TWI709042B - 用來進行關於容錯式磁碟陣列的映射資訊管理之方法與裝置以及儲存系統 - Google Patents

用來進行關於容錯式磁碟陣列的映射資訊管理之方法與裝置以及儲存系統 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種用來進行關於容錯式磁碟陣列(或稱為RAID)的映射資訊管理之方法與裝置。該方法包含：以寫入重定向方式將資料寫入RAID的資料區，且記錄該資料之邏輯位址以及該資料區中之保護存取單元的p-位址之間的映射資訊至RAID的表區中的L2p表；當該資料的局部資料被更新，為該局部資料維護包含一組L2p表條目之更新清單於RAM中，且維護對應於該更新清單之一復原日誌於RAID的日誌區，以供停電復原；以及依據該更新清單，偵測該組L2p表條目中之至少兩個同位置L2p表條目的數量是否達到一預定門檻值，以選擇性地以該至少兩個同位置L2p表條目來更新該L2p表。

Description

用來進行關於容錯式磁碟陣列的映射資訊管理之方法與裝置 以及儲存系統
本發明係有關於儲存系統，尤指一種用來進行關於一容錯式磁碟陣列(Redundant Array of Independent Disks，可簡稱RAID)的映射資訊管理之方法與裝置。
依據相關技術，一容錯式磁碟陣列(Redundant Array of Independent Disks，可簡稱RAID)可實施於一伺服器中。尤其是，透過各種類型的RAID方案，資料可獲對應等級的保護。例如，為了資料備份之目的，該伺服器可被設計成具備寫入複製(Copy-on-Write,COW)架構。由於COW架構的特性，該伺服器的效能可能隨著時間流逝而降低。又例如，該伺服器可被設計成具備寫入重定向(Redirect-on-Write,ROW)架構，以避免效能隨著時間流逝而降低的問題。然而，某些問題(諸如副作用)可能發生。因此，需要一種新穎的方法及相關架構，以保證儲存系統能分別在各種情況下正確操作。
本發明的一目的是提供一種用來進行關於一容錯式磁碟陣列(Redundant Array of Independent Disks，可簡稱RAID)的映射資訊管理之方法 與裝置，以解決上述問題。
本發明的另一個目的是提供一種用來進行關於一RAID的映射資訊管理之方法與裝置，以確保儲存系統能分別在各種情況下正確操作。
本發明的又一個目的是提供一種用來進行關於一RAID的映射資訊管理之方法與裝置，以在沒有任何副作用或不太可能引入副作用的狀況下解決相關技術問題。
本發明的至少一實施例提供一種用來進行關於一RAID的映射資訊管理之方法。該方法可包含：以寫入重定向(Redirect-on-Write，可簡稱ROW)方式將資料寫入該RAID的一資料區，且記錄該資料之邏輯位址以及該資料區中之多個保護存取單元(protected access unit)之各自的保護存取單元位址(protected-access-unit address(p-address)，可簡稱p-位址)之間的映射資訊至該RAID的一表區(table region)中的一邏輯位址對保護存取單元位址表(logical-address-to-p-address(L2p)table，可簡稱L2p表)，其中該資料的子集合分別被寫入該些保護存取單元；當該資料的局部資料被更新，為該局部資料維護包含一組邏輯位址對保護存取單元位址表條目(L2p table entry，可簡稱L2p表條目)之一更新清單於一隨機存取記憶體(Random Access Memory，可簡稱RAM)中，且維護對應於該更新清單之一復原日誌於該RAID的一日誌區，以供停電復原之使用；以及依據該更新清單，偵測該組L2p表條目中之至少兩個同位置L2p表條目的數量是否達到一預定門檻值，以選擇性地以該至少兩個同位置L2p表條目來更新該L2p表，其中該至少兩個同位置L2p表條目代表該組L2p表條目中應當被儲存至該表區中的同一個保護存取單元之L2p表條目。
依據某些實施例，本發明另提供一種依據上述方法來運作之儲存系統，其中該儲存系統包含該RAID。
