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专利号: 2025104593790
申请人: 深圳市多美达数码科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多层数据缓存动态管理方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1:基于数据访问路径,提取数据访问路径层级标识,分析路径层级深度,记录访问连续性,分类路径为稳定与不稳定,获取路径层级分布信息;

S2:基于所述路径层级分布信息,分析数据缓存层级存储占比,将稳定路径数据存入高速缓存区,不稳定路径数据存入低速缓存区,调整存储区域,得到缓存空间分配状况;

S3:根据所述缓存空间分配状况,提取数据块访问记录,检测访问交叉频率,筛选交叉频繁的数据块,分析高速缓存区存储状态,调整存储顺序与数据淘汰,获取缓存区数据优先级;

所述缓存区数据优先级的获取步骤具体为:

S311:根据所述缓存空间分配状况,提取数据块访问记录,统计数据块访问次数与时间间隔,分析访问交叉情况,得到访问交叉度量值;

S312:调用所述访问交叉度量值,依据交叉次数阈值筛选高交叉数据块,计算其缓存占用比例,分析分布趋势,通过统计分析确定高交叉数据块在缓存中的分布是否集中或分散,得到竞争数据块集合,该集合反映数据块访问频繁且占用缓存大,被标记为高竞争数据块;

S313:基于所述竞争数据块集合,分析缓存存储状态和数据块访问优先级,依据数据块访问优先级调整存储顺序与淘汰策略,最终获取缓存区数据优先级;

数据块访问优先级的计算公式为: ;

其中, 代表数据块访问优先级, 代表数据块 的访问交叉次数, 代表数据块 的最近一次访问时间间隔, 代表数据块 的缓存占用比例, 代表数据块 在缓存中的存储位置索引, 代表缓存区中数据块存储位置索引的均值;

所述缓存存储状态包括计算当前缓存存储的利用率,并检查高竞争数据块在缓存中的分布;

S4:调用所述缓存区数据优先级,监测存储介质I/O任务,分析任务执行情况,依据任务负载量调整缓存数据存储比例,调整部分数据的存储介质,获取存储介质负载变化趋势;

S5:基于所述存储介质负载变化趋势,分析数据匹配情况,分析数据吞吐情况,调用缓存分配规则,输出调整后数据在缓存层级的存放状态。

2.根据权利要求1所述的多层数据缓存动态管理方法,其特征在于,所述路径层级分布信息包括路径层级标识、路径层级深度、路径访问连续情况、访问稳定参数分类结果、路径稳定性类别,所述缓存空间分配状况包括数据缓存层级存储占比、高速缓存区存储数据、不稳定路径存储数据、存储区域调整结果,所述缓存区数据优先级包括数据块访问记录、访问交叉频繁数据块、高速缓存区存储状态、数据存储顺序、竞争淘汰数据,所述存储介质负载变化趋势包括存储介质I/O任务、任务执行状态、任务负载量、存储介质调整结果,所述数据在缓存层级的存放状态包括数据匹配情况、存储区域分配、缓存分配规则、数据吞吐情况。

3.根据权利要求1所述的多层数据缓存动态管理方法,其特征在于,所述路径层级分布信息的获取步骤具体为:S111:基于数据访问路径,提取路径层级标识,分析层级深度,记录路径访问连续情况,识别层级访问次数,得到路径层级分布特征值;

S112:调用所述路径层级分布特征值,依据访问稳定参数分类路径,筛选稳定路径与不稳定路径,计算稳定路径占比,得到路径稳定性比率;

S113:调用所述路径稳定性比率,结合每层级路径访问趋势,分析差异化层级路径的访问变化幅度,采用公式: ,计算路径层级访问波动值,获取路径层级分布信息;

其中,代表路径层级访问波动值, 代表第层级的访问次数, 代表上一层级的访问次数, 代表第层级的总层级数, 代表第 层级路径的稳定性比率,代表路径层级的总数量。

4.根据权利要求3所述的多层数据缓存动态管理方法,其特征在于,所述缓存空间分配状况的获取步骤具体为:S211:基于所述路径层级分布信息,计算路径层级的数据存储量,对比各路径层级的存储容量,筛选存储占比超阈值的路径层级,得到路径层级存储占比筛选结果;

