随着基于闪存的固态盘技术的不断发展,当前被广泛应用于混合存储系统中。它具有随机读写性能高,能耗低,噪声小的优点,但相对于传统机械磁盘,容量小,价格贵,受擦写次数的限制。因此,工业上一般通过磁盘存储扩展或缓存模式将其应用到混合存储系统中。综合考虑固态盘和磁盘性能,通过负载特性分析,提出了一种基于区域热度的缓存替换算法(RAC)以改善基于闪存缓存的混合存储系统性能,热度计算是以区域(一段连续的磁盘块)为单位而不是一个磁盘块,区域热度决定着是否缓存替换。相比传统缓存算法,RAC算法更适合应用于基于固态盘的磁盘缓存出于以下几个方面考虑。首先,固态盘作为二级缓存相对于一级缓存(内存),具有较弱的时间局部性。其次,对后端磁盘的存取存在交叉访问。再次,负载对底层存储设备的读写请求具有高度的空间局部性并且在各个时间段频繁访问的热数据区域较稳定。另外,传统缓存算法热点数据的统计一般是基于磁盘块的访问频率,这就需要很长时间计算热度,在热度计算过程中可能会引起热点数据之间或冷热数据之间的频繁替换,不仅会使性能恶化,还造成对固态盘大量的写。RAC不仅可以充分利用访问的空间局部性以及顺序读写特性,还能加速热度计算过程,从而提高缓存命中率,减少固态盘上不必要的替换,进而延长了固态盘的使用寿命。RAC算法首先在缓存模拟器Cachesim上实现,通过大量负载模拟进行了评估,然后利用闪存缓存Flashcache模块实现了基于RAC的混合存储系统,并做了系统测试。实验结果表明,相比基于传统缓存算法的存储系统,吞吐量提升最高达到52.7%,同时使固态盘替换次数减少高达98.5%。