一种加速磁盘随机输入输出(io)读写的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机技术领域，尤其是涉及一种加速磁盘随机输入输出(?ο)读写的方法。
【背景技术】
[0002]数据存储相关领域，特别是输入输出(1)加速技术，由于机械磁盘通过盘片存储数据，不可避免需要进行寻道，寻址等操作，以定位存储位置，造成了 1读写存在一定的延迟，正是由于此特性，导致机械磁盘的1PS (单位时间内的1读写次数)在随机的情况下，异常的低效。
[0003]在磁盘加速方面，通常是通过SSD作为缓存，先将数据缓存至SSD，以减少对机械磁盘进行实时的1读写请求,通过在中间加上cache层,提高单位时间内1的读写次数。由于SSD技术存在硬件价格昂贵，存储颗粒存在读写次数限制，在实际的生产环境下，以现有的技术，很难做到大规模的普及。
[0004]而其他的加速方式包括通过算法，在1调度层尽可能延缓1写入至磁盘，等待，试图合并大10，以减少磁盘写入次数。这种方式增加了数据丢失的风险，如果文件系统采用缓存回写，即数据写入缓存，应用层就默认写入成功的方式，当掉电的时候，由于数据未及时回写至磁盘，造成数据丢失。在企业应用中，往往是灾难事件，造成数据的不可恢复。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了解决以上数据存储低效率的问题，提供的一种加速磁盘随机输入输出(1)读写的方法。
[0006]一种加速磁盘随机输入输出(1)读写的方法，其特征在于包括以下步骤:
[0007]101、计算机操作系统应用层进行数据读写操作，通过内陷进入内核态，虚拟文件系统层将数据封装成ΒΙ0，即虚拟文件系统层与通用块层交互的数据结构，并提交至通用块层子系统；
[0008]102、在通用块层子系统的DEVICE-MAPPER驱动层，B1将切割成固定块大小，传递给BINL0GDEV模块层，当B1进入BINL0GDEV模块层，将被检查是否满足缓存条件，即B1起始位置是否对齐，长度是否为块长度，如果满足条件，执行步骤103 ;如果不满足条件，执行步骤106 ；
[0009]103、BINL0GDEV模块先搜索内存，以确定B1是否被缓存，如果B1被BINL0GDEV模块缓存，执行步骤104 ;如果B1未被缓存，执行步骤105 ；
[0010]104、在B1已被BINL0GDEV模块缓存的情况下，如果为读操作，则BINL0GDEV模块直接将B1重定向至缓存盘即可；而如果为写操作，则BINL0DEV模块更新内存中此B1对应的BINL0GDEV_10的元数据和数据块，并将BINL0GDEV_10写入缓存盘，之后通过线程回写至数据盘；
[0011]105、在B1未被BINL0GDEV模块缓存的情况下，如果为读操作，则B1直接读取数据盘数据；如果为写操作，则BINLODEV模块将B1中的元数据，以及数据封装成BINL0GDEV_10数据结构，写入缓存盘，之后通过线程回写至数据盘；
[0012]106、当B1不满足对齐条件下，不管B1为读或者写操作，将需要将涉及到的脏数据块，即还未写入数据盘的数据，写入数据盘，然后B1再对数据盘进行读写操作。
[0013]所述的BINL0GDEV模块的缓存盘与数据盘数据对应关系为A:B，A代表缓存盘扇区写入位置，B代表数据盘扇区位置；BINL0GDEV模块在回写脏数据的过程中，从缓存盘A位置读取固定块大小，写到数据盘B位置处；
[0014]所述的BINL0GDEV_10数据结构包含元数据区与数据区，将会被链入先进先出列表，后台的清除线程将根据此链表，在系统负载不重的情况下，将脏数据从缓存盘回写至数据盘。
[0015]所述的BINL0GDEV_10数据，都是根据时间依次写入缓存盘，即顺序写入，来保存数据，即随机1变成顺序10。
[0016]所述的内陷为Linux从用户态进入内核态的一种手段。
[0017]所述的缓存盘数的数据结构包括超级块与块区域，超级块记录了 BINL0GDEV模块所必须的元数据，如缓存盘，数据盘的路径，块大小等信息；块区域包含两个部分:块元数据区和数据区，块元数据区存放了块存放在缓存盘的位置，位于数据盘的位置等信息，而数据区则存放需要写入数据盘的数据。
[0018]本发明的和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本发明在现有的生产环境下，只需要另外增加普通的机械磁盘，就能搭建高性能存储系统，而对于原有数据透明。在操作上，只需要一块大容量的普通机械磁盘(SATA，SAS等)，以缓存数据盘上的数据，从而通过减少对于数据磁盘的1操作次数，加速1写入次数。本发明在写入随机1的情况下，将随机1变成顺序10，吞吐量以及单位时间内的1读写次数(1PS)接近顺序10。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的步骤流程图。
[0020]图2为现有1加速方式原理图。
[0021]图3为BINL0GDEV层工作原理图。
[0022]图4为缓存盘的数据结构图
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0024]如图1所示，一种加速磁盘随机输入输出(1)读写的方法，其特征在于包括以下步骤:
[0025]101、计算机操作系统应用层进行数据读写操作，通过内陷进入内核态，虚拟文件系统层将数据封装成ΒΙ0，即虚拟文件系统层与通用块层交互的数据结构，并提交至通用块层子系统；
[0026]102、在通用块层子系统的DEVICE-MAPPER驱动层，B1将切割成固定块大小，传递给BINL0GDEV模块层，当B1进入BINL0GDEV模块层，将被检查是否满足缓存条件，即B1起始位置是否对齐，长度是否为块长度，如果满足条件，执行步骤103 ;如果不满足条件，执行步骤106 ；
[0027]103、BINL0GDEV模块先搜索内存，以确定B1是否被缓存，如果B1被BINL0GDEV模块缓存，执行步骤104 ;如果B1未被缓存，执行步骤105 ；
[0028]104、在B1已被BINL0GDEV模块缓存的情况下，如果为读操作，则BINL0GDEV模块直接将B1重定向至缓存盘