一種自學習型智能固態(tài)硬盤緩存管理方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)硬盤的緩存管理方法和裝置，尤其涉及一種自學習型智能固態(tài)硬盤緩存管理方法和裝置。
【背景技術】
[0002]固態(tài)硬盤具有讀寫速度快，輕便，防震抗摔，低功耗，無噪音的優(yōu)點，隨著FLASH芯片的價格越來越低，容量越來越大，固態(tài)硬盤的應用也越來越普及。為了提高固態(tài)硬盤的訪問速度可以在FLASH芯片和固態(tài)硬盤和主機的接口之間增加訪問速度更高的器件作為緩沖存儲器，緩沖存儲器和FLASH芯片之間的定位和替換問題通常采用組相聯(lián)映像的架構，組相聯(lián)映像的替換算法經常用到的有隨機算法，先進先出算法和最近最少使用算法。
[0003]隨機算法是算法本身包含了隨機數(shù)生成器的算法。在進行算法分析時，有時可以在獲得了一定輸入分布信息之后對輸入的分布進行一定的假定，在此基礎上進行平均情況分析得到算法的時間復雜度。然而有時候無法獲得輸入分布的信息，這時可以在算法本身增加一定的隨機性，繼而實現(xiàn)對算法進行平均情況分析。通過設計隨機算法有效地避免較多的較壞情況輸入的出現(xiàn)，從而提高算法的平均情況下的性能。
[0004]先進先出算法總是淘汰最先進入內存的頁面，即選擇在內存中駐留時間最久的頁面予以淘汰。該算法實現(xiàn)簡單，只需把一個進程已調入內存的頁面，按先后次序鏈接成一個隊列，并設置一個指針，稱為替換指針，使它總是指向最老的頁面。但該算法與進程實際運行的規(guī)律不相適應，因為在進程中，有些頁面經常被訪問，比如，含有全局變量、常用函數(shù)、例程等的頁面，F(xiàn)IFO算法并不能保證這些頁面不被淘汰。
[0005]最近最少使用算法(LRU算法)，它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設置一個計數(shù)器，LRU算法是把命中行的計數(shù)器清零，其他各行計數(shù)器加I。當需要替換時淘汰行計數(shù)器計數(shù)值最大的數(shù)據行出局。這是一種高效、科學的算法，其計數(shù)器清零過程可以把一些頻繁調用后再不需要的數(shù)據淘汰出緩存，提高緩存的利用率。
[0006]隨機算法和先進先出算法不能反映程序局部性，命中率低。近期最少使用算法命中率較高，但是針對用戶具體使用的具體程序不能達到最優(yōu)。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的發(fā)明人經過研究發(fā)現(xiàn):雖然用戶在使用固態(tài)硬盤時的場景雖然復雜多樣，可是具體到一個特定的使用者其操作固態(tài)硬盤的過程都是有著一定規(guī)律的，由于用戶的工作性質和生活習慣的原因，在一定時期內用戶使用固態(tài)硬盤中的軟件、數(shù)據等行為都是相對穩(wěn)定的?；诖嗽?，本發(fā)明提供了一種自學習型智能固態(tài)硬盤緩存管理方法，能夠有效提高組相聯(lián)映像緩存管理架構中替換算法命中率，包括:
[0008]S1、獲取用戶訪問固態(tài)硬盤的操作記錄；
[0009]S2、分析所述操作記錄，得到用戶使用固態(tài)硬盤的操作習慣；
[0010]S3、根據所述操作習慣預測用戶即將訪問到的存儲空間的數(shù)據；
[0011]S4、將預測到的用戶即將訪問到的存儲空間的數(shù)據映射到緩沖存儲器中。
[0012]優(yōu)選地，步驟S2還包括:判斷得到的操作習慣是否為新的操作習慣，若是，則在新的操作習慣的出現(xiàn)概率大于預設的閾值時，用新的操作習慣替換在先存儲的操作習慣。
[0013]優(yōu)選地，所述SI中的操作記錄包括:用戶每次使用固態(tài)硬盤時運行的應用程序段、所述應用程序段之間的切換順序以及所述應用程序段執(zhí)行后段內各頁進出緩沖存儲器的頁地址流。
[0014]優(yōu)選地，所述S2中的操作習慣包括用戶訪問固態(tài)硬盤的地址訪問順序。
[0015]優(yōu)選地，所述判斷得到的操作習慣是否為新的操作習慣包括:在步驟S2中得到的操作習慣與在先存儲的操作習慣不同時，判定所述得到的操作習慣為新的操作習慣。
[0016]相應地，本發(fā)明還提供了一種自學習型智能固態(tài)硬盤緩存管理裝置，包括:
[0017]獲取模塊，用于獲取用戶訪問固態(tài)硬盤的操作記錄；
[0018]分析模塊，用于分析所述操作記錄，得到用戶使用固態(tài)硬盤的操作習慣；
[0019]預測模塊，用于根據所述操作習慣預測用戶即將訪問到的存儲空間的數(shù)據；
[0020]映射模塊，用于將預測到的用戶即將訪問到的存儲空間的數(shù)據映射到緩沖存儲器中。
