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    重庆时时彩开奖号码查询江西: 用于可写的写时复制快照功能的I/O延迟的减小.pdf

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    用于 复制 快照 功能 延迟 减小
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    摘要
    申请专利号:

    CN201010269655.0

    申请日:

    2010.08.31

    公开号:

    CN102163177A

    公开日:

    2011.08.24

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):G06F 12/08申请日:20100831授权公告日:20141001终止日期:20160831|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 12/08申请日:20100831|||公开
    IPC分类号: G06F12/08; G06F11/14 主分类号: G06F12/08
    申请人: 株式会社日立制作所
    发明人: 川口智大
    地址: 日本东京都
    优先权: 2010.02.24 US 12/711,643
    专利代理机构: 北京银龙知识产权代理有限公司 11243 代理人: 许静
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201010269655.0

    授权公告号:

    |||102163177B||||||

    法律状态公告日:

    2017.10.24|||2014.10.01|||2011.10.05|||2011.08.24

    法律状态类型:

    专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    对于可写的写时复制快照功能的I/O延迟的减小。根据本发明的一方面,控制存储系统的方法包括:在存储系统的第一卷中存储数据,存储系统具有包括第一卷和多个第二卷的卷;在将数据存储到第一卷中之后,禁止对第一卷进行写输入/输出访问;在将数据存储到第一卷中之后,执行由存储系统接收到的对存储系统中的多个第二卷的后续的写请求,每个写请求具有目标卷,目标卷是多个第二卷中的一个第二卷;以及响应于所述写请求中的每一个写请求,确定该写请求的目标卷是否被禁止写入,并且只有在所述目标卷没有被禁止写入时才执行所述一个写请求。

    权利要求书

    1.一种控制存储系统的方法,所述方法包括:在所述存储系统的第一卷中存储数据,所述存储系统具有包括所述第一卷和多个第二卷的卷;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,禁止对所述第一卷进行写输入/输出访问;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,执行由所述存储系统接收到的对所述存储系统中的所述多个第二卷的后续的写请求,每个写请求具有目标卷,所述目标卷是所述多个第二卷中的一个第二卷;以及响应于所述写请求中的每一个写请求,确定该写请求的目标卷是否被禁止写入,并且只有在所述目标卷没有被禁止写入时才执行所述一个写请求。2.根据权利要求1所述的方法,还包括:对于卷设置标记,指示对所述卷的写访问是禁止的,其中确定对于所述一个写请求的目标卷是否是禁止写入的包括检查是否对所述目标卷设置了所述标记。3.根据权利要求1所述的方法,还包括:由所述存储系统接收对于所述多个第二卷中的一个第二卷的读请求;以及响应于所述读请求,将从所述第一卷获取的数据图像以及从所述一个第二卷发送来的数据提供至主机计算机。4.根据权利要求1所述的方法,其中所述多个第二卷是虚拟卷,所述虚拟卷是响应于写请求而以页面为单位从池卷分配的,以及其中对所述多个第二卷中的页面进行写入以执行所述后续的写请求的步骤以异步方式进行。5.根据权利要求4所述的方法,其中用于所述后续的写请求的数据被写入到高速缓存存储器中,以及其中在所述高速缓存存储器的脏区域达到预定阈值之前,执行从所述高速缓存存储器对所述页面的写入。6.根据权利要求1所述的方法,其中所述后续的写请求用于快照图像。7.根据权利要求1所述的方法,其中从主机计算机发送所述后续的写请求;以及其中每个主机计算机对应于一个第二卷。8.根据权利要求1所述的方法,还包括:如果所述多个第二卷是响应于写请求而以页面为单位从池卷分配的虚拟卷,并且如果页面还没有分配给所述写请求的所述目标卷:则运行高速缓存控制以搜索高速缓存区域来查找与虚拟卷配对的配对逻辑卷的相关区域而不需要将所述配对逻辑卷的相关区域锁定为排斥状态。9.根据权利要求8所述的方法,还包括:如果所述相关区域的数据存储在所述配对逻辑卷的高速缓存区域中,则将所述数据从所述配对逻辑卷的高速缓存区域复制到所述虚拟卷的高速缓存区域;如果所述相关区域的数据没有存储在所述配对逻辑卷的高速缓存区域中,则将所述数据从所述配对逻辑卷的磁盘复制到所述虚拟卷的高速缓存区域;以及将所述虚拟卷的虚拟卷高速缓存区域状态改变为“干净”而不需解锁所述配对逻辑卷的相关区域。10.根据权利要求1所述的方法,还包括:如果所述多个第二卷是响应于写请求而以页面为单位从池卷分配的虚拟卷,并且如果页面还没有分配给所述写请求的所述目标卷:则将快照池页面分配给虚拟卷的虚拟卷页面;搜索高速缓存区域来查找与虚拟卷配对的配对逻辑卷的相关区域;检查所述相关区域的数据是否存储在所述配对逻辑卷的高速缓存区域中,并且如果是,则将所述数据从所述配对逻辑卷的高速缓存区域复制到分配到的快照池页面的高速缓存区域,并且如果否,则将所述数据从所述配对逻辑卷的磁盘复制到分配到的快照池页面的高速缓存区域;以及将写时复制的快照页面的高速缓存状态改变为“脏”。11.根据权利要求1所述的方法,其中存储在所述第一卷中的所述数据是将由所有的主机计算机共享的Gold图像;其中每个主机计算机与对应的第二卷连接;以及其中对于每个主机计算机的更新存储在所述对应的第二卷中。12.一种信息系统中的存储系统,所述信息系统包括通过网络连接到所述存储系统的多个计算机,所述存储系统包括:处理器;内存;存储器,具有包括第一卷和多个第二卷的卷;存储控制器,用于:在所述存储系统的第一卷中存储数据;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,禁止对所述第一卷进行写输入/输出访问;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,执行由所述存储系统接收到的对所述存储系统中的所述多个第二卷的后续的写请求,每个写请求具有目标卷,所述目标卷是所述多个第二卷中的一个第二卷;以及响应于所述写请求中的每一个写请求,确定该写请求的目标卷是否被禁止写入,并且只有在所述目标卷没有被禁止写入时才执行所述一个写请求。13.根据权利要求12所述的存储系统,其中所述存储控制器用于对卷设置标记,指示对所述卷的写访问是禁止的,其中确定该写请求的目标卷是否被禁止写入的步骤包括检查是否对所述目标卷设置了所述标记。14.根据权利要求12所述的存储系统,其中所述存储控制器用于:接收对于所述多个第二卷中的一个第二卷的读请求;以及响应于所述读请求,将从所述第一卷获取的数据图像以及从所述一个第二卷发送来的数据提供至主机计算机。15.根据权利要求12所述的存储系统,其中所述多个第二卷是虚拟卷,所述虚拟卷是响应于写请求以页面为单位从池卷中分配的,以及其中所述存储控制器用于对所述多个第二卷中的页面进行写入以执行所述后续的写请求的步骤以异步方式进行。16.根据权利要求15所述的存储系统,其中所述存储控制器用于:将用于所述后续的写请求的数据写入到高速缓存存储器中,以及其中在所述高速缓存存储器的脏区域达到预定阈值之前,从所述高速缓存存储器向所述页面写入。17.根据权利要求12所述的存储系统,其中所述后续的写请求用于快照图像。18.根据权利要求12所述的存储系统,其中从主机计算机发送所述后续的写请求;以及其中每个主机计算机对应于一个第二卷。19.一种计算机可读存储介质,存储用于控制数据处理器以处理信息系统中的输入/输出的多个指令,所述信息系统包括通过网络连接到存储系统的多个主机计算机,所述多个指令包括:使得所述数据处理器在所述存储系统的第一卷中存储数据的指令,所述存储系统具有包括所述第一卷和多个第二卷的卷;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,使得所述数据处理器禁止对所述第一卷进行写输入/输出访问的指令;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,使得所述数据处理器执行由所述存储系统接收到的对所述存储系统中的所述多个第二卷的后续的写请求的指令,每个写请求具有目标卷,所述目标卷是所述多个第二卷中的一个第二卷;以及使得所述数据处理器响应于所述写请求中的每一个写请求,确定该写请求的目标卷是否被禁止写入的指令,以及并且只有在所述目标卷没有被禁止写入才执行所述一个写请求的指令。20.根据权利要求19所述的计算机可读存储介质,其中所述多个指令还包括:使得所述数据处理器对卷设置标记的指令,所述标记指示对所述卷的写访问是禁止的,其中确定该写请求的目标卷是否被禁止写入的步骤包括检查是否对所述目标卷设置了所述标记。

