[发明专利]一种基于闪存的内存系统缓存方法

摘要

本发明涉及一种基于闪存的内存系统缓存机制。它提出在基于闪存的内存系统的DRAM中构建两个缓存区：页缓存区和cache line缓存区。一方面通过历史感知热点识别机制，鉴别并保存每个数据页内热的cache line，提升DRAM缓存的命中率。另一方面，采用延迟刷下机制，在缓存区满时优先剔除干净的数据块，从而减少对闪存的写。同时，采用弱变异系数算法，增加历史访问记录和脏标记位等方式，该缓存机制在时间、空间开销等方面都不大。该机制充分利用闪存的特性，能够有效改善基于闪存的内存系统的读写延迟和使用寿命。

主权项

1.一种基于闪存的内存系统缓存方法，在DRAM中构建页的缓存区，其特征在于，在DRAM中构建页的缓存区之外，又构建了一个cache line的缓存区，分别缓存热页和每页内的热cache line，采用LRU鉴别热的页，并采用历史感知的热点识别机制鉴别当前应用下每页中热的cache line，分别将其保存在DRAM的页缓存区和cache line缓存区中，然后，采用延迟刷下机制，优先剔除DRAM缓存中未被修改过的数据，减少对闪存的写，通过这两步骤，能够改善闪存内存系统的读写延迟和使用寿命；所述历史感知的热点识别机制，具体内容如下：将DRAM缓存分为页缓存区和cache line缓存区，页缓存区存放热的页，而cache line缓存区存放热的cache line，在页缓存区中，每个页内的各个cache line后需增加一个字节的空间记录数据的访问次数，在大部分应用的访问模式下，页内各个cache line的访问是不均衡的，为提高DRAM缓存的命中率，需要识别出页内的热cache line，尽早剔除缓存中冷的cache line；历史感知的热点识别机制仿照数学上的变异系数的方法，设计了一种弱变异系数Weak CV的方法，采用平均差mean deviation除以平均数average的方式，通过计算弱变异系数的值来判断页内是否存在热的cache line，其公式如下：公式中，X_i为页内记录的第i个cache line的访问次数，为一个页内各个cacheline访问次数的平均值；当一个页被剔除出页缓存区时，计算该页的Weak CV，如果Weak CV的值超过给定的阈值，则说明该页中存在热的cache line，将该页内访问次数超过平均数的所有cache line都存到cache line缓存区中，页缓存区和cache line缓存区若满，则按照LRU的方式进行数据替换，这样一来，采用LRU替换机制和历史感知热点识别机制能够分别鉴别出热的数据页和每页内热的cache line，并将它们保存在DRAM中。