[0021]優(yōu)選地，所述分析模塊還包括:判斷得到的操作習慣是否為新的操作習慣，若是，則在新的操作習慣的出現(xiàn)概率大于預設的閾值時，用新的操作習慣替換在先存儲的操作習慣。
[0022]優(yōu)選地，所述獲取模塊中的操作記錄包括:用戶每次使用固態(tài)硬盤時運行的應用程序段、所述應用程序段之間的切換順序以及所述應用程序段執(zhí)行后段內各頁進出緩沖存儲器的頁地址流。
[0023]優(yōu)選地，所述分析模塊中的操作習慣包括用戶訪問固態(tài)硬盤的地址訪問順序。
[0024]優(yōu)選地，所述判斷得到的操作習慣是否為新的操作習慣包括:在分析模塊中得到的操作習慣與在先存儲的操作習慣不同時，判定所述得到的操作習慣為新的操作習慣。
[0025]本發(fā)明將用戶每次使用固態(tài)硬盤時運行的應用程序段，以及各應用程序段之間的切換順序，應用程序段執(zhí)行后段內各頁進出緩沖存儲器的頁地址流記錄下來，分析出用戶使用固態(tài)硬盤時訪問每個存儲空間的習慣，在當前用戶進行訪問固態(tài)硬盤操作時，根據既往記錄、分析的用戶習慣進行預測的結果，將用戶按照既往習慣即將訪問到的存儲空間的數(shù)據映射到緩沖存儲器中，從而使得緩沖存儲器的命中率接近最優(yōu)。同時，由于其總是實時的記錄用戶使用固態(tài)硬盤的情況，能夠記錄并發(fā)現(xiàn)用戶使用固態(tài)硬盤時不遵循既有習慣的情況，因此可以將新發(fā)現(xiàn)的，有規(guī)律的固態(tài)硬盤地址訪問順序定義為新的習慣進行相應的緩沖替換操作，實現(xiàn)了對用戶的新習慣自適應學習的功能。
[0026]實施本發(fā)明，具有如下有益效果:
[0027](I)本發(fā)明提出一種自學習型智能固態(tài)硬盤緩存管理方法和裝置，通過保存用戶長期的訪問固態(tài)硬盤時的操作記錄，分析出用戶的操作習慣，進而預測出用戶可能即將發(fā)出的固態(tài)硬盤操作，將對應的內容替換到緩存中，使訪問緩存的命中率接近最優(yōu)。由于本發(fā)明將用戶習慣作為緩存替換的判決條件，從而使得用戶按照既有習慣使用固態(tài)硬盤時能夠得到最佳的訪問速度體驗。
[0028](2)由于本發(fā)明總是實時的記錄用戶使用固態(tài)硬盤的操作記錄，能夠根據這些記錄分析出用戶使用固態(tài)硬盤習慣的變化，按照這些變化發(fā)生的概率將概率增加較大的情況歸結為用戶的新習慣，完成了對用戶新形成習慣的自學習，實現(xiàn)了緩存替換算法根據用戶習慣的改變自動更新進化的功能。由于本發(fā)明能夠按照用戶的新習慣調整策略，保證用戶在形成新習慣時自動獲得最佳的訪問速度體驗而不用人為調整。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案和優(yōu)點，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它附圖。
[0030]圖1是本發(fā)明實施例一提供的自學習型智能固態(tài)硬盤緩存管理方法的框圖；
[0031]圖2是本發(fā)明實施例一提供的自學習型智能固態(tài)硬盤緩存管理方法的系統(tǒng)框圖；
[0032]圖3是本發(fā)明實施例二提供的自學習型智能固態(tài)硬盤緩存管理裝置的結構框圖；
[0033]圖中:1_緩沖存儲器接口，2-當前緩存的程序的段地址寄存器，3-推薦的下一個進入緩存的段地址，4-地址譯碼器，5-命中的地址，6-命中地址比較器，7-命中次數(shù)計數(shù)器，8-最高優(yōu)先級推薦的下一個就進入緩存的段地址寄存器，9-次優(yōu)先級推薦的下一個就進入緩存的段地址寄存器，I O-最差優(yōu)先級推薦的下一個就進入緩存的段地址寄存器，11-最尚優(yōu)先級對應的命中次數(shù)寄存器，12-次優(yōu)先級對應的命中次數(shù)寄存器，13-最差優(yōu)先級對應的命中次數(shù)寄存器，14-命中次數(shù)排序產生器，15-頁地址流記錄器，16-程序段記錄器。
【具體實施方式】
[0034]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0035]實施例一:
[0036]請參見圖1，本發(fā)明實施例提供了自學習型智能固態(tài)硬盤緩存管理方法，包括:
[0037]S1、獲取用戶訪問固態(tài)硬盤的操作記錄；
[0038]S2、分析所述操作記錄，得到用戶使用固態(tài)硬盤的操作習慣；
[0039]S3、根據所述操作習慣預測用戶即將訪問到的存儲空間的數(shù)據；
[0040]S4、將預測到的用戶即將訪問到的存儲空間的數(shù)據映