    说明书

    用于可写的写时复制快照功能的I/O延迟的减小

    技术领域

    本发明总地涉及存储子系统的输入/输出(I/O)性能,在该存储子系统中多个逻辑/虚拟对象共享较少的物理数据,并且更特别地在单个实例、解复制(deduplication)或写时复制(copy-on-write)快照环境。

    背景技术

    存储子系统的一个功能是可写的写时复制快照功能??煺胀枷裼傻鼻笆莺屠醋钥煺盏愕淖约旱摩な葑槌?。当对某些数据发生写I/O时,存储器将当前数据备份到池中并且用新数据覆盖当前数据。当对快照(备份)数据发生读I/O时,存储器搜索上述池中的备份数据并且如果数据存储在池中则传送数据。当对快照(备份)数据发生读I/O时,存储器搜索主卷中的上述备份数据并且如果数据存储在主卷中则传送数据。当对快照(备份)数据发生写I/O时,存储器复制主卷数据并且如果数据还没有备份则合并写入的数据。当对快照(备份)数据发生写I/O时,存储器搜索上述池中的备份数据并且如果数据没有由其它备份图像共享则覆盖数据。当对快照(备份)数据发生写I/O时,存储器搜索上述池中的备份数据并且如果数据没有由其它备份图像共享则将数据存储到另一个区域。上述是可写的写时复制快照功能的通??刂品椒?。

    可写的写时复制快照功能能够减小存储器的物理容量。这在许多(物理的或虚拟的)服务器环境中是高效的,因为这些服务器将使用相同的数据。然而,该控制方法需要相对长的延迟以确保从锁定处理和从相对于I/O的I/O同步复制到备份图像的数据一致性。例如,该控制方法要求在对逻辑卷写I/O时读取虚拟卷的I/O数据。

    发明内容

    本发明的示例实施例提供了修改可写的写时复制快照功能的方法和系统以实现减小的I/O延迟并同时保持存储器的减小的物理容量。主数据确保自己的只读状态。然而,当对快照图像发生写操作时,存储器不执行写时复制处理并且忽略一致性?;し椒?。相反,存储器在之后的适当时间(异步地)复制主数据。以此方式,本发明实现高容量效率和低延迟I/O。

    根据本发明的方面,控制存储系统的方法包括:在所述存储系统的第一卷中存储数据,所述存储系统具有包括所述第一卷和多个第二卷的卷;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,禁止对所述第一卷进行写I/O(输入/输出)访问;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,执行由所述存储系统接收到的对所述存储系统中的所述多个第二卷的后续的写请求,每个写请求具有目标卷,所述目标卷是所述多个第二卷中的一个第二卷;以及响应于所述写请求中的每一个写请求,确定该写请求的目标卷是否被禁止写入,并且只有在所述目标卷没有被禁止写入时才执行所述一个写请求。

