一種基于服務(wù)端與外部緩存系統(tǒng)的外接式計(jì)算設(shè)備加速方法與實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種基于服務(wù)端與外部緩存系統(tǒng)的外接式計(jì)算設(shè)備加速方法與實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備，包含至少一個(gè)服務(wù)端緩存設(shè)備（簡(jiǎn)稱S），通過(guò)高速或多通道數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備（簡(jiǎn)稱L）與被加速的計(jì)算設(shè)備（簡(jiǎn)稱C）連接。L可以為有線傳輸型或無(wú)線傳輸型。S為C提供相對(duì)高速的寫緩存層（如Ramdisk等，簡(jiǎn)稱R層）與隨機(jī)讀緩存層（如相變存儲(chǔ)器等，簡(jiǎn)稱D層），為C緩存系統(tǒng)與程序的常用文件以及頻繁讀寫的文件等，轉(zhuǎn)移指向C硬盤的I/O，并通過(guò)虛擬層（簡(jiǎn)稱V層）為C提供計(jì)算性能支持。當(dāng)L是有線類型時(shí)，L可為光纖、USB3.0以上傳輸線、超五類網(wǎng)線或其它高速有線傳輸設(shè)備。當(dāng)L是無(wú)線類型時(shí)，L可為支持WiGig技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)卡，也可為以無(wú)線傳輸與S端連接的C的底座或外接盒子等。
【專利說(shuō)明】一種基于服務(wù)端與外部緩存系統(tǒng)的外接式計(jì)算設(shè)備加速方法與實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]該產(chǎn)品屬于計(jì)算機(jī)設(shè)備領(lǐng)域，是一種基于跨設(shè)備快取緩存技術(shù)的電子設(shè)備加速方法，以及實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]目前個(gè)人用戶與企業(yè)用戶均大量使用計(jì)算機(jī)與移動(dòng)設(shè)備，在未來(lái)還可能大量應(yīng)用機(jī)器人與智能家居設(shè)備、智能穿戴設(shè)備。但是這些電子智能設(shè)備的更新?lián)Q代非?？?，而產(chǎn)品型號(hào)眾多，設(shè)備種類繁多，年代跨度大，系統(tǒng)平臺(tái)復(fù)雜，性能升級(jí)存在極大困難。尤其是對(duì)于一般的移動(dòng)設(shè)備、嵌入式智能設(shè)備和穿戴式設(shè)備，則基本沒(méi)有辦法升級(jí)。
[0003]該問(wèn)題目前暫時(shí)缺乏有效的通用型升級(jí)解決方案。
[0004]1.為什么需要加速升級(jí)型功能的產(chǎn)品？
技術(shù)的發(fā)展總把硬件甩在后面。軟件與系統(tǒng)都在快速發(fā)展。升級(jí)電腦成本很高，一般都要數(shù)千元，而手機(jī)、平板等則幾乎無(wú)法升級(jí)。目前，這種升級(jí)是一個(gè)棘手的問(wèn)題，現(xiàn)有的解決方案一般是配新機(jī)器，不管電腦還是1迪0！16等，不但花費(fèi)近萬(wàn)，而且十分麻煩，更糟糕的是，舊機(jī)器還從此成為電子垃圾。
[0005]當(dāng)然，也有不少用戶自行購(gòu)買零配件來(lái)拆機(jī)換部件，俗稱011市場(chǎng)，但是技術(shù)要求較高，難度也很大，比如換0^，換硬盤不但需要準(zhǔn)確接駁機(jī)箱中的各種數(shù)據(jù)線與插口，還需要導(dǎo)出舊硬盤的數(shù)據(jù)并重裝系統(tǒng)與各類軟件，一般用戶根本不會(huì)。而且成本依然居高不下，與主板的兼容性也存在很大問(wèn)題。
[0006]這還是針對(duì)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)而言，對(duì)于移動(dòng)計(jì)算設(shè)備，則往往擅長(zhǎng)011的高技能用戶也一籌莫展。
[0007]也有一些軟件可以優(yōu)化系統(tǒng)，比如360優(yōu)化大師，加速球，但是這些都沒(méi)有在實(shí)質(zhì)上改善硬件能力，只是清理垃圾等，本身并沒(méi)有增強(qiáng)計(jì)算機(jī)的性能。
[0008]2.計(jì)算機(jī)與移動(dòng)設(shè)備性能的瓶頸在哪里？
在于硬盤等存儲(chǔ)設(shè)備速度，尤其是小文件頻繁讀寫和隨機(jī)讀寫。
[0009]近十年來(lái)，0^和內(nèi)存的性能提高了 100多倍，但硬盤的性能只提高了兩倍。整個(gè)數(shù)據(jù)處理的瓶頸，就在硬盤上。只要能打通這個(gè)瓶頸，信息傳輸就走上了“高速公路”。(諸如移動(dòng)設(shè)備的情形也頗類似，移動(dòng)設(shè)備的處理器性能增長(zhǎng)很快，但存儲(chǔ)芯片性能增長(zhǎng)則較慢。)
移動(dòng)設(shè)備體積小，一般都不提供011升級(jí)的方式。以下闡述計(jì)算機(jī)上的情形。
[0010]計(jì)算機(jī)上，固態(tài)硬盤可用于升級(jí)。固態(tài)硬盤沒(méi)有普通硬盤的電機(jī)和旋轉(zhuǎn)介質(zhì)，因此啟動(dòng)快、抗震性極佳。固態(tài)硬盤不用磁頭，磁盤讀取和寫入速度快，延遲很小。讀寫速度一般可以達(dá)到1001每秒以上。雖然速度比起機(jī)械硬盤那還是快不少，但是壞處也是很多的，比如價(jià)格貴，容量小，電池航程較短，寫入壽命有限等等。往往不貴的就容量小，五百元左右的入門級(jí)金士頓330 ^01只有32(}容量。容量大的就價(jià)格貴，同樣是118的大小，機(jī)械硬盤200元左右，固態(tài)硬盤至少五千。因此在新的出廠的電腦中，固態(tài)硬盤也仍然沒(méi)有取代機(jī)械硬盤。
[0011]而且舊設(shè)備升級(jí)主要要考慮可行性，以及性價(jià)比，這兩個(gè)方面?？尚行陨?首先是兼容性問(wèn)題。早期的主板并不支持固態(tài)硬盤。具體地說(shuō)，首先，早期到09年以前的電腦很多不支持固態(tài)硬盤，而11年以前的電腦根本就不支持3八1八2協(xié)議，主板接口最大支持速度就是10018每秒的普通102或者15018每秒的硬盤協(xié)議，根本無(wú)法用330獲得加速效果。而更換主板幾乎不可能。其次，依然是不方便，一般的用戶并不擅長(zhǎng)自己更換硬盤，更換硬盤尤其意味著更換整個(gè)系統(tǒng)，拷貝所有的文件，重裝各種驅(qū)動(dòng)，消耗至少一兩天的時(shí)間。再者，880設(shè)置復(fù)雜，只有在11=7或者11=8下才可以超過(guò)普通硬盤速度，X？不識(shí)別330的11-1111指令、處對(duì)齊以及八。不但不能加速，還會(huì)無(wú)法使用電腦，在大多數(shù)情況下會(huì)藍(lán)屏、死機(jī)。
[0012]就性價(jià)比而言:第一就是價(jià)格高，固態(tài)硬盤的入門級(jí)32(^-64(}的價(jià)格都要五百元左右，可是6%在安裝11=7系統(tǒng)與0行丨06之后就基本沒(méi)有剩余空間了。而入門級(jí)1286的價(jià)格就已經(jīng)逼近千元。升級(jí)舊電腦來(lái)說(shuō)這個(gè)成本已經(jīng)不值得。第二就是壽命短，固態(tài)硬盤一般都是祖X閃存，其壽命在得不到正確保養(yǎng)下很短。而開(kāi)啟11*1111，設(shè)置處對(duì)齊等保養(yǎng)措施一般客戶不會(huì)。
[0013]3.那么目前是否有其他的低成本更方便的技術(shù)方案來(lái)解決硬盤速度的瓶頸？ 移動(dòng)設(shè)備體積小，一般都不提供011升級(jí)的方式，迫切需要升級(jí)辦法。
[0014]以下闡述計(jì)算機(jī)上的其他升級(jí)方案情形。
[0015]計(jì)算機(jī)上也有用其他設(shè)備來(lái)加速的嘗試。目前所知的主要是英特爾的迅盤:迅盤是一塊？(:1-2接口的擴(kuò)展卡，搭載有一塊或兩塊祖X嫩冊(cè)閃存，作為一個(gè)組111IX規(guī)格的擴(kuò)展卡，通過(guò)？01-2總線與系統(tǒng)1/0控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。迅盤所采用的閃存模塊為嫩冊(cè)，而并非勵(lì)8，這是由于嫩冊(cè)在存取數(shù)據(jù)的性能方面要優(yōu)于勵(lì)1且具備更好的性價(jià)比。
[0016]在系統(tǒng)的支持下,可提供0621(1780081:和0621(1701*1^6功能，這些功能將直接對(duì)系統(tǒng)在啟動(dòng)、休眠、安裝程序、拷貝文件、載入游戲等有關(guān)磁盤操作的任務(wù)上進(jìn)行性能提升。官方資料表明，迅盤可以使開(kāi)機(jī)速度加快20%，同時(shí)減少硬盤轉(zhuǎn)數(shù)以節(jié)省功耗。
