[0047] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图以及具体的实施方式，对本发明进行详细地介绍说明。
[0048] 本发明提出的固态硬盘页级缓存区管理方法，将缓存区划分为三个部分：哈希索引表缓存区(Hash-List)，脏页缓存区(Dirty-List)和干净页缓存区(Clean-List)。
[0049] Hash-List用于记录不同数据页访问的历史特性。每个数据页的哈希索引值X由其对应的逻辑页地址(Logical Page Address Number,LPN)代入给定的哈希函数计算得到。利用该索引值X实现对哈希索引表的查询，更新和重置。如图1所示，本发明所述Hash-List具体包括数据页的访问次数count，最后访问时间t_update，以及该数据页在缓存区中的状态Buf_State。
[0050] Dirty-List用于缓存热的修改过的数据页(脏页)，该缓存区的数据页按照LRU原则进行队列管理。Clean-List用来缓存仅被读过的热的数据页(干净页)，该缓存区同样利用LRU队列管理数据页，但发生更新的数据页将被移入脏页缓存区。脏页缓存区和干净页缓存区的队列结构如图2所示，两者缓存队列的大小会受自适应置换机制的控制动态调整。
[0051] 本发明提出的管理方法中所述的热数据识别机制如图3所示，读取待判断数据页对应哈希表中的记录，对其进行初步的冷热判断；再通过读取该数据页前后K个数据页的哈希表项的记录信息，结合这些相邻数据页的状态对该数据页识别的结果进行纠正，提高识别精度，只有识别为热的请求数据页才能进入缓存区。其数据识别流程如下：
[0052] S31，查询该请求数据页对应哈希表是否记录了有效信息，若不存在则执行步骤S32，反之则执行步骤S33；
[0053] S32，该请求判定为初次访问的数据，若为写请求则判定为热数据页，若为读请求则判定为冷数据页，然后结束冷热判断；
[0054] S33，读取该数据页对应的哈希表项中记录的访问次数count，最后访问时间t_update，系统操作时间t_sys，利用下面公式计算该数据页的访问热度Hp；
[0055]
[0056] S34，将访问热度值Hp与预设的热度阈值H_th1进行比较，若Hp>H_th1，则判定该请求为热数据页，并结束冷热判断；反之，执行步骤S35；
[0057] S35，读取该数据页逻辑地址页前后K个数据页的哈希表项的记录信息，统计K个数据页在哈希表中的数量N，以及这N个数据页在缓存区的状态buf_State为1的项数为M；比较M/N与预设阈值H_th2，若M/N>H_th2，则判定该数据页为热，反之判定为冷；然后结束冷热判断。
[0058] 本发明提出的管理方法中所述的自适应选择剔除机制如图4所示，该机制包含两种处理流程，一个为阈值Tau(目标干净页队列长度)更新流程，一个为选择剔除流程。
[0059] 在阈值Tau更新流程中，所述更新目标干净页队列长度Tau的计算公式为：
[0060]
[0061] 上述公式中，Tau’为更新前的目标干净页队列长度，Tau的初始值设为缓存区实际能存储的队列长度的一半；CL、DL为当前干净页、脏页队列的实际长度；Cr、Cw是归一化的闪存读、写代价，具体如下：
[0062]
[0063] ReadDelay和WriteDelay为实际的闪存读、写延迟。
[0064] 在剔除流程中，缓冲区通过比较当前干净页队列长度CL和当前目标干净页长度Tau选择合适的剔除对象。若CL>Tau，则选择干净页缓存队列LRU位置的数据页进行剔除，反之选择脏页缓存队列LRU位置的数据页进行剔除。
[0065] 本发明的提出的管理方法的实施流程图如图5所示，包含如下步骤：
[0066] S1，当访问请求到来时，查看请求数据页是否在脏页缓存区或干净页缓存区命中，若是，则执行S2，若否，则执行S3。具体来说，当一个访问请求到达需要处理的时候，需要遍历脏页和干净页缓存队列，查看请求数据页是否在缓冲区中。
[0067] S2，响应请求进行相应的数据页命中迁移，并根据命中数据页所在的缓存队列位置和请求类型，启动自适应阈值调整机制，更新目标干净页队列长度Tau；然后将当前的请求逻辑页地址代入哈希函数计算得到哈希索引值，更新该哈希索引值对应表项中记录的信息，包括：更新对应表项中记录的Count＝Count+1，最后访问时间更新为当前系统操作时间t_sys，即t_update＝t_sys，Buf_State＝1，之后执行S8。
[0068] S3，启动热数据识别机制，查询请求数据页对应的哈希索引表中的信息，对访问的数据页进行冷热识别；若识别为热数据页，则执行S4，若识别为冷数据页，则执行S5。
[0069] S4，判定当前缓冲区是否满，若满，则执行S6，若否，则执行S7。
[0070] S5，将请求直接交由底层闪存进行响应处理，将当前的请求逻辑页地址代入哈希函数计算得到哈希索引值，更新该哈希索引值对应表中记录位的信息，之后跳转执行S8。
[0071] S6，启动自适应选择剔除机制，比较当前干净页队列长度CL与目标干净页队列长度Tau的大小，选择相应缓存队列LRU位置的数据页进行剔除，同时将剔除的请求逻辑页地址代入哈希函数计算得到哈希索引值，初始化对应表项中记录信息；之后跳转执行S7。
[0072] S7，将缺失的数据页加载入缓冲区相应的缓存队列并响应请求，同时将当前的请求逻辑页地址代入哈希函数计算得到哈希索引值，更新对应表项中记录的Count＝1，最后访问时间更新为当前系统操作时间t_sys，即t_update＝t_sys，Buf_State＝1,之后执行S8。
[0073] S8，将当前的系统操作时间t_sys加1，并对t_sys进行模T(T为预设的半衰期)运算，若余数不为0，则执行S9，否则，结束本次请求的处理。
[0074] S9，判断系统操作时间t_sys与哈希索引表中记录的每个数据页的最后更新时间t_update的差是否超过T，若超过，若超过，则将该数据页在哈希表中记录的访问次数除2取整，之后结束本次请求的处理。
[0075] 为了进一步对上述实施流程进行说明，本发明结合一个实际写请求处理流程进行说明，该流程如图6所示：
[0076] S10，当一个写请求(请求访问数据，LPN＝10)到来时，遍历缓冲区后未匹配到请求的数据页，则执行S11；
[0077] S11，通过对请求逻辑地址进行哈希计算，找到请求页对应的哈希表，计算其热度值 (当前的系统时间为9，热度阈值H_th1＝0.5)，则初步判断请求为冷，执行S12；
[0078] S12，遍历该请求页(LPN＝10)前后K(K＝4)个相邻地址数据页(LPN＝8，9，11，12)的状态，发现存在有效哈希表的记录个数M＝4，在缓冲区的项数N＝4， (热度阈值H_th2＝0.5)，纠正该数据页判断为热，执行S13；
[0079] S13，此时缓冲区满(Buf_Size＝9,Tau＝5)，根据比较干净页缓存队列和目标队列的大小，选择脏页LRU位置的(LPN＝9)的数据页剔除，执行S14；
[0080] S14，将数据页(LPN＝9)剔除时，更新其哈希表对应的信息，将其Buf_State置为0，执行S15；
[0081] S15，根据请求类型，将请求的数据页(LPN＝10)加入到脏页缓存队列的MRU位置，执行S16；
[0082] S16，更新请求页对应的哈希表中的信息，将Buf_State置为1，t_update更新为当前系统时间，访问次数Count加1。单次请求处理结束。
[0083] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