    在某些实施例中,所述方法还包括:对于卷设置标记,指示对所述卷的写访问是禁止的,其中确定对于所述一个写请求的目标卷是否是禁止写入的包括检查是否对所述目标卷设置了所述标记。所述方法还包括由所述存储系统接收对于所述多个第二卷中的一个第二卷的读请求;以及响应于所述读请求,将从所述第一卷获取的数据图像以及从所述一个第二卷发送来的数据提供至主机计算机。所述多个第二卷是虚拟卷,所述虚拟卷是响应于写请求而以页面为单位从池卷分配的,以及其中其中对所述多个第二卷中的页面进行写入以执行所述后续的写请求的步骤以异步方式进行。用于所述后续的写请求的数据被写入到高速缓存存储器中,以及在所述高速缓存存储器的脏区域达到预定阈值之前,执行从所述高速缓存存储器对所述页面的写入。

    在特定实施例中,所述后续的写请求用于快照图像。从主机计算机发送所述后续的写请求;以及每个主机计算机对应于一个第二卷。所述方法还包括:如果所述多个第二卷是响应于写请求而以页面为单位从池卷分配的虚拟卷,并且如果页面还没有分配给所述写请求的所述目标卷:则运行高速缓存控制以搜索高速缓存区域来查找与虚拟卷配对的配对逻辑卷的相关区域而不需要将所述配对逻辑卷的相关区域锁定为排斥状态。

    在某些实施例中,所述方法还包括:如果所述相关区域的数据存储在所述配对逻辑卷的高速缓存区域中,则将所述数据从所述配对逻辑卷的高速缓存区域复制到所述虚拟卷的高速缓存区域;如果所述相关区域的数据没有存储在所述配对逻辑卷的高速缓存区域中,则将所述数据从所述配对逻辑卷的磁盘复制到所述虚拟卷的高速缓存区域;以及将所述虚拟卷的虚拟卷高速缓存区域状态改变为“干净”而不需解锁所述配对逻辑卷的相关区域。

    在某些实施例中,所述方法还包括:如果所述多个第二卷是响应于写请求而以页面为单位从池卷分配的虚拟卷,并且如果页面还没有分配给所述写请求的所述目标卷:则将快照池页面分配给虚拟卷的虚拟卷页面;搜索高速缓存区域来查找与虚拟卷配对的配对逻辑卷的相关区域;检查所述相关区域的数据是否存储在所述配对逻辑卷的高速缓存区域中,并且如果是,则将所述数据从所述配对逻辑卷的高速缓存区域复制到分配到的快照池页面的高速缓存区域,并且如果否,则将所述数据从所述配对逻辑卷的磁盘复制到分配到的快照池页面的高速缓存区域;以及将写时复制的快照页面的高速缓存状态改变为“脏”。

    在特定实施例中,存储在所述第一卷中的所述数据是将由所有的主机计算机共享的Gold图像;每个主机计算机与对应的第二卷连接;以及对于每个主机计算机的更新存储在所述对应的第二卷中。

    本发明的另一个方面关于一种信息系统中的存储系统,所述信息系统包括通过网络连接到所述存储系统的多个计算机。所述存储系统包括:处理器;内存;存储器,具有包括第一卷和多个第二卷的卷;存储控制器,用于:在所述存储系统的第一卷中存储数据;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,禁止对所述第一卷进行写输入/输出访问;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,执行由所述存储系统接收到的对所述存储系统中的所述多个第二卷的后续的写请求,每个写请求具有目标卷,所述目标卷是所述多个第二卷中的一个第二卷;以及响应于所述写请求中的每一个写请求,确定该写请求的目标卷是否被禁止写入,并且只有在所述目标卷没有被禁止写入时才执行所述一个写请求。

    本发明的另一个方面关于一种计算机可读存储介质,存储用于控制数据处理器以处理信息系统中的输入/输出的多个指令,所述信息系统包括通过网络连接到存储系统的多个主机计算机,所述多个指令包括:使得所述数据处理器在所述存储系统的第一卷中存储数据的指令,所述存储系统具有包括所述第一卷和多个第二卷的卷;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,使得所述数据处理器禁止对所述第一卷进行写输入/输出访问的指令;在将所述数据存储到所述第一卷中之后,使得所述数据处理器执行由所述存储系统接收到的对所述存储系统中的所述多个第二卷的后续的写请求的指令,每个写请求具有目标卷,所述目标卷是所述多个第二卷中的一个第二卷;以及使得所述数据处理器响应于所述写请求中的每一个写请求,确定该写请求的目标卷是否被禁止写入的指令,以及并且只有在所述目标卷没有被禁止写入才执行所述一个写请求的指令。

    参考特定实施例的下述具体实施方式,对于本领域技术人员来说本发明的这些和其它特征和优势将显而易见。

    附图说明

    图1A说明了信息系统的硬件配置的示例,其中可以应用本发明的方法和装置;

    图1B说明了图1A的信息系统的逻辑系统配置的示例;

    图2说明了图1的存储子系统中的内存的示例;

    图3示出了RAID组管理表的示例;

    图4示出了虚拟卷管理表的示例;

    图5示出了虚拟卷页面管理表的示例;

    图6示出了写时复制快照池块管理表的示例;

    图7示出了写时复制快照池页面管理表的示例;

    图8示出了高速缓存管理表的示例;

    图9示出了说明高速缓存的逻辑结构的示例;

    图10示出了说明写时复制快照池块的逻辑结构的示例;

    图11示出了说明对于写时复制快照池的表参考结构的示例;

    图12示出了说明对于虚拟卷的表参考结构的示例;

    图13示出了说明写I/O控制的流程图的示例;

    图14示出了说明读I/O控制的流程图的示例;

    图15示出了说明升级控制的流程图的示例;

    图16示出了说明降级控制的流程图的示例;

    图17示出了说明页面映射控制的流程图的示例;