S212:调用所述路径层级存储占比筛选结果,依据数据稳定性分类存储至差异化缓存区,比对高速与低速缓存区存储占比,得到缓存区数据存储偏差值;

S213:基于所述缓存区数据存储偏差值,分析访问跳变程度对存储区域的调整幅度,采用公式: ,运算存储区域调整幅度,得到缓存空间分配状况;

其中,代表存储区域调整幅度, 代表第 层级的低速缓存区存储量, 代表第 层级的高速缓存区存储量, 代表第 层级的访问频率, 代表第 层级的基准访问频率, 代表第 层级的存储调整系数。

5.根据权利要求1所述的多层数据缓存动态管理方法,其特征在于,所述存储介质负载变化趋势的获取步骤具体为:S411:调用所述缓存区数据优先级,监测存储介质I/O任务,计算存储介质的I/O响应时间比值,筛选任务占比超任务阈值的存储介质,获取I/O任务占比分布数据;

S412:基于所述I/O任务占比分布数据,分析存储介质的负载变化速率,调整负载存储介质的缓存数据存储比例,获取缓存分配调整系数;

S413:根据所述缓存分配调整系数调整数据存储介质,分析数据调整后的负载变化趋势,采用公式: ,获取存储介质负载变化趋势;

其中,代表存储介质负载变化趋势值, 代表调整后第j个存储介质的负载水平,代表调整前第j个存储介质的负载水平, 代表第j个存储介质的原始任务负载稳定度,代表第j个存储介质的数据访问波动幅度,代表调整存储介质的总数量。

6.根据权利要求5所述的多层数据缓存动态管理方法,其特征在于,所述数据在缓存层级的存放状态的获取步骤具体为:S511:基于所述存储介质负载变化趋势,提取数据块访问频率、迁移次数、存储时长,分析数据匹配程度,筛选匹配情况,得到数据匹配状态分类值;

S512:调用所述数据匹配状态分类值,分析存储层级的数据吞吐情况,采用公式:,计算数据吞吐状态特征值,判断存储区

域调整需求,获取存储区域调整需求量;

其中,代表数据吞吐状态特征值, 代表当前存储层级吞吐量, 代表原始存储层级吞吐量, 代表吞吐量波动幅度, 代表吞吐量均值, 代表数据迁移率, 代表数据迁移影响因子;

S513:基于所述存储区域调整需求量,依据缓存分配规则,分析调整后的数据存放情况,输出调整后数据在缓存层级的存放状态。

7.一种多层数据缓存动态管理系统,其特征在于,根据权利要求1‑6任一项所述的多层数据缓存动态管理方法,所述系统包括:路径访问分析模块基于数据访问路径,提取层级标识,识别层级深度,记录路径访问序列,筛选稳定路径并统计分布比例,获取路径层级分布数据;

缓存分层分配模块基于所述路径层级分布数据,计算高速缓存区与低速缓存区的存储占比,存储稳定路径集合与非稳定路径集合,调整跳变路径存储区域,获取缓存空间分配状态;

数据竞争检测模块基于所述缓存空间分配状态,提取数据块访问记录,筛选短时间内交叉访问的数据块,计算交叉次数并分类,分析交叉访问数据块在高速缓存区的存储占比,调整存储顺序并筛选交叉访问数据块,获取数据竞争评估结果;

缓存数据优先级调整模块基于所述数据竞争评估结果,调用缓存区数据优先级,识别存储介质I/O任务的负载量,调整存储比例,选择部分数据进行存储介质迁移,获取存储介质负载状态;

存储介质负载均衡模块基于所述存储介质负载状态,筛选低频访问数据,计算缓存数据吞吐量,调整数据存储层级,调用缓存分配规则,输出调整后数据在缓存层级的存放状态。