本發明的至少一實施例提供一種用來進行關於一RAID的映射資訊 管理之裝置。該裝置可包含一處理電路，其中該處理電路位於一儲存系統中，且用來控制該儲存系統之運作。例如，該儲存系統之該些運作可包含：以ROW方式將資料寫入該RAID的一資料區，且記錄該資料之邏輯位址以及該資料區中之多個保護存取單元之各自的保護存取單元位址之間的映射資訊至該RAID的一表區中的一L2p表，其中該資料的子集合分別被寫入該些保護存取單元；當該資料的局部資料被更新，為該局部資料維護包含一組L2p表條目之一更新清單於一RAM中，且維護對應於該更新清單之一復原日誌於該RAID的一日誌區，以供停電復原之使用；以及依據該更新清單，偵測該組L2p表條目中之至少兩個同位置L2p表條目的數量是否達到一預定門檻值，以選擇性地以該至少兩個同位置L2p表條目來更新該L2p表，其中該至少兩個同位置L2p表條目代表該組L2p表條目中應當被儲存至該表區中的同一個保護存取單元之L2p表條目。
本發明的方法和裝置能保證該儲存系統可分別在各種情況下正常運作。另外，本發明的方法和裝置提供了一種強大的映射資訊管理機制。因此，可以實現各種目標，如效能優化、高安全性、預算控制等。此外，本發明的方法和裝置可以在不引入任何副作用或以不太可能引入副作用的方式解決相關技術問題。
10:使用者裝置
11,111:處理電路
12,112,122:介面電路
100:儲存系統
110:匯流排
111P:程式碼
121:隨機存取記憶體
121T:管理表
130,131,132,133,134:儲存裝置
200:方法
210,220,230:步驟
310,320,330:保護區塊
410:L2p表
510,610:更新清單
520,620:復原日誌
RAID:容錯式磁碟陣列
DR:資料區
TR:表區
LR:日誌區
D:資料
P:校驗碼
S1,S2,S3,S4,S5,S6,...,S8,...,S1021,S1022,S1023,...:輔助資訊
第1圖係根據本發明一實施例之一儲存系統和一使用者裝置的示意圖。
第2圖係根據本發明一實施例之用來進行關於一RAID(諸如第1圖所示者)的映射資訊管理之方法的流程圖。
第3圖繪示第2圖所示方法於一實施例中所涉及的複數個保護存取單元，其中該複數個保護存取單元的例子可為保護區塊。
第4圖繪示第2圖所示方法於一實施例中所涉及的L2p表。
第5圖繪示第2圖所示方法於一實施例中所涉及的更新清單與復原日誌。
第6圖繪示第2圖所示方法於另一實施例中所涉及的更新清單與復原日誌。
第1圖係根據本發明一實施例之一儲存系統100和一使用者裝置10的示意圖。使用者裝置10可包含處理電路11(例如至少一處理器及相關電路)，並且可另包含耦接至處理電路11的一介面電路12與儲存裝置。儲存系統100可包含處理電路111(例如至少一處理器及相關電路)，並且可另包含透過匯流排110耦接至處理電路111的介面電路112與122以及隨機存取記憶體(Random Access Memory，可簡稱RAM)121，而儲存裝置{130,131,132,133,134}(諸如硬式磁碟機、及/或固態硬碟)可透過介面電路122安裝於儲存系統100以形成一RAID，其中執行於處理電路111上之程式碼111P可讀取自儲存裝置130(例如系統碟)，且可維護(例如建立、儲存、及/或更新)RAM 121中之管理表121T以進行本發明之方法之相關運作，以管理資料區DR、表區TR與日誌區LR。介面電路12與112可實施成有線網路介面、及/或無線網路介面，以容許儲存系統100和使用者裝置10交換資訊。使用者可透過使用者裝置10存取(讀取或寫入)使用者資料於儲存系統100。使用者裝置10的例子可包含(但不限於)：一多功能行動電話、一平板電腦、一穿戴式裝置以及個人電腦(諸如桌上型電腦和筆記型電腦)。儲存系統100的例子可包含(但不限於)：一伺服器諸如儲存伺服器。依據某些實施例，儲存系統100的架構可予以變化。例如程式碼111P可透過設置於介面電路122中之專用的硬體來實施，以進行本發明之方法之相關運作。
第2圖係根據本發明一實施例之用來進行關於一RAID(諸如第1圖所示之RAID)的映射資訊管理之方法200的流程圖。方法200可應用於第1圖所示 之儲存系統100、執行程式碼111P之處理電路111、及相關元件。