    图18示出了根据忽略一致性?;さ奶囟ㄊ凳├拇娲⒆酉低持械哪诖娴氖纠?;

    图19示出了根据特定实施例的卷管理表的示例;

    图20示出了根据特定实施例的说明写I/O控制的流程图的示例;

    图21示出了根据特定实施例的说明升级控制的流程图的示例;以及

    图22示出了根据特定实施例的说明降级控制的流程图的示例。

    具体实施方式

    在本发明的下述具体实施方式中,参考形成本发明一部分的附图,并且在该附图中通过说明的方式而不是限制的方式示出了可以实践本发明的示例实施例。在附图中,在不同的视图中,相似的附图标记说明基本上相似的部件。进一步地,应该注意到尽管如下所述并且如图所说明的具体实施方式提供了各种示例实施例,本发明不限于这里描述和说明的实施例,而是能够延伸到如同本领域普通技术人员所知或会知道的其它实施例。说明书中引用的“一个实施例”、“该实施例”、或“这些实施例”的意思是联系实施例所描述的特定特征、结构或特点包括在本发明的至少一个实施例中,并且在说明书的各个地方出现的这些短语不是必须地指的是相同的实施例。另外,在下述具体实施方式中,提出多个特定细节从而提供对本发明的详细理解。然而,对本领域普通技术人员来说将显而易见不是必须所有的这些特定细节才能实施本发明。在其它环境下,公知的结构、材料、电路、处理和接口没有详细描述,和/或可以用框图的形式说明,从而不会不必要地使本发明模糊。

    此外,通过计算机中操作的算法和符号表达来表述下面具体实施方式中的一些部分。这些算法描述和符号表达是在数据处理领域的普通技术人员使用的以最有效地将它们的创新实质传递给本领域的其它普通技术人员的手段。算法是一系列定义的步骤以导致期望的结束状态和结果。在本发明中,执行的步骤需要切实的物理量操作以实现切实的结果。尽管并不必须,通常这些量采用电或磁信号的形式,或者是能够被存储、传递、合并、比较和操作的指令的形式。为了共用的原因,已经多次被证明将这些信号参考为比特、值、元件、符号、字符、术语、数字、指令等是方便的。然而,应该牢记所有这些和类似的术语与恰当的物理量相关联,并且仅为施加到这些量上的方便的标签。除非另行提及,如从下面的讨论中显而易见,应该理解到在整个说明书中,利用例如“处理”、“计算”、“确定”、“显示”等的术语的讨论可以包括计算机系统或其它信息处理装置的行为和处理,该计算机系统或其它信息处理装置将在计算机系统的寄存器和存储器中的表示为物理(电子)量的数据操作和转换为计算机系统的存储器或寄存器或其它信息存储、传输和显示装置内的类似地表示为物理量的其它数据。

    本发明还涉及一种用于执行这里的操作的装置。该装置可以被特别地构造用于所需目的,或者可以包括由一个或多个计算机程序选择性地激活或重配置的一个或多个通用计算机。这样的计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中,例如但不限于光盘、磁盘、只读存储器、随机访问存储器、固态设备和驱动、或任何适用于存储电子信息的其它类型的介质。这里示出的算法和显示并不内在地与任何特定的计算机或其它装置相关。各种通用系统可以根据这里的教示使用程序和???,或者可以证明便于构造更加专业的装置以执行期望的方法步骤。此外,本发明并不通过参考任何特定编程语言来描述。应当理解可以使用多种编程语言来实施这里描述的本发明的教示。编程语言的指令可以由一个或多个处理设备来执行,处理设备例如是中央处理单元(CPU)、处理器或控制器。

    将在下面更加详细描述的本发明的示例实施例提供用于修改可写的写时复制(copy-on-write(CoW))快照功能的装置、方法和程序以实现减小的I/O延迟并同时保持存储器的减小的物理容量。

    系统配置

    图1A说明了信息系统的硬件配置的示例,其中可以应用本发明的方法和装置。系统包括存储子系统100、存储网络200、主机计算机30以及存储管理终端400。

    存储子系统100包括存储控制器100,存储控制器100具有一个或多个CPU?111,内存112,存储接口113,局域网接口114以及磁盘接口115。CPU111控制存储子系统100并且从内存112读取程序和表。当将数据存储到内存112时,需要锁住数据以?;な菀恢滦?。存储接口113(例如通道接口)通过存储网络200将存储子系统100与主机计算机300连接起来。局域网接口114将存储子系统100与存储管理终端400连接起来。磁盘接口115将存储控制器110与磁盘121连接起来。存储子系统100中的磁盘单元120存储磁盘121。磁盘121存储数据。磁盘121包括例如闪存。存储子系统100可以包括不同类型的磁盘。存储网络200将存储子系统100和主机计算机300连接起来。主机计算机300通过存储网络200将I/O请求发送至存储子系统100,并且通过存储网络200接收来自存储子系统100的数据和将数据发送至存储子系统100。存储管理终端400向存储子系统100提供用户接口(例如用于管理员)以管理卷配置、池配置、对配置等。

    图1B说明图1A的信息系统的逻辑系统配置的示例。存储子系统100包括卷141p和141s和RAID组121-4。主卷141p以及每个次卷141s被建立作为写时复制对。次卷141s的内容来自主卷141p。用户在建立写时复制对之前将数据存储到主卷141p。对次卷141s的写入数据被存储至RAID组121-4。每个主机计算机连接到对应的次卷141s。每个主机计算机300运行OS和应用程序301和302。用于程序301和302的执行文件、库文件以及数据文件从次卷141s中读取。在特定实施例中,存储至主卷141p的数据可以是将由所有的主机计算机300共享的Gold图像,并且对每个主机计算机300的更新存储在对应的次卷141s中。