[0017]063(1780081:功能簡(jiǎn)介:
當(dāng)尺63(1780081:確定閃存內(nèi)的緩存比硬盤內(nèi)的緩存更能滿足隨機(jī)讀取需求時(shí)，它便會(huì)從閃盤介質(zhì)內(nèi)隨機(jī)讀取數(shù)據(jù)。硬盤會(huì)一次性的批量讀出大量數(shù)據(jù)，并暫時(shí)儲(chǔ)存在迅盤中，供系統(tǒng)隨時(shí)調(diào)用；同時(shí)需要寫入的數(shù)據(jù)也先暫存在迅盤中，等積累到一定數(shù)量后再統(tǒng)一寫入到硬盤中，這種隨用隨取的讀/寫機(jī)制對(duì)提高系統(tǒng)性能很有幫助。在這段時(shí)間里，硬盤處于閑置狀態(tài)，而且迅盤的容量越大，硬盤閑置的時(shí)間越長(zhǎng)，從而減少機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)和電量消耗，延長(zhǎng)筆記本電池的續(xù)航時(shí)間。
[0018]IV6！'功能簡(jiǎn)介:
1^68(1701-1^6事實(shí)上就是微軟對(duì)混合硬盤(帶有內(nèi)部閃存部件的硬盤)的稱呼。這種硬盤除了閃存顯而易見(jiàn)的隨機(jī)訪問(wèn)速度優(yōu)勢(shì)外，最大的誘惑還是在于其中保存的數(shù)據(jù)“立等可取” 一因?yàn)閷?duì)于閃存而言，既不需要啟動(dòng)磁頭，也不用等待磁頭轉(zhuǎn)動(dòng)到合適的位置。出^14硬盤的啟動(dòng)、休眠、睡眠速度更快，而且功耗更低。因?yàn)楫?dāng)操作系統(tǒng)讀寫緩存時(shí)，驅(qū)動(dòng)器本身可以暫時(shí)停止工作，不消耗任何電力。而從休眠狀態(tài)恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，筆記本電腦也能夠馬上從緩存中讀取數(shù)據(jù)開(kāi)始工作，而不用像往常那樣，先得等待驅(qū)動(dòng)器的磁頭啟動(dòng)起來(lái)。
[0019]在迅盤的驅(qū)動(dòng)程序中可以看出，使用者可以通過(guò)軟件界面設(shè)定該模塊提供尺68(1780081:、1^68(170^1^6功能，還是兩者兼具。
[0020]但是，迅盤依然不是一個(gè)有效的升級(jí)方案。也正因?yàn)榇耍F(xiàn)在已經(jīng)不太有人提起。其失敗的主要原因在于:1.不能用于臺(tái)式機(jī)，也不能用于絕大多數(shù)筆記本。所有上網(wǎng)本以及多數(shù)筆記本電腦均不支持迅盤模塊，因?yàn)檫@不僅要求筆記本電腦提供一個(gè)額外的II#
插槽，同時(shí)更重要的還要求筆記本電腦的接口支持八⑶I功能:2.安裝復(fù)雜，一般用戶并不會(huì)拆機(jī)安裝-111 1^1-2，以至于無(wú)法用于舊電腦升級(jí)；3.效果不好。
總線的速度本身被限制在1501每秒以下，而英特爾的閃存則還遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)速度，實(shí)測(cè)在351每秒的隨機(jī)讀寫速度，對(duì)硬盤提升不大，比固態(tài)硬盤還不如，英特爾的迅盤體積受限，無(wú)法加裝緩存或者并行模組，或更多主控X； 4.價(jià)格昂貴。％的迅盤定價(jià)就在100美元；5.系統(tǒng)兼容性差。這一點(diǎn)本身就足以排除迅盤用于給舊電腦加速的可能了。無(wú)論0621(17(11*1^6還是0621(17130081:都只能用于1111(10*8以上的操作系統(tǒng)，而舊電腦絕大多數(shù)都是X？
的操作系統(tǒng)，也只能在X？下流暢運(yùn)行。
[0021]綜上所述，智能設(shè)備中大體積設(shè)備如計(jì)算機(jī)、筆記本等存在升級(jí)復(fù)雜困難問(wèn)題，而小體積設(shè)備如移動(dòng)設(shè)備等存在幾乎無(wú)法升級(jí)的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于服務(wù)端與外接緩存系統(tǒng)的外接式計(jì)算設(shè)備加速方法與實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備。
[0023]該方法通過(guò)組成一個(gè)性能上分級(jí)、跨設(shè)備的緩存系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)加速，包含至少一個(gè)服務(wù)端緩存設(shè)備(以下稱3),通過(guò)高速或多通道數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備(以下稱1)與被加速的計(jì)算設(shè)備(以下稱0連接。[可以為有線傳輸型也可以為無(wú)線傳輸型。3為(:提供相對(duì)高速的寫緩存層(如1^111(114等)與隨機(jī)讀緩存層(如阻變存儲(chǔ)器等),為緩存系統(tǒng)與程序的常用文件以及頻繁讀寫的文件等，轉(zhuǎn)移指向￠:硬盤的1/0，并通過(guò)虛擬層為提供計(jì)算性能支持。當(dāng)I是有線類型時(shí)，[可以為光纖、^883.0以上傳輸線、超五類網(wǎng)線或其它高速的有線傳輸設(shè)備。當(dāng)I是無(wú)線類型時(shí)，I可以為支持技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)卡，也可為以無(wú)線傳輸與3端連接的的底座或外接盒子等。見(jiàn)附圖1。
[0024]此處的計(jì)算設(shè)備并不特指電腦，而應(yīng)包含廣義的各種計(jì)算機(jī)、平板、手機(jī)、機(jī)器人或智能硬件等。這些計(jì)算設(shè)備都包含數(shù)據(jù)、文件的獲取與處理。包含這些廣義計(jì)算設(shè)備，能夠?qū)τ谕粋€(gè)企事業(yè)單位，或者同一個(gè)家庭，利用形成一個(gè)短距離的、多通道的、跨設(shè)備的緩存體系。
[0025]8通過(guò)以上所描述的分工化的三個(gè)加速層為加速，典型的如寫緩存層(以下簡(jiǎn)稱尺匕761'或I？層，如1^111(114等，3將內(nèi)存模擬為磁盤，并在其中為(:創(chuàng)建緩存，以獲得更大的緩存速度)，隨機(jī)讀緩存層(以下簡(jiǎn)稱0匕761~或0層，如阻變存儲(chǔ)器等，或以狀10方式組合的^\冊(cè)磁盤陣列),虛擬層(以下簡(jiǎn)稱V或V層，通過(guò)將應(yīng)用虛擬化或硬件虛擬化為提供計(jì)算性能支持當(dāng)然出于功耗與成本在具體環(huán)境下的考量，以上的三個(gè)層可以被強(qiáng)化、合并或者縮減，都應(yīng)視具體需求而定。比如，對(duì)于企業(yè)應(yīng)用環(huán)境3層可能需要多種，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，而對(duì)于簡(jiǎn)單的家庭應(yīng)用，I？層與0層可以在物理上合并為一個(gè)即層；對(duì)于￠:終端具有閑置可利用內(nèi)存的設(shè)備，8可以調(diào)取端設(shè)備部分的內(nèi)存與3設(shè)備的緩存共同組成跨設(shè)備的復(fù)雜型緩存。
[0026]除建立緩存體系外，3還可以為提供計(jì)算性能的支持，方式可以為下面三種方式的任意一種或多種:一、8分擔(dān)計(jì)算任務(wù)；二、通過(guò)在3中虛擬架構(gòu)，允許以遠(yuǎn)程操作的方式在3運(yùn)行這一虛擬層，在上顯示界面以及實(shí)現(xiàn)與用戶的交互，一個(gè)3可以為多個(gè)創(chuàng)建虛擬架構(gòu)，根據(jù)的實(shí)時(shí)使用情況扣除3資源，3中分隔的虛擬架構(gòu)可以為虛擬機(jī)或虛擬的應(yīng)用層；三、3將應(yīng)用程序進(jìn)行虛擬化處理，從而預(yù)存所需的程序文件與程序所需系統(tǒng)環(huán)境在3設(shè)備中，0能夠在3中直接運(yùn)行應(yīng)用程序。
