緩存管理裝置中基于訓(xùn)練機(jī)制的用戶習(xí)慣獲取方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)硬盤管理方法及裝置，尤其涉及緩存管理裝置中基于訓(xùn)練機(jī)制的用戶習(xí)慣獲取方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]云計(jì)算環(huán)境下，為了應(yīng)對海量數(shù)據(jù)與用戶請求帶來的挑戰(zhàn)，解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫面臨的大規(guī)模數(shù)據(jù)訪問瓶頸，分布式緩存技術(shù)被引入，為用戶提供高性能、高可用、可伸縮的數(shù)據(jù)緩存服務(wù)。企業(yè)使用高速內(nèi)存作為數(shù)據(jù)對象的存儲介質(zhì)，數(shù)據(jù)以key/value形式存儲。
[0003]固態(tài)硬盤(Solid State Drive，SSD)是用固態(tài)電子存儲芯片陣列而制成的硬盤，由控制單元和存儲單元(包括FLASH芯片和DRAM芯片)組成。固態(tài)硬盤在接口的規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也完全與普通硬盤一致。固態(tài)硬盤具有傳統(tǒng)機(jī)械硬盤不具備的快速讀寫、質(zhì)量輕、能耗低以及體積小等特點(diǎn)。但其價(jià)格仍較為昂貴，容量較低，一旦硬件損壞，數(shù)據(jù)較難恢復(fù)，并且固態(tài)硬盤的耐用性(壽命)相對較短。
[0004]由于固態(tài)硬盤閃存的擦寫次數(shù)有限，34nm的MLC閃存芯片壽命約是5000次P/E，而25nm的壽命約是3000次P/E JSD固件算法的優(yōu)化指標(biāo)之一是提供更少的不必要寫入量。
[0005]緩存的性能還體現(xiàn)在替換算法效率上，優(yōu)化替換算法的目的是提高緩存的命中率和比特命中率。影響算法效率的因素有緩存大小、緩存數(shù)據(jù)大小、緩存數(shù)據(jù)不命中開銷、時(shí)間局部性以及長尾效應(yīng)等。目前商業(yè)系統(tǒng)通常使用FIFO替換策略來對SSD緩存服務(wù)器中的內(nèi)容進(jìn)行更新，然而，通過對緩存內(nèi)容的訪問情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)FIFO策略會降低訪問命中率，導(dǎo)致緩存服務(wù)器需要更多的請求后臺數(shù)據(jù)中心存儲，加大帶寬需求，增大了后臺數(shù)據(jù)中心的I/O壓力。采用LRU等結(jié)合更多優(yōu)化因素的替換策略能夠有效的提高緩存命中率以及比特命中率。
[0006]但是，SSD天生的缺陷——寫放大，決定了FIFO替換策略能夠?qū)懛糯蠼档阶畹?，其它的替換策略例如LRU、LFU都會造成嚴(yán)重的寫放大，縮短了SSD的使用壽命。企業(yè)從成本上考慮，F(xiàn)IFO能延長SSD的使用壽命，減少SSD的購買，盡管FIFO會使命中率降低，現(xiàn)有的緩存系統(tǒng)依然使用FIFO替換策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]固態(tài)硬盤緩存管理裝置中通過對用戶長期使用固態(tài)硬盤的習(xí)慣進(jìn)行捕獲和分析能夠預(yù)測出當(dāng)前用戶操作完成后即將發(fā)生的操作，從而引導(dǎo)固態(tài)硬盤的緩存管理裝置將即將命中的緩存數(shù)據(jù)提前緩沖到緩存當(dāng)中，有助于提尚緩存訪冋命中率。在此種情況下，能夠?qū)τ脩羰褂霉虘B(tài)硬盤的習(xí)慣進(jìn)行感知、獲取，尤其是當(dāng)用戶使用固態(tài)硬盤的習(xí)慣發(fā)生改變時(shí)，能夠感知到用戶習(xí)慣的改變，直到適應(yīng)用戶的新習(xí)慣，為新習(xí)慣下用戶即將進(jìn)行的操作作出預(yù)測就變得非常重要。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了緩存管理裝置中基于訓(xùn)練機(jī)制的用戶習(xí)慣獲取方法，包括以下步驟:
[0009]S1、獲取用戶操作固態(tài)硬盤的操作記錄，并根據(jù)所述操作記錄得到用戶的操作習(xí)慣；
[0010]S2、判斷所述操作習(xí)慣是否為新操作習(xí)慣，若是，則用新操作習(xí)慣替換舊操作習(xí)慣，若不是，則繼續(xù)使用舊操作習(xí)慣；
[0011 ] S3、根據(jù)所述操作習(xí)慣預(yù)測用戶即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址；
[0012]S4、將所述數(shù)據(jù)頁地址緩存到緩存管理裝置中。
[0013]具體地，所述步驟S3具體為:
[0014]根據(jù)當(dāng)前用戶訪問的數(shù)據(jù)頁地址的順序提供最優(yōu)、次優(yōu)和最差的優(yōu)先級推薦，預(yù)測用戶即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟S4包括如下步驟:
[0016]S41、將按照優(yōu)先級推薦的數(shù)據(jù)頁地址緩存到緩存管理裝置中；
[0017]S42、將按照優(yōu)先級推薦的即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址與用戶真正訪問的數(shù)據(jù)頁地址進(jìn)行比對，得到命中次數(shù)，并根據(jù)所述命中次數(shù)，
[0018]將命中次數(shù)最高對應(yīng)的頁地址標(biāo)記為最優(yōu)推薦的下一個(gè)即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址，
[0019]將命中次數(shù)次高對應(yīng)的頁地址標(biāo)記為次優(yōu)推薦的下一個(gè)即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址，
[0020]將命中次數(shù)最差對應(yīng)的頁地址標(biāo)記為最差推薦的下一個(gè)即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址；