    图2说明了图1的存储子系统100中的内存112的示例。存储管理表112-11包括RAID组管理表112-11-1,卷管理表112-11-2,磁盘管理表112-11-3,虚拟卷页面管理表112-11-6,写时复制快照池块管理表112-11-7,以及写时复制快照池页面管理表112-11-8。

    RAID组管理表112-11-1用于磁盘121和那些组的物理结构管理。卷管理表112-11-2用于卷配置管理。虚拟卷页面管理表112-11-6用于从虚拟卷的分区至写时复制快照池的分区的参考管理。写时复制快照池块管理表112-11-7用于写时复制快照池的资源管理以及从写时复制快照池页面至逻辑卷页面的参考管理。写时复制快照池页面管理表112-11-8用于写时复制快照池块的资源管理。

    内存112包括高速缓存管理表112-14,用于管理高速缓存数据区域112-30中的高速缓存数据并且用于LRU/MRU管理。卷I/O控制112-21包括写I/O控制112-21-1以及读I/O控制112-21-2。写I/O控制112-21-1由写I/O要求运行,并且通过存储接口113接收写数据以及将数据存储到高速缓存数据区域112-30。如果区域要求数据备份,则存储控制器110运行写时复制处理。读I/O控制112-21-2由读I/O要求运行,并且通过存储接口113发送来自高速缓存数据区域112-30的读数据。如果卷是虚拟的并且区域没有分配具有页面,CPU?111从逻辑卷读取。物理磁盘控制112-22包括升级控制112-22-1以及降级控制112-22-2。升级控制112-22-1将来自磁盘121的数据传送到高速缓存数据区域112-30。降级控制112-22-2将来自高速缓存数据区域112-30的数据传送到磁盘121。刷新控制112-23将高速缓存数据区域112-30中的脏数据周期地刷新到磁盘121。页面控制112-27包括页面映射控制112-27-1以及页面分配控制112-27-2。页面映射控制112-27-1搜索特定虚拟页面链接至的写时复制快照池页面。页面分配控制112-27-2将新的写时复制快照池页面分配给虚拟卷页面。高速缓存控制112-24找到高速缓存数据区域112-30中的高速缓存数据并且分配高速缓存数据区域112-30中的新的高速缓存区域。核112-40控制运行程序的调度。高速缓存数据区域112-30存储读和写高速缓存数据并且被分为多个高速缓存时隙(slot)。

    表结构

    图3示出了RAID组管理表112-11-1的示例。该表包括指定RAID组的ID的RAID组号112-11-1-1,指定RAID组的结构的RAID级112-11-1-2(“N(=10,5,6等)”表示“RAID级是N”;“N/A”表示RAID组不存在),指定属于RAID组的磁盘121的ID的磁盘号112-11-1-3,指定RAID组除了冗余区域之外的总容量的RAID组容量112-11-1-4,指定RAID组是否加入写时复制快照池或者是否用于逻辑卷的入池状态112-11-1-5(“真”表示RAID组加入写时复制快照池;“假”表示RAID组没有加入写时复制快照池并用于逻辑卷),用于管理未使用的精简配置块的自由块队列索引112-11-1-7,以及用于管理使用的精简配置块的使用块队列索引112-11-1-8。

    图4示出了虚拟卷管理表112-11-2的示例。该表包括下述列:指定卷的ID的卷号112-11-2-1,指定卷的容量的卷容量112-11-2-2(“N/A”表示卷不存在),指定逻辑卷使用的RAID组ID的使用RAID组号112-11-2-3,卷属性112-11-2-4(“逻辑”表示卷是逻辑卷(逻辑卷涉及RAID组的一些区间),“虚拟”表示卷是虚拟卷(虚拟卷指的是用于自己的数据区域的配对卷和池卷)),指定虚拟卷当前使用的块ID的使用块号112-11-2-5(每个页面具有在存储子系统中的唯一ID),指定当卷是逻辑卷时在RAID组中的相关地址范围的地址范围112-11-2-6,以及指定配对的卷ID的配对卷112-11-2-7。如果卷是虚拟卷,则存储配对的逻辑卷ID。如果卷是逻辑卷,则存储零个或更多个虚拟卷ID。

    图5示出了虚拟卷页面管理表112-11-6的示例。该表具有下述列:指定虚拟卷页面的顶地址的虚拟卷页面索引112-11-6-1,指定虚拟卷页面所属的RAID组ID的RAID组号112-11-6-2(“N/A”表示没有写时复制快照池页面被分配给虚拟卷页面),以及指定虚拟卷页面参考的写时复制快照池页面的顶地址的写时复制快照池页面索引112-11-6-3。

    图6示出了写时复制快照池块管理表112-11-7的示例。该表具有下述列:指定写时复制快照池块的写时复制快照池块号112-11-7-1,指定参考写时复制快照池块的逻辑卷的ID的逻辑卷号112-11-7-2,指定写时复制快照池块的使用的容量的使用的容量112-11-7-3,指定当已经使用区域时写时复制快照池块的移除的容量的删除的容量112-11-7-4,指定用于队列管理的前一个块指针的前一个块号112-11-7-5(“空”表示队列头),以及指定用于队列管理的下一个块指针的下一个块号112-11-7-6(“空”表示队列尾)。

    图7示出了写时复制快照池页面管理表112-11-8的示例。该表包括下述列:指定写时复制快照池页面的ID的写时复制快照池页面索引112-11-8-1,指定参考写时复制快照池页面的虚拟卷页面的ID的虚拟卷页面号112-11-8-2(“空”表示写时复制快照池页面未被使用),以及指定共享页面的虚拟卷的ID的虚拟卷号112-11-8-3。