[0027]可以設(shè)想，8與之間將能夠具備豐富的拓?fù)潢P(guān)系:一、3與之間可以是一對(duì)一，一對(duì)多，或多對(duì)多的關(guān)系，如家庭環(huán)境可能是一對(duì)一或一對(duì)多的關(guān)系，而企業(yè)、學(xué)校、行政單位等環(huán)境可能就會(huì)是一對(duì)多或多對(duì)多關(guān)系(該拓?fù)潢P(guān)系以下稱為彈性服務(wù)關(guān)系)；二、3與僅是相對(duì)關(guān)系，即一組關(guān)系中的￠:可以是另一組關(guān)系中的3，如一臺(tái)被加速的計(jì)算機(jī)，可以同時(shí)為另一臺(tái)計(jì)算機(jī)加速，而相應(yīng)的，一組關(guān)系中的3也可以是另一組關(guān)系中的I如由更上一級(jí)性能與緩存速度的計(jì)算設(shè)備對(duì)下一級(jí)性能與緩存速度的3加速(該拓?fù)潢P(guān)系以下稱為性能流動(dòng)關(guān)系)；三、多個(gè)可以同時(shí)相互作為3，形成？2？的加速組網(wǎng)，以獲得性能提升(比如，其中某計(jì)算機(jī)具有較大的內(nèi)存，可以提供更強(qiáng)的小文件緩存能力與寫操作緩存，但磁盤速度相對(duì)不足，而某計(jì)算機(jī)02具有多塊較大的閃存固態(tài)硬盤，并以狀10形式增大帶寬，具有更強(qiáng)的讀操作緩存，則02可以與互為3X2與的寫操作緩存更多地寫入01，而讀操作緩存更多寫入02，該拓?fù)潢P(guān)系以下稱為性能互補(bǔ)關(guān)系
[0028]這些豐富的拓?fù)潢P(guān)系能夠延伸出更多的應(yīng)用。比如，多個(gè)3之間以光纖等高速連接方式組網(wǎng)，以增強(qiáng)預(yù)讀分析的能力，以及獲得更高的緩存性能。又比如，從更高級(jí)的3用更高速的I設(shè)備如多路光纖傳遞性能給下一級(jí)的3，從而利用高級(jí)計(jì)算中心閑置的性能。
[0029][為有線類型時(shí)，[可以為光纖、1111111(161?)匕傳輸線、加長(zhǎng)的…83.0以上傳輸線、超五類網(wǎng)線或其他任何類型的傳輸速度大于6018每秒的有線傳輸設(shè)備，8通過(guò)這些傳輸線纜直接連接到0。由于舊8協(xié)議目前的帶寬利用效率較低，當(dāng)[以舊8接口與連接時(shí)，可對(duì)舊8協(xié)議進(jìn)行改善，對(duì)于傳統(tǒng)的舊8接口協(xié)議中的801協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化，并在舊8傳輸協(xié)議上做資源分配優(yōu)化。
[0030][為有線類型時(shí)，對(duì)于原本不具備高速有線網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)備，可以采用接口轉(zhuǎn)換的辦法。比如，包含“16標(biāo)準(zhǔn)以上的高速網(wǎng)線與舊8以太網(wǎng)轉(zhuǎn)接器(此類轉(zhuǎn)接器一端帶有…8接口，另一端有以太網(wǎng)接口，通過(guò)現(xiàn)有的舊8輸入端口在計(jì)算機(jī)上添加以太網(wǎng)端口)以及其他必要的附件，用轉(zhuǎn)接器的…8端連接3或0，而在兩者之間用0社6標(biāo)準(zhǔn)以上的高速網(wǎng)線傳輸。
[0031〕 I為無(wú)線類型，I可以為支持11以8技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)卡(該技術(shù)目前可以25(?“每秒的速度傳輸數(shù)據(jù)),或者對(duì)于移動(dòng)設(shè)備可以為802.11^0的無(wú)線網(wǎng)卡。因?yàn)橐苿?dòng)設(shè)備本身內(nèi)部磁盤讀寫很慢，802.11^0的帶寬也可以帶來(lái)明顯提升。
[0032][為無(wú)線類型時(shí)，對(duì)于原本不具備高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)備，也可以采用接口轉(zhuǎn)換的辦法。比如，[可以為以無(wú)線傳輸與服務(wù)端之間傳輸?shù)牡鬃?、外接盒子或保護(hù)套(該底座再以…8接口或丨接口或其他接口與被加速的計(jì)算機(jī)連接),或其他任何類型的包含無(wú)線傳輸部分的設(shè)備，8通過(guò)無(wú)線傳輸經(jīng)[再與連接。
[0033]此種接口轉(zhuǎn)換辦法對(duì)于移動(dòng)設(shè)備比較實(shí)用。比如，I為以無(wú)線傳輸與服務(wù)端之間傳輸?shù)牡鬃虮Ｗo(hù)套，該底座能夠以高速的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)如11618與3通信，再以舊8接口(本文中所提到的所有”8接口都是廣義…8接口，包含各種分支如組冗0……8、無(wú)線…8等)或1111111(161*13011:接口或其他接口與0連接，0不需要具備高速無(wú)線通信的能力，也可以是普通的平板電腦或手機(jī)，在使用該底座或保護(hù)套時(shí)，能夠進(jìn)入高性能模式，而不使用該底座或保護(hù)套時(shí)，能恢復(fù)到更輕便但低性能的模式。
[0034]為了獲得更高的傳輸性能，[可采用多通道增大帶寬的辦法。此時(shí)，3與(:之間的連接通過(guò)不止一個(gè)匕或I包含不止一個(gè)與(:連接的接口，從而增大傳輸帶寬(例一、0 一方面通過(guò)自有的II丨I與3連接，一方面通過(guò)…8接口的II丨丨適配器也與3連接，連接后合并帶寬；例二X的多個(gè)口38接口均使用…8接口的II竹適配器與3連接，從而將II竹帶寬上限提高到口38帶寬上限；例三、采用的底座I以與3通訊，并同時(shí)以藍(lán)牙加組(^0口38與〇連接
[0035]這種分級(jí)跨設(shè)備的方法還將改變傳統(tǒng)的緩存實(shí)現(xiàn)方式。過(guò)去的緩存實(shí)現(xiàn)往往是基于單個(gè)設(shè)備的算法自我學(xué)習(xí)，而在新的體系下，緩存工作本身成為一種大數(shù)據(jù)的來(lái)源。其優(yōu)勢(shì)在于，可以依據(jù)單個(gè)或多個(gè)3對(duì)所服務(wù)的多個(gè)端的緩存過(guò)的各種應(yīng)用程序與相關(guān)文件的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，來(lái)進(jìn)行緩存結(jié)構(gòu)的優(yōu)化或預(yù)判(舉例一:大量端上某游戲程序的某文件夾都呈現(xiàn)出頻繁讀取特征，則當(dāng)3服務(wù)新的端時(shí)，如發(fā)現(xiàn)該程序，可直接進(jìn)行預(yù)判性質(zhì)的工作如緩存該在其他設(shè)備上被頻繁讀寫文件夾到高速設(shè)備，而無(wú)需重新積累緩存數(shù)據(jù)；舉例二:大量端上某程序都呈現(xiàn)出頻繁寫入工作，如某購(gòu)物瀏覽器，則當(dāng)啟動(dòng)該瀏覽器時(shí)，可預(yù)判性質(zhì)地為其分配較大的3端寫緩存層，而無(wú)需重新積累緩存數(shù)據(jù)X事實(shí)上，許多程序由于用戶的使用頻率不高，無(wú)法在單個(gè)設(shè)備上學(xué)習(xí)到最優(yōu)的緩存，但是跨設(shè)備數(shù)據(jù)的獲取，就能夠進(jìn)行大量數(shù)據(jù)樣本的統(tǒng)計(jì)與判斷，使得許多很少使用的程序甚至第一次使用的程序都能夠被準(zhǔn)確地預(yù)先優(yōu)化。
[0036]基于上述的方法可以設(shè)計(jì)出各種系統(tǒng)，或制造出各種設(shè)備。在本發(fā)明的樣例中制造了兩種典型的設(shè)備，一種為企事業(yè)單位的典型有線型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，另一種為家庭與個(gè)人用戶的無(wú)線型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分別如附圖2與附圖3所示，這兩種設(shè)備會(huì)在下面的幾個(gè)情景樣例介紹中做具體介紹。對(duì)于家庭與個(gè)人用戶設(shè)備，出于靜音與節(jié)能的考慮，樣例二中的3在沒(méi)有與取得連接的時(shí)候可以處于待機(jī)狀態(tài)，通過(guò)連接喚醒。
[0037]這些專門針對(duì)本發(fā)明所描述的方法設(shè)計(jì)的設(shè)備具有較好的效果，以及較低的功耗與成本。當(dāng)然在一些情況下，如果有原有的設(shè)備供改造利用，以及并不計(jì)較功耗和成本的情況下，3可以通過(guò)在現(xiàn)有的大型計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、或高性能計(jì)算機(jī)上進(jìn)行虛擬化，虛擬出尺層
0層V層等，并安裝適當(dāng)?shù)母难b來(lái)改裝成3設(shè)備，然后在3與上安裝驅(qū)動(dòng)程序和I的服務(wù)端來(lái)形成跨設(shè)備緩存體系，并實(shí)現(xiàn)為加速的目的。在本發(fā)明的樣例部分中同樣提供了用于改造出加速系統(tǒng)的方法與設(shè)備。
[0038]本
【發(fā)明內(nèi)容】
的有益效果
