CN102150144B - 使用写入配置快照的动态存储分层的方法和*** - Google Patents

使用写入配置快照的动态存储分层的方法和*** Download PDF

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Abstract

本公开描述了一种用于动态存储分层的***和方法，包括建立含有一存储热点的虚拟卷的时间点拷贝，将含有所述热点的虚拟卷段从一第一存储池拷贝到一第二存储池，和重新配置所述虚拟卷的一逻辑块地址映射，以引用所述第二存储池中的所述虚拟卷段拷贝。

Description

使用写入配置快照的动态存储分层的方法和***
背景技术
动态存储分层(DST)是一种基于存储设备性能特性将存储设备分类成多个层级，并将数据动态地重新配置在该设备中，以平衡它们的具体容量的概念。需要的是DST***执行该重新配置时，数据仍保持在线并可被访问。
对于性能管理，具有高活动或负载水平的数据可以被重新配置到高性能存储层。可选择地，具有低活动水平的数据可以被重新配置到低性能存储层，以便提供高性能存储层增大的容量。
发明内容
本公开描述了一种动态存储分层的***和方法。
一种动态存储分层的方法，可包括：建立含有一存储热点的虚拟卷的时间点拷贝；将含有所述热点的虚拟卷段从第一存储池拷贝到第二存储池；以及重新配置所述虚拟卷的逻辑块地址映射，以引用所述第二存储池中的所述虚拟卷段拷贝。
一种动态存储分层的***，可包括：用于建立含有一存储热点的虚拟卷的时间点拷贝的构件；用于将含有所述热点的虚拟卷段从第一存储池拷贝到第二存储池的构件；以及用于重新配置所述虚拟卷的逻辑块地址映射以引用所述第二存储池中的所述虚拟卷段拷贝的构件。
附图说明
本领域一般技术人员通过参照以下附图可以更好的理解本公开的众多优势。
图1示出了一数据存储***；
图2示出了一数据存储***；
图3示出了一数据存储***；
图4示出了一数据存储***；
图5示出了相关动态存储分层的操作流程；
图6示出了相关动态存储分层的操作流程；
图7示出了相关动态存储分层的操作流程；
图8示出了相关动态存储分层的操作流程；
图9示出了相关动态存储分层的操作流程。
具体实施方式
在下列详细描述中，可参照形成其一部分的附图。在附图中，相似的符号通常表示相似的部件，除上下文指示例外。具体说明书、附图和权利要求中所述的实施例可不意味着进行限制。在不偏离本发明所述的精神和范围下，可以使用其它实施例，并可以进行其它改变。
参照附图1，所示示例性代表的大容量存储***100，包括主机101计算装置、RAID控制器102和RAID 103。所述RAID控制器102可包括卷管理电路/软件，从而RAID控制器102能处理访问配置在RAID103上的若干个逻辑卷的主机101的读/写请求。所述RAID103可包括具有n个驱动器的驱动器组。
参照图1，一个或多个物理驱动器(如驱动器0-驱动器n)可逻辑上被划分成一个或多个虚拟驱动器(如RAID103的虚拟驱动器104A-虚拟驱动器104C)。一个或多个虚拟驱动器的部分可进一步被划分成存储池(如存储池105A、存储池105B等)。存储池可以被定义为具有相似的性能特性的一个或多个物理驱动器(或一个或多个物理驱动器的一个或多个逻辑分段)。例如，存储池105A(也就是驱动器0)可包括高性能固态驱动器(SSDs)，而存储池105B(也就是驱动器1和驱动器2)可包括低性能设备，如串行ATA(SATA)硬盘驱动器(HDDs)。可以区别高性能存储池与低性能存储池的因素可包括每单位时间运行的I/O操作数、每单位时间读或写的字节数、和/或I/O请求的平均反应时间。
为了增强整个***的性能，需要的是分配具有高活动等级(如高数量的I/O请求都是写给数据)的数据到高性能存储池同时也分配具有低活动等级的数据到低性能存储池。为了倾向于有效DST解决方案，在存储池之间移动的数据块的大小可以小于完整的SCSI逻辑单元(LU)。
对于特定的LU，具有高活动等级的数据可以被识别为LU中的逻辑块地址(LBA)范围。与其余的LU相比具有有效的活动载入的此LBA范围可以被称为热点。LU可包含一个以上的热点。