    图8示出了高速缓存管理表112-14的示例。该表包括下述列:指定高速缓存数据区域112-30中的高速缓存时隙的ID的高速缓存时隙号112-14-1,指定高速缓存时隙存储数据的磁盘121的ID的磁盘号112-14-2,指定高速缓存时隙存储数据的磁盘地址(例如LBA)的磁盘地址112-14-3,指定用于队列管理的下一个高速缓存时隙号的下一个时隙指针112-14-4(“空”表示队列尾),指定锁定状态的锁定状态112-14-7(“共享的”表示时隙正在由具有共享的锁定的一个或多个处理使用。当状态是“共享的”时,也包括具有锁定处理的数目?!芭懦狻北硎臼毕墩谟删哂信懦馑ǖ囊桓龃硎褂??!拔此ā北硎久挥写硎褂檬毕?。),指定高速缓存时隙队列的种类的队列信息种类112-14-5(“自由”表示具有未使用的高速缓存时隙的队列?!案删弧北硎揪哂写娲⒘擞氪排淌毕断嗤莸母咚倩捍媸毕兜亩恿??!霸唷北硎揪哂写娲⒂氪排淌毕吨械氖莶煌氖莸母咚倩捍媸毕兜亩恿?,从而存储控制器110需要在将来将高速缓存数据刷新(flush)到磁盘时隙。),以及指定高速缓存时隙队列的队列索引指针112-14-6。

    逻辑结构

    图9示出了说明高速缓存的逻辑结构的示例。对于箭头线,虚线表示对象由指针参考并且实线表示对象由计算参考。高速缓存数据区域112-30被划分为多个高速缓存时隙112-30-1。高速缓存时隙112-30-1的大小与写时复制快照池条121-3的大小以及虚拟卷时隙141-3的大小等同。高速缓存管理表112-14以及高速缓存时隙112-30-1是一对一的关系。高速缓存管理表112-14参考虚拟卷时隙141-3并且能够通过RAID组管理表112-11-1得到写时复制快照池条121-3。多个高速缓存数据区域能够共享一个写时复制快照池条121-3。

    图10示出了说明写时复制快照池块121-1的逻辑结构的示例。对于箭头线,虚线表示对象由指针参考并且实线表示对象由计算参考。RAID组管理表112-11-1参考所属磁盘的磁盘管理表112-11-5。RAID组管理表112-11-1通过自由块队列索引112-11-1-7以及使用的块队列索引112-11-1-8参考写时复制快照池块管理表112-11-7。写时复制快照池块121-1与写时复制快照池块管理表112-11-7的关系是固定的。

    图11示出了说明对于写时复制快照池的表参考结构的示例。对于箭头线,实线表示对象由指针参考并且虚线表示对象由计算参考。虚拟卷141s和卷管理表112-11-2是一对一的关系。卷管理表112-11-2参考当前的使用写时复制快照池块121-1。逻辑卷141p以及卷管理表112-11-2是一对一的关系。卷管理表112-11-2参考RAID组上的提供的区域。虚拟卷页面141s-2以及虚拟卷页面管理表112-11-6是一对一的关系。如果页面已经被分配,则虚拟卷页面管理表112-11-6参考写时复制快照池页面112-2的片。如果没有分配写时复制快照池,则页面参考配对的逻辑卷上的相同地址。RAID组以及RAID组管理表112-11-1是一对一的关系。如果RAID组加入到写时复制快照池,则RAID组管理表112-11-1参考使用的和未使用的写时复制快照池块121-1。

    图12示出了说明对于虚拟卷的表参考结构的示例。对于箭头线,实线表示对象由指针参考并且虚线表示对象由计算参考。写时复制快照池块121-1以及写时复制快照池块管理表121-11-7是一对一的关系。写时复制快照池块管理表121-11-7参考虚拟卷141s。对于写时复制快照池页面121-2,写时复制快照池页面管理表112-11-8参考虚拟卷页面141s-2。

    流程图

    图13示出了说明写I/O控制112-21-1的流程图的示例。处理在步骤112-21-1-1开始。在步骤112-21-1-2,程序调用高速缓存控制112-24来搜索高速缓存时隙112-30-1。在步骤112-21-1-3,程序将找到或者分配的高速缓存时隙锁定作为“排斥”状态。在步骤112-21-1-4,程序检查卷属性。如果卷是逻辑卷,则处理进行到步骤112-21-1-6。如果卷不是逻辑卷,则处理进行到步骤112-21-1-5。在步骤112-21-1-5,程序检查虚拟卷的虚拟页面的分配状态。如果访问的地址已经分配具有页面,则程序进行到步骤112-21-1-14。如果否,则程序进行到步骤112-21-1-7。在步骤112-21-1-6,程序检查与相同的逻辑卷配对的所有的虚拟卷的虚拟页面的分配状态。如果每个虚拟页面参考写时复制快照池页面,则处理进行到步骤112-21-1-14。如果否,则处理进行到步骤112-21-1-7。

    在步骤112-21-1-7,程序调用页面分配控制112-27-2来分配新的写时复制快照页面。在步骤112-21-1-8,程序调用高速缓存控制112-24来搜索新分配的写时复制快照页面的高速缓存时隙112-30-1以及相关的逻辑卷区域。在步骤112-21-1-9,程序将找到的或分配的高速缓存时隙锁定作为“排斥”状态。在步骤112-21-1-10,程序检查数据是否已经被升级到高速缓存区域。如果是,则处理进行到步骤112-21-1-11。如果否,则处理进行到步骤112-21-12。在步骤112-21-1-11,程序将数据从逻辑卷区域的高速缓存区域复制到分配的写时复制快照池页面的高速缓存区域。在步骤112-21-1-12,程序将数据从逻辑卷区域的磁盘复制到分配的写时复制快照池页面的高速缓存区域。然后,在步骤112-21-1-13,程序将写时复制快照页面的高速缓存状态改变为“脏”,并且解锁写时复制快照页面的高速缓存区域。如果访问的卷是“虚拟卷”,则程序解锁上述逻辑卷区域的高速缓存区域并且将写时复制快照页面的高速缓存区域地址替换为虚拟卷页面的高速缓存区域地址。