[0021]S43、按照命中次數(shù)，重新調(diào)整最優(yōu)、次優(yōu)和最差的優(yōu)先級推薦，并再次執(zhí)行步驟S3 ο
[0022]具體地，所述步驟S42具體包括:
[0023]S421、將最優(yōu)推薦的即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址與用戶真正訪問的數(shù)據(jù)頁地址進(jìn)行比對，
[0024]若比對結(jié)果一致，則最優(yōu)推薦的命中次數(shù)加一，
[0025]若比對結(jié)果不一致，則進(jìn)入下一步驟；
[0026]S422、將次優(yōu)推薦的即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址與用戶真正訪問的數(shù)據(jù)頁地址進(jìn)行比對，
[0027]若比對結(jié)果一致，則次優(yōu)推薦的命中次數(shù)加一，
[0028]若比對結(jié)果不一致，則進(jìn)入下一步驟；
[0029]S423、將最差推薦的即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址與用戶真正訪問的數(shù)據(jù)頁地址進(jìn)行比對，
[0030]若比對結(jié)果一致，則最差推薦的命中次數(shù)加一。
[0031]進(jìn)一步地，所述步驟S2中判斷所述操作習(xí)慣是否為新操作習(xí)慣，包括如下步驟:
[0032]將按照最優(yōu)、次優(yōu)和最差的優(yōu)先級推薦的命中次數(shù)進(jìn)行比較，其中，最優(yōu)的命中次數(shù)標(biāo)記為a，次優(yōu)的命中次數(shù)標(biāo)記為b，最差的命中次數(shù)標(biāo)記為c，
[0033]若aSb或a Sc，則判斷用戶的操作習(xí)慣改變，當(dāng)前操作習(xí)慣為新操作習(xí)慣；
[0034]若a>b>c，則判斷用戶操作習(xí)慣不變。
[0035]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種緩存管理裝置中基于訓(xùn)練機(jī)制的用戶習(xí)慣獲取裝置，包括:
[0036]獲取模塊，用于獲取用戶操作固態(tài)硬盤的操作記錄，并根據(jù)所述操作記錄得到用戶的操作習(xí)慣；
[0037]判斷模塊，用于判斷所述操作習(xí)慣是否為新操作習(xí)慣，若是，則用新操作習(xí)慣替換舊操作習(xí)慣，若不是，則繼續(xù)使用舊操作習(xí)慣；
[0038]預(yù)測模塊，用于根據(jù)所述操作習(xí)慣預(yù)測用戶即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址；
[0039]緩存模塊，用于將所述數(shù)據(jù)頁地址緩存到緩存管理裝置中。
[0040]進(jìn)一步地，所述預(yù)測模塊，具體用于根據(jù)當(dāng)前用戶訪問的數(shù)據(jù)頁地址的順序提供最優(yōu)、次優(yōu)和最差的優(yōu)先級推薦，預(yù)測用戶即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址。
[0041]進(jìn)一步地，所述緩存模塊具體用于:
[0042]將按照優(yōu)先級推薦的數(shù)據(jù)頁地址緩存到緩存管理裝置中；
[0043]將按照優(yōu)先級推薦的即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址與用戶真正訪問的數(shù)據(jù)頁地址進(jìn)行比對，得到命中次數(shù)，并根據(jù)所述命中次數(shù)，
[0044]將命中次數(shù)最高對應(yīng)的頁地址標(biāo)記為最優(yōu)推薦的下一個(gè)即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址，
[0045]將命中次數(shù)次高對應(yīng)的頁地址標(biāo)記為次優(yōu)推薦的下一個(gè)即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址，
[0046]將命中次數(shù)最差對應(yīng)的頁地址標(biāo)記為最差推薦的下一個(gè)即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址；
[0047]按照命中次數(shù)，重新調(diào)整最優(yōu)、次優(yōu)和最差的優(yōu)先級推薦。
[0048]進(jìn)一步地，所述緩存模塊還包括比對模塊，所述比對模塊具體用于:
[0049]將最優(yōu)推薦的即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址與用戶真正訪問的數(shù)據(jù)頁地址進(jìn)行比對，
[0050]若比對結(jié)果一致，則最優(yōu)推薦的命中次數(shù)加一，
[0051]若比對結(jié)果不一致，則將次優(yōu)推薦的即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址與用戶真正訪問的數(shù)據(jù)頁地址進(jìn)行比對，
[0052]若比對結(jié)果一致，則次優(yōu)推薦的命中次數(shù)加一，
[0053]若比對結(jié)果不一致，則將最差推薦的即將訪問的數(shù)據(jù)頁地址與用戶真正訪問的數(shù)據(jù)頁地址進(jìn)行比對，
[0054]若比對結(jié)果一致，則最差推薦的命中次數(shù)加一。
[0055]進(jìn)一步地，所述判斷模塊還包括比較模塊:
[0056]所述比較模塊用于將按照最優(yōu)、次優(yōu)和最差的優(yōu)先級推薦的命中次數(shù)進(jìn)行比較，其中，最優(yōu)的命中次數(shù)標(biāo)記為a，次優(yōu)的命中次數(shù)標(biāo)記為b，最差的命中次數(shù)標(biāo)記為c，
[0057]若aSb或a Sc，則判斷模塊用于判斷用戶的操作習(xí)慣改變，當(dāng)前操作習(xí)慣為新操作習(xí)慣；
[0058]若a>b>c，則判斷模塊用于判斷用戶操作習(xí)慣不變。
[0059]本發(fā)明的緩存管理裝置