热点当前所在的存储池可以被称为源存储池。可移入热点的存储池被称为目的存储池。应注意的是，热点可涉及被频繁访问的的数据并可移动到较高性能存储池。可选择地，被频繁访问的的数据可以被称为冷点并利用此处描述的相对于热点移动的相同***和方法被移动到较低性能存储池。
RAID控制器102可通过监视自主机101接收的I/O请求的地址位置识别热点。对于给定的存储池中的LBA的具体段，当超过I/O请求阈值(例如超过一具体请求速率、请求数量、等等)，这些LBA可以被表明为热点并被重新配置到具有另一性能特性的存储池。
参照附图2，虚拟卷106可以由一个或多个存储池的容量来提供。举例说明，存储池105B可包括来自一个或多个虚拟驱动器的LBA(例如，虚拟驱动器104A的部分的虚拟驱动器LBA段107A被分配到物理驱动器0；虚拟驱动器104B的部分的虚拟驱动器LBA段107B被分配到物理驱动器1；虚拟驱动器104C的部分的虚拟驱动器LBA段107C被分配到物理驱动器2；等等)
参照附图3和4，虚拟卷可被映射到一个或多个虚拟驱动器中的一个或多个LBA范围(例如虚拟驱动器段)。当虚拟卷由一个或多个存储池来提供时，可以产生一虚拟卷段，用于从虚拟卷LBA范围到虚拟驱动器LBA范围的每一映射。举例来说，虚拟卷LBA段108A可包括LBA 0到m，其被映射到虚拟驱动器104A的LBA0到m。虚拟卷LBA段108B可包括LBAm+1到n，其被映射到虚拟驱动器104B的LBA 0到j。虚拟卷LBA段108C可包括LBA n+1到p，其被映射到虚拟驱动器104C的LBA 0到k。
大容量存储***100可进一步执行快照功能。快照功能允许虚拟卷(例如虚拟卷106A)的一个或多个时间点(PiT)拷贝的建立和存储。当为虚拟卷建立一PiT时，所述虚拟卷的内容可被冻结并且一PiT临时虚拟卷(PTVV)可以被建立，其记录运行所述PiT后对该虚拟卷进行的所有变化。因此，该虚拟卷的原始内容在所述PiT被建立时被保留。这样的快照机制可以被称为写入配置或写入再指向(统称“写入配置”)快照。进一步，在当前的PTVV被冻结且新的PTVV被建立处可产生给定的PTVV的后续PiT。
图5-9描述了关于动态存储分层的代表示例操作的操作流程。在图5-9中，提供了关于上述所述的图1-4中的示例的讨论和解释，和/或关于其它示例和语境的讨论和解释。然而，应该理解的是，所述操作流程可以在许多其它环境和语境中执行，和/或在图1-4的修改版本中执行。另外，尽管所述的各种操作流程在随后的描述中被呈现出，应该理解的是，各种操作流程可以按与所描述的顺序相比其它的顺序执行，或同时执行。
参照附图5，示出了描述建立含有一存储热点的虚拟卷的时间点拷贝。第一PiT(如PiT1)可出现，其可冻结一源虚拟卷(如虚拟卷106A)的内容，以及第一PTVV(如PTVV1)可被建立。建立PTVV之后，从主机(如主机101)到该虚拟卷的写操作可以被指向到所述PTVV。从该主机到该虚拟卷的的读操作将被指向到自所述PiT之后数据没有被修改的源虚拟卷和自所述PiT之后数据已被修改的PTVV。由于所有当前的写操作被指向至其PTVV，最近的PiT可以被称为“活动”PiT。
接着，第二PiT(如PiT2)可出现，其可冻结PTVV1的内容，以及第二PTVV(如PTVV2)可被建立。建立PTVV之后，从主机到该虚拟卷的的写操作可以被指向到活动的PTVV(如PTVV2)。从该主机到该虚拟卷的的读操作将被指向到自所述第一PiT(如PiT1)之后数据没有被修改的源虚拟卷、和被指向到自所述第一PiT之后但在第二PiT(如PiT2)之前数据已被修改的第一PTVV(如PTVV1)，和被指向到自所述第二PiT之后数据已被修改的活动的PTVV(如PTVV2)。
在删除一PiT(如PiT1)后，所述源虚拟卷(如虚拟卷106)就可以被重新配置，以使在所述PiT存在期间被写入请求定址的所述原始卷的部分的内容被更新以与所述PTVV相符。举例说明，所述虚拟卷106中在所述PiT存在期间被写入请求定址的LBA可以被拷贝到所述虚拟卷106的LBA中。
参照图6，示出了描述拷贝含有所述热点的虚拟卷段从第一存储池到第二存储池的操作流程。举例说明，虚拟驱动器LBA段107B(当前与位于存储池105B中的虚拟驱动器104B的部分相关)可以被拷贝到存储池105A。含有热点的所述虚拟卷段的拷贝可发生在为相关的虚拟卷建立一PiT之后以确保在拷贝操作期间数据在该虚拟卷段中的变化被所述PiT保留。