    在步骤112-21-1-14,程序从主机计算机300接收写I/O数据并且将该数据存储到上述高速缓存时隙112-30-1。在步骤112-21-1-15,程序解锁被访问的卷的高速缓存区域。该处理在步骤112-21-1-16结束。

    图14示出了说明读I/O控制112-21-2的流程图的示例。处理在步骤112-21-2-1开始。在步骤112-21-2-2,程序调用高速缓存控制112-24来搜索高速缓存时隙112-30-1。在步骤112-21-2-3,程序将高速缓存区域锁定为“共享的”状态并且增加锁定计数器。在步骤112-21-2-4,程序检查上述高速缓存时隙112-30-1的状态以确定是否已经存储了数据。如果是,则处理进行到步骤112-21-2-6。如果否,则处理进行到步骤112-21-2-5。在步骤112-21-2-5,程序调用升级控制112-22-1并继续到步骤112-21-2-6。在步骤112-21-2-6,程序将高速缓存时隙112-30-1的数据传送到主机计算机300。在步骤112-21-2-7,程序将锁定计数器减1并且如果锁定计数器是0则将高速缓存区域解锁作为“共享的”状态。该处理在步骤112-21-2-8结束。

    图15示出了说明升级控制112-22-1的流程图的示例。处理在步骤112-22-1-1开始。在步骤112-22-1-2,程序检查卷管理表112-11-2并调用页面映射控制112-27-1来搜索用于虚拟卷页面的写时复制快照池页或逻辑卷地址。在步骤112-22-1-3,检查被访问的卷的属性以确定该卷是不是虚拟卷。如果是,则处理进行到步骤112-22-1-6。如果否,则处理进行到步骤112-22-1-5。在步骤112-22-1-5,程序从磁盘121的区域读取数据并将数据存储到高速缓存数据区域112-30。程序向主机计算机30通知写I/O完成,并且处理在步骤112-22-1-13结束。

    在步骤112-22-1-6,程序检查虚拟卷页面是否参考快照池页面(即页面是否被分配给访问的地址)。如果是,处理进行到步骤112-22-1-5。如果否,处理进行到步骤112-22-1-7。在步骤112-22-1-7,程序调用高速缓存控制112-24来搜索用于配对的逻辑卷的相关区域的高速缓存时隙112-30-1。在步骤112-22-1-8,程序将配对逻辑卷的相关区域锁定。在步骤112-21-1-9,程序检查区域的数据是否存储在高速缓存区域中。如果是,处理进行到步骤112-22-1-10。如果否,处理进行到步骤112-22-11。在步骤112-22-1-10,程序将数据从逻辑卷区域的高速缓存区域复制到分配的写时复制快照页面的高速缓存区域。在步骤112-22-1-11,程序将数据从逻辑卷区域的磁盘复制到分配的写时复制快照页面的高速缓存区域。接下来,在步骤112-22-1-12,程序将写时复制快照页面的高速缓存状态改变为“干净”,并且解锁上述逻辑卷区域的高速缓存区域,并且将写时复制快照页面的高速缓存区域地址替换为虚拟卷页面的高速缓存区域地址。程序向主机计算机300通知读I/O完成,并且该处理在步骤112-22-1-13结束。

    图16示出了说明降级控制112-22-2的流程图的示例。处理在步骤112-22-2-1开始。在步骤112-22-2-2,程序调用页面映射控制112-27-1来搜索或分配对于虚拟卷页面的写时复制快照池页面。在步骤112-22-2-3,程序从高速缓存数据区域112-30中的时隙读取数据并将数据存储到磁盘121。在步骤112-22-2-4,程序等待直到数据传送结束。处理在步骤112-22-2-5结束。

    图17示出了说明页面映射控制112-27-1的流程图的示例。处理在步骤112-27-1-1开始。在步骤112-27-1-2,程序通过参考卷管理表112-11-2来检查卷属性。如果卷是逻辑卷,则处理进行到步骤112-27-1-4。如果卷不是逻辑卷,则处理进行到步骤112-27-1-3。在步骤112-27-1-3,程序计算RAID组中的被访问的区域,并且处理进行到112-27-1-7。在步骤112-27-1-4,程序检查虚拟卷页面是否已经被分配了写时复制快照池页面。如果是,处理进行到步骤112-27-1-6。如果否,处理进行到步骤112-27-1-5。在112-27-1-5,程序计算在配对的逻辑卷中的被访问区域的相关区域,并且处理进行到步骤112-27-1-7。在步骤112-27-1-6,程序得到分配的写时复制快照池页面地址。然后在步骤112-27-1-7,程序返回找到的地址。处理步骤112-27-1-8结束。

    在用于通常技术实施例的上述描述中,可写的写时复制快照功能能够减小存储器的物理容量。该控制方法要求确保从锁定处理和从对于I/O的I/O同步复制与备份图像的数据一致性。锁定处理采用比较方法。下面描述的本发明的特定实施例不执行写时复制处理并且忽略一致性?;し椒?。相反,存储器在之后的适当时间(异步地)复制主数据。以此方式,本发明实现高容量效率以及低延迟I/O。

    忽略一致性?;さ奶囟ㄊ凳├?/u>

    关于该特定实施例,仅讨论与上述通常技术实施例的不同之处。下面的描述仅关于只读逻辑卷。

    在系统配置方面,图18示出了根据特定实施例的存储子系统中的内存112的示例。卷管理表112-11-2’用于具有写状态的卷配置管理。写I/O控制112-21-1’仅用于虚拟卷访问,因为对于逻辑卷的访问是只读的。升级控制112-22-1’将数据从磁盘121传送到高速缓存数据区域112-30。降级控制112-22-2’将数据从高速缓存数据区域112-30传送到磁盘121。