在步驟210中，儲存系統100(例如處理電路111)以寫入重定向(Redirect-on-Write，可簡稱ROW)方式將資料寫入該RAID的資料區DR，且記錄該資料之邏輯位址以及資料區DR中之多個保護存取單元(protected access unit)之各自的保護存取單元位址(protected-access-unit address(p-address)，可簡稱p-位址)之間的映射資訊至該RAID的表區TR中的一邏輯位址對保護存取單元位址表(logical-address-to-p-address(L2p)table，可簡稱L2p表)，其中該資料的子集合分別被寫入該些保護存取單元。
在步驟220中，當該資料的局部資料被更新，儲存系統100(例如處理電路111)為該局部資料維護包含一組邏輯位址對保護存取單元位址表條目(L2p table entry，可簡稱L2p表條目)之一更新清單於RAM 121中，且維護對應於該更新清單之一復原日誌於該RAID的日誌區LR，以供停電復原之使用。
在步驟230中，依據該更新清單，儲存系統100(例如處理電路111)偵測該組L2p表條目中之至少兩個同位置L2p表條目的數量是否達到一預定門檻值(例如：2，或其他預定數值)，以選擇性地以該至少兩個同位置L2p表條目來更新該L2p表，其中該至少兩個同位置L2p表條目代表該組L2p表條目中應當被儲存至表區TR中的同一個保護存取單元之L2p表條目。例如，L2p表條目可為用以更新該L2p表的更新版本，且可包含對應於ROW運作之最新儲存位置。
依據本實施例，在步驟220中，當該資料的局部資料被更新，儲存系統100(例如處理電路111)可對應地於該更新清單中記錄輔助資訊，以供偵測該組L2p表條目中是否存在該至少兩個同位置L2p表條目。例如，該輔助資訊可指出該復原日誌中之一組復原日誌條目，且該組復原日誌條目可指向表區TR中的一組保護存取單元，以引導該L2p表依據該組L2p表條目而被更新。
依據某些實施例，該更新清單可包含分別對應於該組L2p表條目之一 組指標器，該組指標器可分別指向該復原日誌中之一組復原日誌條目，並且該組復原日誌條目可指向表區TR中的一組保護存取單元。例如，該L2p表可包含應當被該組L2p表條目來更新之至少一子表，且該至少一子表於表區TR中之位置可對應於該組保護存取單元。又例如，該L2p表可包含應當被該組L2p表條目來更新之至少一子表。此外，該更新清單可包含分別對應於該至少兩個同位置L2p表條目之至少兩個指標器，該至少兩個指標器可分別指向該復原日誌中之同一個復原日誌條目，並且該同一個復原日誌條目可指向表區TR中的該同一個保護存取單元。
第3圖繪示第2圖所示方法200於一實施例中所涉及的複數個保護存取單元，其中該複數個保護存取單元的例子可為保護區塊310、320與330，但本發明不限於此。例如，針對保護區塊310、320與330之任一者中之任何一個保護區塊，符號「D」可代表該保護區塊中之資料，而符號「P」可代表該保護區塊中之校驗碼。透過校驗碼P，資料D可獲得保護。依據某些實施例，該RAID的類型及/或保護等級可予以變化，其中使用者資料可獲對應類型及/或等級的保護。
第4圖繪示第2圖所示方法200於一實施例中所涉及的L2p表410(其可作為該L2p表的例子)。L2p表410可包含多個L2p子表(sub-table)，其中第一列(row)L2p子表可分別將頁0-511(尤其，邏輯位址0-511)映射至其各自的儲存位置(例如：某些保護存取單元諸如保護區塊)，第二列L2p子表可分別將頁512-1023(尤其，邏輯位址512-1023)映射至其各自的儲存位置(例如：某些保護存取單元諸如保護區塊)，但本發明不限於此。依據某些實施例，該些儲存位置可視為ROW位置。
第5圖繪示第2圖所示方法200於一實施例中所涉及的更新清單510與復原日誌520，其中輔助資訊{S4,S1021,S1022,S1023,S1,S2,...}可為指標器。 本實施例與前述實施例相仿的內容在此不重複贅述。