参照附图7，示出了描述重新配置所述虚拟卷的逻辑块地址映射以引用所述第二存储池中的所述虚拟卷段拷贝的操作流程。
参照附图8，示出了描述在具有来自所述第二级存储位置的数据的所述第二存储池中更新所述虚拟卷段拷贝的操作流程。如上所述的关于图5，虚拟卷(例如虚拟卷106)在删除PiT后可被自动更新以使所述虚拟卷的内容与同该PiT相关的PTVV相符。举例说明，已被转移至一更高性能存储池(例如存储池105A的虚拟驱动器104D)的虚拟卷106的段可以被更新以与先前建立的PTVV1相符。PTVV1的LBA中的数据可以被拷贝到虚拟驱动器104D上的虚拟驱动器LBA段107D中，因此删除与PTVV1相关的PiT。
参照附图9，示出了描述从所述第一存储池的虚拟卷取消配置(de-allocating)含有热点的所述虚拟卷段的操作流程。举例说明，在虚拟驱动器LBA段107B拷贝到存储池105A时，存储池105B的所述虚拟驱动器LBA段107B可以被取消配置并且之前与虚拟驱动器LBA段107B相关的虚拟驱动器104B的部分可以返回到可用的***存储池。
应当相信本发明和它伴随的许多优势将通过上述说明得到理解。也可以认为在不偏离本发明的范围和精神或不牺牲所有实质上的优势的前提下，在形式上，结构上和其中的部件的安排上的各种变化将变得明显。在此描述的形式仅仅是一示范性实施例。所附权利要求的目的是围绕和包括这些变化。
先前详细的说明可包含所述设备的各种实施例和/或通过使用立体图、流程图和/或示例的进程。在这些立体图、流程图和/或示例的范围内包括一个或多个功能和/或操作，本领域中通过这些可以理解的是在这些立体图、流程图或示例中的每个功能和/或操作可以被个体地和/或集体地执行，通过广泛的硬件、软件、固件或虚拟地其任意结合。在一个实施例中，在此描述的本主题的若干部分可以通过特定用途集成电路(ASICs)、现场可编程门阵列(FPGAs)、数字信号处理器(DSPs)，或其它集成形式来执行。然而，本领域一般技术人员将承认本公开的实施例的一些方面、整体或部分上可相当于在集成电路中执行，正如一个或多个计算机程序在一个或多个计算机上运行(例如，正如一个或多个程序在一个或多个计算机***上运行)，正如一个或多个程序在一个或多个处理器上运行(例如，正如一个或多个程序在一个或多个微处理器上运行)，正如固件或正如虚拟地其任意结合，并根据本公开设计该电路和/或写软件代码和/或固件将在本领域技术范围内。
另外，本领域一般技术人员将意识到本主题所述的机制在多种形式中有可被分类为一程序产品，且本主题在此应用的说明性实施例不顾及用于实际上实现该分类的信号关联介质的特殊类型。信号关联介质的示例包括但不局限于以下内容：诸如软盘的可记录型介质，硬盘驱动器，光盘(CD)，数字化通用磁盘(DVD)，数字磁带，计算机存储器等等；和诸如数字和/或模拟通信介质(例如光缆，波导，有线通信链路，无线通信链路(如发射机、接收机、传输逻辑、接收逻辑等)等等)的传输型介质。
这些本领域内一般技术人员将承认本技术的状态可包括向在***的部分硬件、软件、和/或固件实施之间可没有区别的方向发展；硬件、软件、和/或固件的使用可大体上(但不总是，即在确定的内容中硬件和软件之间的选择将变得重要)是成本对效率的权衡的设计选择。这些本领域内一般技术人员将意识到通过各种各样的工具在此描述的进程和/或***和/或其它技术可以被影响(如硬件、软件、和/或固件)，以及优选的工具将随着所述进程和/或***和/或其它技术可被调度的内容而变化。举例说明，如果实施者确定速度和准确度可是最重要的，该实施者可以选择主要的硬件和/或固件工具；可选择地，如果灵活性可是最重要的，该实施者可以选择主要的软件实现；或，还可以选择地，该实施者可以选择硬件、软件、和/或固件的某种结合。因此，可存在多种可的工具，通过该工具所述进程和/或设备和/或其它在此描述的技术可被实现，它们中没有一个固有地优于其它工具，即任何将被使用的工具可是一种取决于所述内容的选择，在所述内容中该工具将被配置并所述实施器的具体问题(如速度、灵活性、或可预测性)，它们其中的任意一个都可变化。本领域内一般技术人员将认识到实施的数据光缆接口方面将通常采用光指向硬件、软件、和/或固件。