    在表结构方面,图19示出了根据特定实施例的卷管理表112-11-2’的示例。写状态112-11-2’-8的列指定卷的访问许可?!爸欢痢北硎揪聿唤邮苄碔/O?!翱尚础北硎揪斫邮苄碔/O。存储器用户能够通过存储管理终端400设置该状态。在这种情况下,该方法确保只读。然而,可以通过例如路径终止的其它方法来使用。

    在流程图方面,图20示出了根据特定实施例的说明写I/O控制112-21-1’的流程图的示例。处理在步骤112-21-1’-1开始。在步骤112-21-1’-2,程序将被访问的区域锁定为“排斥”状态。在步骤112-21-1’-3,程序调用高速缓存控制112-24来搜索高速缓存时隙112-30-1。在步骤112-21-1’-4,程序接收写I/O数据并将数据存储到高速缓存区域。在步骤112-21-1’-5,程序解锁被访问的区域。程序在步骤112-21-1’-6结束。

    图21示出了根据特定实施例的说明升级控制112-22-1’的流程图的示例。同图15相比,去除了步骤112-22-1-8。在步骤112-22-1’-12(代替步骤112-22-1-12),程序将写时复制快照页面的高速缓存状态改变为“干净”。

    图22示出了根据特定实施例的说明降级控制112-22-2’的流程图的示例。处理在步骤112-22-2’-1开始。在步骤112-22-2’-2,程序检查卷管理表112-11-2并调用页面映射控制112-27-1来搜索对于虚拟卷页面的写时复制快照池页或逻辑卷地址。在步骤112-22-2’-3,程序检查被访问的卷的属性。如果被访问的卷是虚拟卷,则处理进行到步骤112-22-2’-5。如果被访问的卷不是虚拟卷,则处理进行到步骤112-22-2’-4。在步骤112-22-2’-4,程序从磁盘121读取数据并将数据存储在高速缓存数据区域112-30,并且处理在步骤112-22-2’-13结束。在步骤112-22-2’-5,程序检查页面是否被分配给了被访问的地址。如果是,则处理进行到步骤112-22-2’-4。如果否,则处理进行到步骤112-22-2’-6。在步骤112-22-2’-6,程序调用页面分配控制112-27-2来将快照池页分配给虚拟卷页面。在步骤112-22-2’-7,程序调用高速缓存控制112-24来搜索高速缓存时隙112-30-1查找配对逻辑卷的相关区域。在步骤112-22-2’-9,程序检查区域的数据是否存储在高速缓存区域。如果是,则处理进行到步骤112-22-2’-10。如果否,则处理进行到步骤112-22-2’-11。在步骤112-22-2’-10,程序将数据从逻辑卷区域的高速缓存区域复制到被分配的写时复制快照池页面的高速缓存区域。在步骤112-22-2’-11,程序将数据从逻辑卷区域的磁盘复制到被分配的写时复制快照池页面的高速缓存区域。接下来,在步骤112-22-2’-12,程序将写时复制快照页面的高速缓存状态改变为“脏”。处理在步骤112-22-2’-13结束。

    当然,图1中说明的系统配置仅是可以实施本发明的信息系统的示例,并且本发明不限于特定的硬件配置。实施本发明的计算机和存储系统还能够具有能够存储和读取用于实施上述发明的???、程序和数据结构的已知的I/O设备(例如CD和DVD驱动器,软盘驱动器、硬驱等)。这些???、程序和数据结构能够被编码在这样的计算机可读介质上。例如,本发明的数据结构能够在独立于存储了本发明使用的程序的一个或多个计算机可读介质的计算机可读介质中存储。系统的部件能够通过数字数据通信的任何形式或介质(例如通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网、广域网,例如英特网、无线网络、存储域网等。

    在说明书中,多个细节用于说明的目的以提供对本发明的透彻理解。然而,对本领域普通技术人员来说,不需要全部的这些特定细节来实现本发明。也注意到本发明可以被描述作为处理,通常被描述作为流程图、流图、结构图或框图。尽管流程图可能将操作描述作为顺序处理,能够并行或同时执行许多操作。此外,操作的顺序可以重新安排。

    如本领域公知,上述操作能够由硬件、软件或软件和硬件的一些组合来执行??梢允褂玫缏泛吐呒璞?硬件)来实施本发明实施例的各个方面,同时可以使用在机器可读介质上存储的指令(软件)来实施本发明实施例的其它方面,如果处理器执行该指令,该指令将使得处理器执行方法以实现本发明的实施例。另外,可以主要地在硬件中执行本发明的一些实施例,而可以主要地在软件中执行其它实施例。此外,能够在单个单元中执行描述的各种功能,或者该各种功能能够以多种方式分布在多个组件上。当由软件执行时,可以由处理器(例如通用计算机)基于计算机可读介质中存储的指令来执行方法。如果需要的话,能够以压缩和/或加密格式将指令存储在介质中。

    由上述显而易见,本发明提供用于控制在具有动态组块分配能力的数据存储系统处的数据卷创建的方法、装置以及存储在计算机可读介质上的程序。另外,尽管在该说明书中描述了特定实施例,本领域普通技术人员应当理解设计为实现相同目的的任何适当的布置能够替代这里揭示的特定实施例。该揭示意欲覆盖本发明的任何和所有适配或变化,并且应当理解在所附权利要求中使用的术语不应当被理解为将本发明限制为说明书中揭示的特定实施例。相反,本发明的范围应当由所附权利要求以及这样的权利要求的等价物的完全范围来整体地确定,应当根据权利要求解释的已制定原则来理解所附权利要求。

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