相比于傳統(tǒng)的電腦升級(jí)，本方法與相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備具備如下優(yōu)點(diǎn):
1.支持廣泛的設(shè)備類型，屬于有效可行且操作簡(jiǎn)單的升級(jí)方案:升級(jí)老電腦往往需要拆機(jī)換內(nèi)存換硬盤，如果要加快速度還要?jiǎng)邮趾钢靼鍝Q0^，忙活一兩天還常常倒騰壞，或出現(xiàn)藍(lán)屏，各種接口之間的兼容性問(wèn)題也絕非一般用戶搞得清楚的。最妥當(dāng)?shù)霓k法是自己當(dāng)搬運(yùn)工將電腦抱到電腦城去現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)，但價(jià)格很高，貓膩很多，常常被偷換部件。用本方法及實(shí)現(xiàn)之的設(shè)備的則非常簡(jiǎn)單就可以完成。而升級(jí)移動(dòng)設(shè)備以往還沒(méi)有有效方案，本發(fā)明提供了一個(gè)可行的跨設(shè)備性能增強(qiáng)方案。
[0039]2.支持批量設(shè)備同時(shí)加速:對(duì)于有大量設(shè)備的企事業(yè)單位與學(xué)校，只需要非常低的成本就可以實(shí)現(xiàn)批量設(shè)備的升級(jí)。
[0040]3.支持短距無(wú)線加速:物聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)設(shè)備可能會(huì)在未來(lái)大量普及，這些設(shè)備往往體積很小，既不具備外接接口，也不具備有線接口，同時(shí)還很可能是嵌入型設(shè)備，無(wú)法升級(jí)、更換設(shè)備必須整套更換，成本高昂。對(duì)于以往的觀念認(rèn)為，移動(dòng)設(shè)備自身提供簡(jiǎn)單的性能，依靠移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)獲得信息流。而本發(fā)明認(rèn)為長(zhǎng)距網(wǎng)絡(luò)獲取信息，短距網(wǎng)絡(luò)獲取性能。本發(fā)明方案提供另一個(gè)方面，即通過(guò)短距離的緩存加速與性能轉(zhuǎn)移(其距離要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于過(guò)去所說(shuō)的網(wǎng)絡(luò)),移動(dòng)設(shè)備、穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備可以被加速。移動(dòng)設(shè)備受限于功耗與體積原因，本身搭載的處理性能與緩存介質(zhì)嚴(yán)重不足，但移動(dòng)設(shè)備往往具備較高的無(wú)線數(shù)據(jù)速度。
[0041]4.效果明顯:以本發(fā)明的樣品為例，對(duì)于普通百兆網(wǎng)卡的普通機(jī)械硬盤的電腦，通過(guò)用舊8改裝千兆網(wǎng)卡以及多通道網(wǎng)絡(luò)合并帶寬后，部分程序啟動(dòng)運(yùn)行速度可以提升1-3倍，(此外，其實(shí)對(duì)于一般的電腦，都可以從？(:1-2或者2x1^688011x1轉(zhuǎn)接出…83.0，相比于原裝的口383.0，這些轉(zhuǎn)接出的…83.0速度較低，數(shù)據(jù)傳輸大約在1501每秒。因此老電腦也可以用上口383.0的),對(duì)于千兆網(wǎng)卡的較新機(jī)械硬盤或混合硬盤的電腦，程序啟動(dòng)運(yùn)行速度可以提升20%-80%，對(duì)于最新的使用技術(shù)的固態(tài)硬盤的電腦，如021 1^X11^7440，理論上(以25(?“每秒計(jì)算),程序啟動(dòng)運(yùn)行速度仍然可以提升2-3倍。
[0042]5.成本低廉:方案的成本在一般企業(yè)單位、個(gè)人消費(fèi)者的承受范圍內(nèi)。
[0043]6.可持續(xù)升級(jí):對(duì)的更進(jìn)一步的升級(jí)可以通過(guò)對(duì)3的進(jìn)一步升級(jí)實(shí)現(xiàn)。
[0044]7.可逐級(jí)升級(jí):對(duì)3的進(jìn)一步升級(jí)可以通過(guò)同一方法用更高級(jí)3設(shè)備加速達(dá)到。
[0045]8.可依靠大數(shù)據(jù)智能增強(qiáng)緩存性能:這種分級(jí)跨設(shè)備的方法還將改變傳統(tǒng)的緩存實(shí)現(xiàn)方式。過(guò)去的緩存實(shí)現(xiàn)往往是基于單個(gè)設(shè)備的算法自我學(xué)習(xí)，而在新的體系下，緩存工作本身成為一種大數(shù)據(jù)的來(lái)源。其優(yōu)勢(shì)在于，可以依據(jù)單個(gè)或多個(gè)3對(duì)所服務(wù)的多個(gè)￠:端的緩存過(guò)的各種應(yīng)用程序與相關(guān)文件的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，來(lái)進(jìn)行緩存結(jié)構(gòu)的優(yōu)化或預(yù)判(舉例一:大量端上某游戲程序的某文件夾都呈現(xiàn)出頻繁讀取特征，則當(dāng)3服務(wù)新的端時(shí)，如發(fā)現(xiàn)該程序，可直接進(jìn)行預(yù)判性質(zhì)的工作如緩存該在其他設(shè)備上被頻繁讀寫文件夾到高速設(shè)備，而無(wú)需重新積累緩存數(shù)據(jù)；舉例二:大量端上某程序都呈現(xiàn)出頻繁寫入工作，如某購(gòu)物瀏覽器，則當(dāng)啟動(dòng)該瀏覽器時(shí)，可預(yù)判性質(zhì)地為其分配較大的3端寫緩存層，而無(wú)需重新積累緩存數(shù)據(jù)事實(shí)上，許多程序由于用戶的使用頻率不高，無(wú)法在單個(gè)設(shè)備上學(xué)習(xí)到最優(yōu)的緩存，但是跨設(shè)備數(shù)據(jù)的獲取，就能夠進(jìn)行大量數(shù)據(jù)樣本的統(tǒng)計(jì)與判斷，使得許多很少使用的程序甚至第一次使用的程序都能夠被準(zhǔn)確地預(yù)先優(yōu)化。
[0046]9.具備拓?fù)鋽U(kuò)展性，有助未來(lái)的發(fā)展:一、3與之間可以是一對(duì)一，一對(duì)多，或多對(duì)多的關(guān)系，如家庭環(huán)境可能是一對(duì)一或一對(duì)多的關(guān)系，而企業(yè)、學(xué)校、行政單位等環(huán)境可能就會(huì)是一對(duì)多或多對(duì)多關(guān)系(該拓?fù)潢P(guān)系以下稱為彈性服務(wù)原則)；二、3與僅是相對(duì)關(guān)系，即一組關(guān)系中的可以是另一組關(guān)系中的3，如一臺(tái)被加速的計(jì)算機(jī)，可以同時(shí)為另一臺(tái)計(jì)算機(jī)加速，而相應(yīng)的，一組關(guān)系中的3也可以是另一組關(guān)系中的0，如由更上一級(jí)性能與緩存速度的計(jì)算設(shè)備對(duì)下一級(jí)性能與緩存速度的3加速(該拓?fù)潢P(guān)系以下稱為性能流體原則)；三、多個(gè)可以同時(shí)相互作為3，形成？2？的加速組網(wǎng)，以獲得性能提升(比如，其中某計(jì)算機(jī)具有較大的內(nèi)存，可以提供更強(qiáng)的小文件緩存能力與寫操作緩存，但磁盤速度相對(duì)不足，而某計(jì)算機(jī)02具有多塊較大的閃存固態(tài)硬盤，并以狀10形式增大帶寬，具有更強(qiáng)的讀操作緩存，則02可以與互為3，02與的寫操作緩存更多地寫入01，而讀操作緩存更多寫入02，該拓?fù)潢P(guān)系以下稱為性能互補(bǔ)原則
[0047]本
【發(fā)明內(nèi)容】
的實(shí)施案例本發(fā)明已經(jīng)試驗(yàn)成功四個(gè)樣例。
[0048]第一個(gè)樣例是面向企事業(yè)單位與學(xué)校的，有源型有線加速中心，本樣例假定適用環(huán)境是一家企事業(yè)單位，該單位有著50臺(tái)已使用多年的且都是普通機(jī)械硬盤的計(jì)算機(jī)(順序讀寫速度約40-7018每秒，關(guān)鍵是41(隨機(jī)讀寫非常慢在118每秒左右企事業(yè)單位與學(xué)校的設(shè)備以臺(tái)式計(jì)算機(jī)為主，靜態(tài)環(huán)境不需要考慮移動(dòng)問(wèn)題，比較適合有線I。且商用和政府，有些部門出于安全和保密，必須有線連接，有無(wú)線網(wǎng)卡也會(huì)取出來(lái)。
[0049]樣例一的加速方案連接圖見(jiàn)附圖4所示。