Claims (16)

1.一种用于存储分层的方法，包括：
将指向含有一存储热点和一存储冷点中的至少一个的虚拟卷的写操作重定向到一时间点临时虚拟卷；
将含有一存储热点和一存储冷点中的所述至少一个的虚拟卷段从一第一存储池拷贝到一第二存储池；
重新配置所述虚拟卷的一逻辑块地址映射，以引用所述第二存储池中的一拷贝的虚拟卷段；以及
利用来自所述时间点临时虚拟卷的数据更新所述第二存储池中的所述拷贝的虚拟卷段。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述的利用来自所述时间点临时虚拟卷的数据更新所述第二存储池中的所述拷贝的虚拟卷段包括：
在删除所述时间点临时虚拟卷后利用来自第二级存储位置的数据更新所述第二存储池中的所述拷贝的虚拟卷段。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述将含有一存储热点和一存储冷点中的至少一个的一虚拟卷段从一第一存储池拷贝到一第二存储池包括：
将含有一热点的一虚拟卷段拷贝到一更高性能存储池的一虚拟卷段中。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述将含有一存储热点和一存储冷点中的至少一个的一虚拟卷段从一第一存储池拷贝到一第二存储池包括：
将含有一冷点的一虚拟卷段拷贝到一更低性能存储池的一虚拟卷段中。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
从所述第一存储池的所述虚拟卷中取消配置含有一存储热点和一存储冷点中的所述至少一个的所述虚拟卷段。 
6.如权利要求1所述的方法，其中所述虚拟卷段包括：一逻辑块地址段。
7.一种用于动态存储分层的***，包括：
用于将指向含有一存储热点和一存储冷点中的至少一个的虚拟卷的写操作重定向到一时间点临时虚拟卷的构件；
用于将含有一存储热点和一存储冷点中的所述至少一个的一虚拟卷段从一第一存储池拷贝到一第二存储池的构件；
用于重新配置所述虚拟卷的一逻辑块地址映射，以引用所述第二存储池中的一拷贝的虚拟卷段的构件；以及
用于利用来自所述时间点临时虚拟卷的数据更新所述第二存储池中的所述拷贝的虚拟卷段的构件。
8.如权利要求7所述的***，其中所述的用于利用来自所述时间点临时虚拟卷的数据更新所述第二存储池中的所述拷贝的虚拟卷段的构件包括：
用于在删除所述时间点临时虚拟卷后利用来自第二级存储位置的数据更新所述第二存储池中的所述拷贝的虚拟卷段的构件。
9.如权利要求7所述的***，其中所述用于将含有一存储热点和一存储冷点中的所述至少一个的一虚拟卷段从一第一存储池拷贝到一第二存储池的构件包括：
用于将含有一热点的一虚拟卷段拷贝到一更高性能存储池的一虚拟卷段中的构件。
10.如权利要求7所述的***，其中所述用于将含有一存储热点和一存储冷点中的所述至少一个的一虚拟卷段从一第一存储池拷贝到一第二存储池的构件包括：
用于将含有一冷点的一虚拟卷段拷贝到一更低性能存储池的一虚拟卷段中的构件。
11.如权利要求10所述的***，进一步包括：
用于从所述第一存储池的所述虚拟卷中取消配置含有一存储热点和一存储冷点中的所述至少一个的所述虚拟卷段的构件。
12.一种用于动态存储分层的***，包括：
用于将指向含有一存储热点和一存储冷点中的至少一个的虚拟卷的写操作重定向到一时间点临时虚拟卷的电路***；
用于将含有一存储热点和一存储冷点中的所述至少一个的一虚拟卷段从一第一存储池拷贝到一第二存储池的电路***；
用于重新配置所述虚拟卷的一逻辑块地址映射，以引用所述第二存储池中的一拷贝的虚拟卷段的电路***；以及
用于利用来自所述时间点临时虚拟卷的数据更新所述第二存储池中的所述拷贝的虚拟卷段的电路***。
13.如权利要求12所述的***，其中所述的用于利用来自所述时间点临时虚拟卷的数据更新所述第二存储池中的所述拷贝的虚拟卷段的电路***包括：
用于在删除所述时间点临时虚拟卷后利用来自第二级存储位置的数据更新所述第二存储池中的所述拷贝的虚拟卷段的电路***。
14.如权利要求12所述的***，其中所述用于将含有一存储热点和一存储冷点中的所述至少一个的一虚拟卷段从一第一存储池拷贝到一第二存储池的电路***包括：
用于将含有一热点的一虚拟卷段拷贝到一更高性能存储池的一虚拟卷段中的电路***。
15.如权利要求12所述的***，其中所述用于将含有所述热点的一虚拟卷段从一第一存储池拷贝到一第二存储池的电路***包括：
用于将含有一冷点的一虚拟卷段拷贝到一更低性能存储池的一虚拟卷段中的电路***。
16.如权利要求12所述的***，进一步包括：
用于从所述第一存储池的所述虚拟卷中取消配置含有一存储热点和一存储冷点中的所述至少一个的所述虚拟卷段的电路***。
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