第6圖繪示第2圖所示方法200於另一實施例中所涉及的更新清單610與復原日誌620，其中輔助資訊{S8,S3,S5,S1,S6,S1,...}可為指標器。例如，在步驟230中，當輔助資訊S1出現兩次，儲存系統100(例如處理電路111)偵測到該至少兩個同位置L2p表條目(例如第6圖中之這兩個包含輔助資訊S1之L2p表條目)的數量達到該預定門檻值(例如：2)，就以該至少兩個同位置L2p表條目來更新該L2p表。於是，儲存系統100提前更新該L2p表，而不需要等到復原日誌620滿了才更新該L2p表，藉此，本發明之裝置能避免巨幅地更新該L2p表之運作所致之整體效能低落。因此，本發明的方法和裝置能保證儲存系統100可分別在各種情況下正常運作。另外，本發明的方法和裝置提供了強大的映射資訊管理機制，可以實現各種目標，如效能優化、高安全性、預算控制等。此外，本發明的方法和裝置可以在不引入任何副作用或以不太可能引入副作用的方式解決相關技術問題。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10:使用者裝置
11,111:處理電路
12,112,122:介面電路
100:儲存系統
110:匯流排
111P:程式碼
121:隨機存取記憶體
121T:管理表
130,131,132,133,134:儲存裝置
RAID:容錯式磁碟陣列
DR:資料區
TR:表區
LR:日誌區

Claims (9)

  1. 一種用來進行關於一容錯式磁碟陣列(Redundant Array of Independent Disks,RAID)的映射資訊管理之方法，該方法包含：以寫入重定向方式將資料寫入該容錯式磁碟陣列的一資料區，且記錄該資料之邏輯位址以及該資料區中之多個保護存取單元(protected access unit)之各自的保護存取單元位址(protected-access-unit address,p-address)之間的映射資訊至該容錯式磁碟陣列的一表區(table region)中的一邏輯位址對保護存取單元位址表(logical-address-to-p-address(L2p)table)，其中該資料的子集合分別被寫入該些保護存取單元；當該資料的局部資料被更新，為該局部資料維護包含一組邏輯位址對保護存取單元位址表條目(L2p table entry)之一更新清單於一隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)中，且維護對應於該更新清單之一復原日誌於該容錯式磁碟陣列的一日誌區，以供停電復原之使用；以及依據該更新清單，偵測該組邏輯位址對保護存取單元位址表條目中之至少兩個同位置邏輯位址對保護存取單元位址表條目的數量是否達到一預定門檻值，以選擇性地以該至少兩個同位置邏輯位址對保護存取單元位址表條目來更新該邏輯位址對保護存取單元位址表，其中該至少兩個同位置邏輯位址對保護存取單元位址表條目代表該組邏輯位址對保護存取單元位址表條目中應當被儲存至該表區中的同一個保護存取單元之邏輯位址對保護存取單元位址表條目。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中為該局部資料維護包含該組 邏輯位址對保護存取單元位址表條目之該更新清單於該隨機存取記憶體中之步驟另包含：當該局部資料被更新，對應地於該更新清單中記錄輔助資訊，以供偵測該組邏輯位址對保護存取單元位址表條目中是否存在該至少兩個同位置邏輯位址對保護存取單元位址表條目。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其中該輔助資訊指出該復原日誌中之一組復原日誌條目，且該組復原日誌條目指向該表區中的一組保護存取單元，以引導該邏輯位址對保護存取單元位址表依據該組邏輯位址對保護存取單元位址表條目而被更新。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該更新清單包含分別對應於該組邏輯位址對保護存取單元位址表條目之一組指標器，該組指標器分別指向該復原日誌中之一組復原日誌條目，以及該組復原日誌條目指向該表區中的一組保護存取單元。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中該邏輯位址對保護存取單元位址表包含應當被該組邏輯位址對保護存取單元位址表條目來更新之至少一子表；以及該至少一子表於該表區中之位置對應於該組保護存取單元。