[0050]3部分:專門的緩存服務(wù)機(jī)器，采用靜音設(shè)計(jì)，帶有萬(wàn)兆以太網(wǎng)卡，自帶4個(gè)以太網(wǎng)出口并通過(guò)路由器擴(kuò)展出50個(gè)以太網(wǎng)出口，以及一個(gè)無(wú)線網(wǎng)卡，為了安全考慮不連接到外部網(wǎng)絡(luò)，僅與50臺(tái)連接成短距內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，采用了 48(?即1麗內(nèi)存(4(?乘12),1333冊(cè)12，其中25(}的內(nèi)存并虛擬化成內(nèi)存磁盤作為I？層寫緩存層，1^111(114讀寫速度分別為8(?每秒與10(?每秒，41(隨機(jī)讀寫達(dá)到60018每秒，為0端50臺(tái)設(shè)備每臺(tái)分配51218在3端的并生成狀10131(的鏡像文件，在設(shè)備開(kāi)機(jī)時(shí)載入，關(guān)機(jī)時(shí)保存，雖然對(duì)于3而言該狀1011的速度是10(?每秒，但是由于0116網(wǎng)絡(luò)實(shí)際速度在11018/3到12018/3，即使經(jīng)無(wú)線802.11^0同時(shí)連接并網(wǎng)后也只有20018每秒，所以對(duì)于端只是個(gè)順序讀寫20018/5’ 512&隨機(jī)讀寫20018/3的磁盤，將0的寫操作與頻繁使用的小文件緩存到該狀1011中。處理器為 1社61 父6011 ￡7540 (2.06^, 121 緩存，6.461/8 0？1，吣 1^0), 60, 451，兩塊30 V-嫩冊(cè)制造的三星850 ？1~0 12868固態(tài)硬盤組成的嫩冊(cè)組成的此丨冊(cè)，讀寫速度達(dá)到1(?每秒，41(隨機(jī)讀寫達(dá)到16018每秒作為0層讀緩存層，在3端的固態(tài)硬盤創(chuàng)建緩存區(qū)(1社￡1緩存文件包，為分配(1社￡1緩存包，每個(gè)(1社￡1文件初始大小4⑶，將的讀操作文件緩存到該包中?？紤]到50臺(tái)左右端所訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)文件和程序文件具有高度類似性，再分配一個(gè)2(?的狀1011緩存此類共同緩存。V緩存層則基于0？61^2對(duì)3劃分出50臺(tái)動(dòng)態(tài)分配資源的虛擬專用服務(wù)機(jī)--11~1:皿1 ￠11-^81:6 86^61- (^--))，分配給不同的端口供￠:端用戶連接使用，每臺(tái)的動(dòng)態(tài)內(nèi)存上限為51218，共享24(?磁盤，對(duì)于公司常用的工具程序，都預(yù)裝在該磁盤，并在該磁盤對(duì)數(shù)據(jù)部分的存儲(chǔ)創(chuàng)建了分帳號(hào)的權(quán)限控制機(jī)制，不同用戶具有不同的使用與登錄權(quán)限，且不同用戶對(duì)不同的文件也各具備不同的權(quán)限。之所以分割叩8的原因是工作環(huán)境下，員工的工作不能相互干擾。由于不需要任何顯示設(shè)備，總造價(jià)約五千元。該設(shè)備抽象示意圖已經(jīng)在附圖2中說(shuō)明。
[0051][部分:傳輸線主要為0116千兆網(wǎng)線，但對(duì)于一個(gè)真實(shí)的公司，由于電腦的新舊程度不同，目前新的計(jì)算機(jī)一般有千兆網(wǎng)卡，而老式計(jì)算機(jī)可能還是百兆網(wǎng)卡，對(duì)于百兆網(wǎng)卡的老式計(jì)算機(jī)，在終端還要經(jīng)過(guò)…83.0轉(zhuǎn)以太網(wǎng)連接到0。由于0116傳輸速度有限，如果為了獲得更好的效果，可以同時(shí)連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于沒(méi)有無(wú)線網(wǎng)卡的老式臺(tái)式計(jì)算機(jī)以…8轉(zhuǎn)802.11%網(wǎng)卡設(shè)備獲得無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。成本在千元左右。
[0052]樣例一的加速結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)附圖5所示。
[0053]效果評(píng)估:1.緩存帶來(lái)的速度提升，在原來(lái)一臺(tái)端機(jī)器的硬盤的0781^1018碰速度測(cè)試顯示，順序讀7518每秒，順序?qū)?318每秒，隨機(jī)5121(讀6918每秒，隨機(jī)寫1318每秒，隨機(jī)41(讀418每秒，隨機(jī)41(寫518每秒，在使用本方案后，以上速度基本都達(dá)到18018每秒以上，其中順序讀緩存與5121(隨機(jī)讀寫基本貢獻(xiàn)自3端330的(1社3包的速度，寫緩存與41(隨機(jī)讀寫基本貢獻(xiàn)自3端狀10131考慮到緩存命中率，總體加速效果應(yīng)當(dāng)在2-3倍么虛擬層性能支持帶來(lái)的速度與效率提升，企事業(yè)環(huán)境以辦公環(huán)境為主，存在大量文件處理與行業(yè)軟件的操作，對(duì)于可后臺(tái)執(zhí)行的工作或執(zhí)行后等待處理結(jié)果的，通過(guò)此方案可以轉(zhuǎn)移到3端，此外還可利用其他3端特征比如3端的帶寬與處理性能優(yōu)勢(shì)能夠更快解決一些相應(yīng)的工作，或達(dá)到關(guān)鍵工作安全備份與工作遇到問(wèn)題的調(diào)試的作用；
3.共同緩存與共同預(yù)取，50臺(tái)左右端所訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)文件和程序文件具有高度類似性，在同一個(gè)3端進(jìn)行處理也有明顯提升緩存命中率。
[0054]成本評(píng)估:總成本造價(jià)約一萬(wàn)元，不超過(guò)兩萬(wàn)元，能為50臺(tái)左右端提升明顯性倉(cāng)泛。
[0055]第二個(gè)樣例是面向家庭的，有源型家用計(jì)算與無(wú)線加速中心。家庭設(shè)備未來(lái)會(huì)基本以無(wú)線為主，因此I布置基于無(wú)線。在過(guò)去，家庭一般都有設(shè)備，往往是臺(tái)式計(jì)算機(jī)，在采用本樣品方案的情況下，該％設(shè)備可以被本方案的3代替，或者通過(guò)對(duì)原有設(shè)備改裝作為本方案的5，將原有的？0的意義從？61~80的1 03卹111:61'變成？61~80的1 06111:61~0
[0056]樣例二的加速方案連接圖見(jiàn)附圖6所示。
[0057]3部分:一臺(tái)？61*8011211'原型機(jī)，采用高速局域網(wǎng)絡(luò)、高內(nèi)存及基于內(nèi)存虛擬磁盤、低存儲(chǔ)容量、簡(jiǎn)化周邊配置、靜音設(shè)計(jì)、適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間工作的導(dǎo)向(因?yàn)橐话愕拇鎯?chǔ)可以被云存儲(chǔ)代替),具有16(}的001？3 1600內(nèi)存(#4(0,其中12(}的內(nèi)存并虛擬化成內(nèi)存磁盤作為I？層，讀寫速度為10(?每秒與12(?每秒，兩塊64(?的3他011 80880？~0646~625固態(tài)硬盤組成的此丨冊(cè)，讀寫速度分別達(dá)到80018每秒與70018每秒，作為0層，1^61 13處理器，0611 111-61688 1601 1108網(wǎng)卡(60美元),成本約六千元。除了提供與第一例類似的兩級(jí)緩存外，也為被加速的移動(dòng)設(shè)備提供屏幕大小與分辨率可適應(yīng)設(shè)備變化的遠(yuǎn)程作為V層。剩余的未提供作緩存的硬件資源，則可平時(shí)作為傳統(tǒng)的臺(tái)式計(jì)算機(jī)使用。
[0058]I部分:移動(dòng)設(shè)備如0肥手機(jī)或讓“用802.11%協(xié)議與3端連接，最高可達(dá)12018每秒，而這些移動(dòng)設(shè)備本身的801讀取最高僅171每秒，寫入最高僅81每秒。老式的筆記本設(shè)備與輕便型超級(jí)本可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)舊8轉(zhuǎn)千兆無(wú)線網(wǎng)卡(如華碩舊8-八056適配器可以將口383接口轉(zhuǎn)為千兆無(wú)線網(wǎng)卡，支持802.11%協(xié)議)來(lái)獲得高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。而新的筆記本與超級(jí)本很多本身有千兆無(wú)線網(wǎng)卡，甚至如0611的^7440等型號(hào)本身有萬(wàn)兆無(wú)線網(wǎng)卡。
[0059]樣例二的加速結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)附圖7所示。
[0060]樣例二的讀操作流程圖見(jiàn)附圖8所示。
[0061]樣例二的寫操作流程圖見(jiàn)附圖9所示。
