范围将所述数据写入所述高速缓存池对应的位置包括：通过对象元数据记录所述数据的脏数据的范围，并将所述对象元数据插入到所述高速缓存池的lru链表中。

在一些实施方式中，所述将所述对象元数据插入到所述高速缓存池的lru链表中包括：响应于所述数据的脏数据的范围大于等于第三阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第一子区域；响应于所述数据的脏数据的范围小于第三阈值且大于等于第四阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第二子区域；以及响应于所述数据的脏数据的范围小于第四阈值，将所述数据写入所述lru链表的非热点区域的第三子区域。

在一些实施方式中，步骤还包括：响应于所述数据在单位时间内的读写次数超过第一阈值，将所述数据写入所述lru链表的热点区域。

在一些实施方式中，所述根据所述下刷速度将所述高速缓存池中的数据按照脏数据的范围从大到小下刷到所述低速存储池包括：将所述第一子区域的数据下刷到所述低速存储池；以及响应于所述第一子区域的数据下刷完成，将所述第二子区域的数据下刷到所述低速存储池并实时检测所述第一子区域是否存在新写入的数据。

在一些实施方式中，所述根据所述高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度包括：响应于所述高速缓存池的水位超过第二阈值且不超过第五阈值，使用第一下刷速度和第一下刷间隔进行下刷；以及响应于所述高速缓存池的水位超过第五阈值，增大所述第一下刷速度并减小所述第一下刷间隔。

在一些实施方式中，所述根据所述高速缓存池的当前水位确定对应的下刷速度包括：响应于存在所述分布式存储集群的性能数据不在预设范围内，增加所述第一下刷速度并减少所述第一下刷间隔。

如图2所示，为本发明提供的上述控制缓存池水位的计算机设备的一个实施例的硬件结构示意图。

以如图2所示的装置为例，在该装置中包括一个处理器301以及一个存储器302，并还可以包括：输入装置303和输出装置304。

处理器301、存储器302、输入装置303和输出装置304可以通过总线或者其他方式连接，图2中以通过总线连接为例。

存储器302作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的控制缓存池水位的方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的控制缓存池水位的方法。

存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据控制缓存池水位的方法的使用所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置303可接收输入的用户名和密码等信息。输出装置304可包括显示屏等显示设备。

一个或者多个控制缓存池水位的方法对应的程序指令/模块存储在存储器302中，当被处理器301执行时，执行上述任意方法实施例中的控制缓存池水位的方法。

执行上述控制缓存池水位的方法的计算机设备的任何一个实施例，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。

本发明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执行如上方法的计算机程序。

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，控制缓存池水位的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。

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。