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該邏輯位址對保護存取單元位址表包含應當被該組邏輯位址對保護存取單元位址表條目來更新之至少一子表。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該更新清單包含分別對應於該至少兩個同位置邏輯位址對保護存取單元位址表條目之至少兩個指標器，該至少兩個指標器分別指向該復原日誌中之同一個復原日誌條目，以及該同一個復原日誌條目指向該表區中的該同一個保護存取單元。
  8. 一種儲存系統，包含：一容錯式磁碟陣列(Redundant Array of Independent Disks,RAID)；以及一處理電路，用來控制該儲存系統之運作，且進行關於該容錯式磁碟陣列的映射資訊管理，其中該儲存系統之該些運作包含：以寫入重定向方式將資料寫入該容錯式磁碟陣列的一資料區，且記錄該資料之邏輯位址以及該資料區中之多個保護存取單元(protected access unit)之各自的保護存取單元位址(protected-access-unit address,p-address)之間的映射資訊至該容錯式磁碟陣列的一表區(table region)中的一邏輯位址對保護存取單元位址表(logical-address-to-p-address(L2p)table)，其中該資料的子集合分別被寫入該些保護存取單元；當該資料的局部資料被更新，為該局部資料維護包含一組邏輯位址對保護存取單元位址表條目(L2p table entry)之一更新清單於一隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)中，且維護對應於該更新清單之一復原日誌於該容錯式磁碟陣列的一日誌區，以供停電復原之使用；以及依據該更新清單，偵測該組邏輯位址對保護存取單元位址表條目中之至少兩個同位置邏輯位址對保護存取單元位址表條目的數量是否達到一預定門檻值，以選擇性地以該至少兩個同 位置邏輯位址對保護存取單元位址表條目來更新該邏輯位址對保護存取單元位址表，其中該至少兩個同位置邏輯位址對保護存取單元位址表條目代表該組邏輯位址對保護存取單元位址表條目中應當被儲存至該表區中的同一個保護存取單元之邏輯位址對保護存取單元位址表條目。
  9. 一種用來進行關於一容錯式磁碟陣列(Redundant Array of Independent Disks,RAID)的映射資訊管理之裝置，該裝置包含：一處理電路，位於一儲存系統中，用來控制該儲存系統之運作，其中該儲存系統之該些運作包含：以寫入重定向方式將資料寫入該容錯式磁碟陣列的一資料區，且記錄該資料之邏輯位址以及該資料區中之多個保護存取單元(protected access unit)之各自的保護存取單元位址(protected-access-unit address,p-address)之間的映射資訊至該容錯式磁碟陣列的一表區(table region)中的一邏輯位址對保護存取單元位址表(logical-address-to-p-address(L2p)table)，其中該資料的子集合分別被寫入該些保護存取單元；當該資料的局部資料被更新，為該局部資料維護包含一組邏輯位址對保護存取單元位址表條目(L2p table entry)之一更新清單於一隨機存取記憶體(Random Access Memory,RAM)中，且維護對應於該更新清單之一復原日誌於該容錯式磁碟陣列的一日誌區，以供停電復原之使用；以及依據該更新清單，偵測該組邏輯位址對保護存取單元位址表條目中之至少兩個同位置邏輯位址對保護存取單元位址表條目的數 量是否達到一預定門檻值，以選擇性地以該至少兩個同位置邏輯位址對保護存取單元位址表條目來更新該邏輯位址對保護存取單元位址表，其中該至少兩個同位置邏輯位址對保護存取單元位址表條目代表該組邏輯位址對保護存取單元位址表條目中應當被儲存至該表區中的同一個保護存取單元之邏輯位址對保護存取單元位址表條目。
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