[0062]效果評(píng)估:移動(dòng)設(shè)備、較為老舊的計(jì)算機(jī)，有明顯的性能提升。并且V層在功能上也能夠?qū)σ苿?dòng)設(shè)備給與擴(kuò)展。
[0063]成本評(píng)估:考慮到許多家庭本來(lái)也需要一臺(tái)高性能的臺(tái)式計(jì)算機(jī)，本方案的成本實(shí)際上是一個(gè)從臺(tái)式計(jì)算機(jī)升級(jí)到無(wú)線服務(wù)3端的增量成本，以及I的配置成本，增量約為千元。
[0064]第三個(gè)樣例是純緩存型加速，是簡(jiǎn)易有源型家用與個(gè)人用無(wú)線加速原型。將尺層與0層在物理上合并到一起，將V層也嵌入0層。該設(shè)備抽象示意圖已經(jīng)在附圖3中說(shuō)明。
[0065]樣例三的加速方案連接圖見(jiàn)附圖10所示。
[0066]3部分:無(wú)線加速3端原型機(jī)，帶有無(wú)線11以8網(wǎng)卡，帶有0狀1緩存⑶層寫緩存層),帶有四通道的31^嫩冊(cè)閃存組成層讀緩存層),并在該1^1(1中劃出區(qū)域，創(chuàng)建虛擬化的1111(10舊環(huán)境(包括程序所需匕犯'7與注冊(cè)表),并將應(yīng)用程序進(jìn)行虛擬化處理，從而預(yù)存更多程序文件與程序系統(tǒng)環(huán)境文件在設(shè)備中，更徹底地避免了程序使用中的硬盤讀寫，作為7層，發(fā)出速度上線1(?每秒。此外，設(shè)備能夠調(diào)取系統(tǒng)部分的內(nèi)存與設(shè)備的尺層0層一起組成跨設(shè)備的復(fù)雜型緩存，彌補(bǔ)低無(wú)線速度設(shè)備的寫緩存受限問(wèn)題。隨著未來(lái)阻變存儲(chǔ)器與相變存儲(chǔ)器工業(yè)成本的降低，還可使用阻變存儲(chǔ)器或相變存儲(chǔ)器作為此處的0層讀緩存層。
[0067]設(shè)備的算法與架構(gòu)還包括了: 1.對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存提供智能壓縮與后臺(tái)自動(dòng)釋放；2.通過(guò)對(duì)用戶習(xí)慣進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)識(shí)別，判斷出系統(tǒng)即將使用哪些數(shù)據(jù)，預(yù)存在設(shè)備中多通道模式，如上所述設(shè)備將應(yīng)用程序進(jìn)行虛擬化處理，從而預(yù)存更多甚至所有程序文件與程序所需系統(tǒng)環(huán)境文件在設(shè)備中，如上所述。(虛擬化原理主要是利用沙盒的虛擬化技術(shù)，先把應(yīng)用程序安裝到運(yùn)行中所有的動(dòng)作都記錄起來(lái)并處理成本地的文件，當(dāng)執(zhí)行主程序文件時(shí)，它會(huì)臨時(shí)產(chǎn)生一個(gè)虛擬環(huán)境來(lái)執(zhí)行，類似影子系統(tǒng)一樣，一切涉及的操作都是在這個(gè)虛擬環(huán)境中完成，并不會(huì)去動(dòng)原本的系統(tǒng)。這樣處理后所有的調(diào)用文件都在^層，而不會(huì)安裝到￠:端。)
I部分:假定該用戶2008年的臺(tái)式機(jī)，在前端兩個(gè)…83上安裝…8 ^01200網(wǎng)卡，然后帶寬疊加，11018每秒乘以2，得到2201每秒的帶寬。111(: 0肥手機(jī)支持802.11^0協(xié)議，理論可達(dá)12018每秒的帶寬(實(shí)際目前測(cè)試中111(: 0肥為5818每秒),而其本身的讀取最聞僅171每秒，與入最聞僅81每秒。
[0068]樣例三的加速結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)附圖11所示。
[0069]加速效果:與第二例類似，但是加速的類型單一，成本與功耗都很低。適宜有較多移動(dòng)設(shè)備的場(chǎng)景。移動(dòng)設(shè)備的存儲(chǔ)設(shè)備具有功耗與體積限制，尤其是手機(jī)閃存，不可能做多通道設(shè)計(jì)與復(fù)雜電路設(shè)計(jì)，以及閃存本身的寫入速度慢的特點(diǎn)，使得讓移動(dòng)設(shè)備本身達(dá)到加速后的這種性能是不可能的，也是毫無(wú)必要的。而有了該3設(shè)備，移動(dòng)設(shè)備就可以在必要的時(shí)候獲得性能提升。
[0070]在樣例三的案例中，我們還增加了不同應(yīng)用程序在經(jīng)一段時(shí)間優(yōu)化后在各自3上緩存的模式的收集與反饋的設(shè)計(jì)，見(jiàn)附圖12所示，3會(huì)以密文上傳這些在各自系統(tǒng)中優(yōu)化后的緩存模式配置數(shù)據(jù)到一臺(tái)處理機(jī)器，處理機(jī)器對(duì)多個(gè)端的緩存過(guò)的各種應(yīng)用程序與相關(guān)文件的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，來(lái)進(jìn)行緩存結(jié)構(gòu)的優(yōu)化或預(yù)判，再反饋到各個(gè)3端以及新的3端(舉例一:大量端上某游戲程序的某文件夾都呈現(xiàn)出頻繁讀取特征，則當(dāng)3服務(wù)新的端時(shí)，如發(fā)現(xiàn)該程序，可直接進(jìn)行預(yù)判性質(zhì)的工作如緩存該在其他設(shè)備上被頻繁讀寫文件夾到高速設(shè)備，而無(wú)需重新積累緩存數(shù)據(jù)；舉例二:大量(:端上某程序都呈現(xiàn)出頻繁寫入工作，如某購(gòu)物瀏覽器，則當(dāng)啟動(dòng)該瀏覽器時(shí)，可預(yù)判性質(zhì)地為該瀏覽器分配較大的3端寫緩存層，而無(wú)需重新積累緩存數(shù)據(jù)
[0071]以上的三個(gè)樣例都是有源型設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)是有專門設(shè)計(jì)的3以及較好的加速性能。對(duì)于這些有源型設(shè)計(jì)的加速體系，存在性能從高性能的上一級(jí)向低性能但具有更高便攜性與更低功耗的下一級(jí)輸入的可能。事實(shí)上，除了以上幾個(gè)實(shí)現(xiàn)的樣例，還可以創(chuàng)建更多的實(shí)例，比如按照3與的拓?fù)潢P(guān)系，還可能創(chuàng)建更多的加速體系。此外，在一些情況下，如果有原有的設(shè)備供改造利用，以及并不計(jì)較功耗和成本的情況下，3可以通過(guò)在現(xiàn)有的大型計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、或高性能計(jì)算機(jī)上進(jìn)行虛擬化，虛擬出8層0層V層等，并安裝適當(dāng)?shù)母难b來(lái)改裝成3設(shè)備，然后安裝驅(qū)動(dòng)程序和I的服務(wù)端來(lái)實(shí)現(xiàn)為加速的目的。
[0072]第四個(gè)樣例就是一個(gè)專門為系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)的設(shè)備。該改造設(shè)備具有軟件部分與硬件部分。軟件部分的裝置分為服務(wù)端與被服務(wù)端，服務(wù)端經(jīng)安裝到在擬改造為3端的設(shè)備上后，會(huì)對(duì)該待改造設(shè)備進(jìn)行重新分層，創(chuàng)建寫緩存層與讀緩存層，以及與被服務(wù)端通訊交互緩存命令與數(shù)據(jù)，當(dāng)裝置的被服務(wù)端安裝到端后，會(huì)攔截端的1/0進(jìn)行重定向，改變0端的緩存結(jié)構(gòu)，調(diào)用3端緩存層作為緩存，并與服務(wù)端通訊交互緩存，從而組成跨設(shè)備緩存體系。硬件部分的裝置包含無(wú)線傳輸?shù)腫的兩端，帶有舊8接口與II丨丨網(wǎng)卡，能夠一端以^88 (含組(^0…8等廣義的…8接口)與3或連接，一端相互通信。
[0073]在試驗(yàn)的這個(gè)環(huán)境中，我們有一臺(tái)具有…83接口的09年組裝臺(tái)式計(jì)算機(jī)，一臺(tái) 0肥手機(jī)。改造裝置在兩臺(tái)設(shè)備安裝后，臺(tái)式機(jī)通過(guò)虛擬內(nèi)存為磁盤做緩存，就能夠以
802.11%的無(wú)線協(xié)議與!0肥通信，為!0肥提速。111(: 0肥的存儲(chǔ)的寫入速度原本僅1018每秒，但是其具有的802.11^0網(wǎng)卡速度能夠達(dá)到百兆每秒。
[0074]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1.設(shè)備的原理圖。本附圖上方展示了一個(gè)典型的為一般企事業(yè)單位、家庭、個(gè)人提供設(shè)備加速的短距離、多通道的、基于局域性能網(wǎng)絡(luò)的跨設(shè)備緩存與計(jì)算虛擬化系統(tǒng)。本附圖的下方則展示了在該系統(tǒng)下一個(gè)計(jì)算設(shè)備的新1/0機(jī)制。其中的典型3設(shè)備八與8的詳細(xì)設(shè)計(jì)分別見(jiàn)圖2與圖3。
[0075]圖2.為有線型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的加速服務(wù)端設(shè)備，詳細(xì)描述見(jiàn)實(shí)施案例部分的案例一。
[0076]圖3.為無(wú)線型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的加速服務(wù)端設(shè)備，詳細(xì)描述見(jiàn)實(shí)施案例部分的案例三。
[0077]圖4.樣例一的加速方案連接圖，主要基于短距“16有線連接與短距多通道連接構(gòu)成跨設(shè)備緩存與計(jì)算體系。本附圖中央的是樣例一的3，周圍的是0。
[0078]圖5.樣例一的加速結(jié)構(gòu)圖，描繪的是樣例一下被加速設(shè)備的新的跨設(shè)備緩存結(jié)構(gòu)。0的1/0都被攔截和重新分配。
[0079]圖6.樣例二的加速方案連接圖，主要基于短距無(wú)線連接與短距多通道連接構(gòu)成跨設(shè)備緩存與計(jì)算體系。本附圖中央的是樣例二的3，周圍的是0，按照逆時(shí)針的次序，設(shè)備的類型分別為智能手表、智能眼鏡、平板電腦、智能手機(jī)，以及大屏幕人機(jī)交互設(shè)備。
[0080]圖7.樣例二的加速結(jié)構(gòu)圖，描繪的是樣例二下被加速設(shè)備的新的跨設(shè)備緩存結(jié)構(gòu)。的1/0都被攔截和重新分配。在案例中，被加速的設(shè)備還包括許多移動(dòng)設(shè)備類型，移動(dòng)設(shè)備受限于功耗與體積原因，本身搭載的處理性能與緩存介質(zhì)嚴(yán)重不足。但由于移動(dòng)性需要，移動(dòng)設(shè)備往往具備較高的無(wú)線數(shù)據(jù)速度。虛擬環(huán)境還可以使得移動(dòng)設(shè)備間接處理1111(10^應(yīng)用獲得相應(yīng)操作體驗(yàn)。
[0081]圖8.樣例二的讀操作流程圖圖9.樣例二的寫操作流程圖
圖10.樣例三的加速方案連接圖，本加速方案是一個(gè)簡(jiǎn)易型的方案，主要基于短距無(wú)線連接與短距多通道連接構(gòu)成跨設(shè)備緩存與計(jì)算體系。本附圖中央的是樣例三的3，周圍的是0，按照逆時(shí)針的次序，設(shè)備的類型分別為智能手表、智能眼鏡、平板電腦、智能手機(jī)，以及臺(tái)式計(jì)算機(jī)。
[0082]圖11.樣例三的加速結(jié)構(gòu)圖，描繪的是樣例三下被加速設(shè)備的新的跨設(shè)備緩存結(jié)構(gòu)。由于樣例三的3設(shè)備是簡(jiǎn)化型設(shè)備，因此在緩存的分層體系上有相應(yīng)的調(diào)整，詳細(xì)描述見(jiàn)實(shí)施案例部分的案例三的介紹。
[0083]圖12.樣例三采用了基于多個(gè)34系統(tǒng)的緩存配置優(yōu)化數(shù)據(jù)的采集、分析與反饋機(jī)制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于服務(wù)端與外部緩存系統(tǒng)的外接式計(jì)算設(shè)備加速方法，包含至少一個(gè)服務(wù)端(以下稱S)，服務(wù)端通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備(以下稱L，L可以為有線傳輸類型也可以為無(wú)線傳輸類型或二者綜合)與被加速的計(jì)算設(shè)備(此處的計(jì)算設(shè)備并不特指電腦，而應(yīng)包含廣義的各種計(jì)算機(jī)、平板、手機(jī)、機(jī)器人或智能硬件等，以下稱C)連接，且該服務(wù)端的工作原理至少包含:S為C提供相對(duì)高速或高I/O性能的緩存設(shè)備(如Ramdisk或阻變存儲(chǔ)器或高速的固態(tài)硬盤組成的RAID等)，用于為C緩存系統(tǒng)與應(yīng)用程序的常用文件或頻繁讀寫的零散小文件或網(wǎng)絡(luò)文件等，作為高速緩存，轉(zhuǎn)移C對(duì)自身相對(duì)低速或低I/O性能設(shè)備的部分訪問(wèn)，從而為C提供加速或提升其I/O性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，除建立緩存體系外，S還為C提供計(jì)算性能的支持，方式可以為下面三種方式的任意一種或多種:一、S分擔(dān)計(jì)算任務(wù)；二、通過(guò)在S中虛擬架構(gòu)與硬件資源，允許C以遠(yuǎn)程操作的方式在S運(yùn)行這一虛擬層，在C上顯示界面以及實(shí)現(xiàn)與用戶的交互，一個(gè)S可以為多個(gè)C創(chuàng)建虛擬架構(gòu)，根據(jù)C的實(shí)時(shí)使用情況扣除S資源，S中分隔的虛擬架構(gòu)可以為虛擬機(jī)或虛擬的應(yīng)用層；三、S將應(yīng)用程序進(jìn)行虛擬化處理，從而預(yù)存C所需的程序文件與程序所需系統(tǒng)環(huán)境在S設(shè)備中，C能夠在S中直接運(yùn)行應(yīng)用程序。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，S通過(guò)分工化的三個(gè)加速層為C加速，包括寫緩存層(以下簡(jiǎn)稱R Layer或R層，如Ramdisk等，S將內(nèi)存模擬為磁盤，并在其中為C創(chuàng)建緩存，以獲得更大的緩存速度)，隨機(jī)讀緩存層(以下簡(jiǎn)稱D Layer或D層，如阻變存儲(chǔ)器等，或以RAID方式組合的NAND磁盤陣列)，虛擬層(以下簡(jiǎn)稱V Layer或V層，通過(guò)將應(yīng)用虛擬化或硬件虛擬化為C提供計(jì)算性能支持)，當(dāng)然，出于功耗與成本在具體環(huán)境下的考量，以上的三個(gè)層在物理設(shè)備層面上可以被強(qiáng)化、或合并(比如，對(duì)于企業(yè)應(yīng)用環(huán)境，V層可能需要多種，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，而對(duì)于簡(jiǎn)單的家庭應(yīng)用，R層與D層可以在物理上合并為一個(gè)RD層)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，S與C之間還構(gòu)成如下的拓?fù)潢P(guān)系中任意兩條或兩條以上:一、s與C之間可以是一對(duì)一,一對(duì)多，或多對(duì)多的關(guān)系，如家庭環(huán)境可能是一對(duì)一或一對(duì)多的關(guān)系，而企業(yè)、學(xué)校、行政單位等環(huán)境可能就會(huì)是一對(duì)多或多對(duì)多關(guān)系(該拓?fù)潢P(guān)系以下稱為彈性服務(wù)關(guān)系);二、S與C僅是相對(duì)關(guān)系，即一組關(guān)系中的C可以是另一組關(guān)系中的S，如一臺(tái)被加速的計(jì)算機(jī)，可以同時(shí)為另一臺(tái)計(jì)算機(jī)加速，而相應(yīng)的，一組關(guān)系中的S也可以是另一組關(guān)系中的C，如由更上一級(jí)性能與緩存速度的計(jì)算設(shè)備對(duì)下一級(jí)性能與緩存速度的S加速(該拓?fù)潢P(guān)系以下稱為性能流動(dòng)關(guān)系)；三、多個(gè)C可以同時(shí)相互作為S，形成P2P的加速組網(wǎng)，以獲得性能提升(比如，其中某計(jì)算機(jī)C1具有較大的內(nèi)存，可以提供更強(qiáng)的小文件緩存能力與寫操作緩存，但磁盤速度相對(duì)不足，而某計(jì)算機(jī)C2具有多塊較大的閃存固態(tài)硬盤，并以RAID形式增大帶寬，具有更強(qiáng)的讀操作緩存，則C2可以與C1互為S，C2與C1的寫操作緩存更多地寫入C1，而讀操作緩存更多寫入C2，該拓?fù)潢P(guān)系以下稱為性能互補(bǔ)關(guān)系)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，還采用了如下預(yù)存設(shè)計(jì):通過(guò)對(duì)C用戶習(xí)慣進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)識(shí)別，判斷出C系統(tǒng)即將使用哪些數(shù)據(jù)，預(yù)存在S中，C將直接從設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)，再將其轉(zhuǎn)入內(nèi)存或處理器中，從而減少對(duì)C硬盤的讀寫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，還為所有在S的緩存文件提供了加密。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，多個(gè)S之間以光纖等高速連接方式組網(wǎng)，以增強(qiáng)預(yù)讀分析的能力，以及獲得更高的緩存性能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，S以RAID方式組合其硬盤，以獲得更大的緩存速度尤其是隨機(jī)緩存速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，S將內(nèi)存模擬為磁盤，并在其中為C創(chuàng)建緩存，以獲得更大的緩存速度與寫緩存速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，當(dāng)多個(gè)C端所訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)文件和程序文件具有高度類似性時(shí)，再在S端分配一個(gè)共享緩存區(qū)緩存此類共同緩存。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，依據(jù)單個(gè)或多個(gè)S對(duì)所服務(wù)的多個(gè)C端的緩存過(guò)的各種應(yīng)用程序與相關(guān)文件的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行緩存結(jié)構(gòu)的優(yōu)化或預(yù)判(舉例一:大量C端上某游戲程序的某文件夾都呈現(xiàn)出頻繁讀取特征，則當(dāng)S服務(wù)新的C端時(shí)，如發(fā)現(xiàn)該程序，可直接進(jìn)行預(yù)判性質(zhì)的工作如緩存該在其他設(shè)備上被頻繁讀寫文件夾到高速設(shè)備，而無(wú)需重新積累緩存數(shù)據(jù)；舉例二:大量C端上某程序都呈現(xiàn)出頻繁寫入工作，如某購(gòu)物瀏覽器，則當(dāng)啟動(dòng)該瀏覽器時(shí)，可預(yù)判性質(zhì)地為其分配較大的S端寫緩存層)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，L為有線類型:L可以為光纖、Thunderbolt傳輸線、加長(zhǎng)的USB3.0以上傳輸線、超五類網(wǎng)線或其他任何類型的傳輸速度大于60MB每秒的有線傳輸設(shè)備，S通過(guò)這些傳輸線纜直接連接到C ；L也可以為包含USB以太網(wǎng)轉(zhuǎn)接器的有限類型(此類轉(zhuǎn)接器一端帶有USB接口，另一端有以太網(wǎng)接口，通過(guò)現(xiàn)有的USB輸入端口在計(jì)算機(jī)上添加以太網(wǎng)端口)以及其他必要的附件，用轉(zhuǎn)接器的USB端連接S或C，而在兩者之間用高速網(wǎng)線傳輸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的一種方法，其特征在于，L為無(wú)線類型，L可以為支持WiGig技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)卡，也可以為以無(wú)線傳輸與服務(wù)端S之間傳輸，再以USB接口或Thunderbolt接口或其他接口與被加速的計(jì)算設(shè)備C連接的底座、外接盒子或保護(hù)套，或其他任何類型的包含無(wú)線傳輸部分的設(shè)備。
14.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，其特征在于，L是多通道類型，也即S與C之間的連接通過(guò)不止一個(gè)L，或L包含不止一個(gè)與C連接的接口，從而增大傳輸帶寬(例一、c 一方面通過(guò)自有的Wifi與s連接，一方面通過(guò)USB接口的Wifi適配器也與s連接，連接后合并帶寬；例二、C的多個(gè)USB接口均使用USB接口的Wifi適配器與S連接，從而將Wifi帶寬上限提高到USB帶寬上限；例三、采用Wigig的底座L以Wigig與S通訊，并同時(shí)以藍(lán)牙加MicroUSB與C連接)。
15.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，其特征在于，S緩存服務(wù)端，還采用如下的三層加速層具體設(shè)計(jì)中任意一種或以上:一、將部分內(nèi)存虛擬化成內(nèi)存磁盤作為R層寫緩存層，為C端設(shè)備分別分配部分R層緩存，并生成每個(gè)內(nèi)存磁盤緩存的鏡像文件，在設(shè)備開(kāi)機(jī)時(shí)載入，關(guān)機(jī)時(shí)保存；二、在S端的固態(tài)硬盤或多塊固態(tài)硬盤組成的RaidO中創(chuàng)建讀緩存區(qū)；三、對(duì)S劃分出多個(gè)動(dòng)態(tài)分配資源的虛擬專用服務(wù)機(jī)，分配給不同的端口供C端用戶連接使用。
16.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，其特征在于，S以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與C連接，并在該S上創(chuàng)建虛擬化的Windows環(huán)境(包括程序所需Library與注冊(cè)表),并將應(yīng)用程序進(jìn)行虛擬化處理，從而預(yù)存更多程序文件與程序系統(tǒng)環(huán)境文件在設(shè)備中，更徹底地避免了程序使用中的硬盤讀寫。
17.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，其特征在于，S還調(diào)取C端設(shè)備部分的內(nèi)存與S設(shè)備的緩存一起組成跨設(shè)備的復(fù)雜型緩存。
18.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，其特征在于，S以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與C連接，S以包含多通道閃存的高速存儲(chǔ)設(shè)備為C提供緩存層。
19.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，其特征在于，S以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與C連接，S以帶有DRAM緩存的高速存儲(chǔ)設(shè)備為C提供緩存層。
20.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，其特征在于，S以帶有阻變存儲(chǔ)器的高速存儲(chǔ)設(shè)備為C提供緩存層。
21.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，其特征在于，S通過(guò)在現(xiàn)有的大型計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、或高性能計(jì)算機(jī)上安裝改造裝置和L的服務(wù)端來(lái)實(shí)現(xiàn)。
22.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備的軟件部分的裝置分為服務(wù)端與被服務(wù)端，服務(wù)端經(jīng)安裝到在擬改造為S端的設(shè)備上后，會(huì)對(duì)該待改造設(shè)備進(jìn)行重新分層，創(chuàng)建讀寫緩存層，以及與被服務(wù)端通訊交互緩存命令與數(shù)據(jù)，而當(dāng)裝置的被服務(wù)端安裝到C端后，會(huì)攔截C端的I/O進(jìn)行重定向，改變C端的緩存結(jié)構(gòu)，調(diào)用S端緩存層作為緩存(本條權(quán)利要求所述設(shè)備主要為改造原有計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)待改造的計(jì)算系統(tǒng)可能包含軟件部分與硬件部分，也可能僅含軟件部分)。
23.一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，其特征在于，S在沒(méi)有與C取得連接的時(shí)候可以處于休眠、待機(jī)等節(jié)能或靜音的狀態(tài)，通過(guò)C連接喚醒恢復(fù)到工作狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】G06F3/06GK104298474SQ201410535038
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】張維加 申請(qǐng)人:張維加