[發明專利]一種縮短寫時拷貝快照寫響應時間的方法

無效

• 申請號: 200710053650.2
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN101140542A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 馮丹;王志坤;周可;汪芳;田磊;曾令仿;龐麗萍
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F12/06
• 分類號: G06F12/06;G06F11/14;G06F17/30
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 方放

技術領域

本發明屬于計算機存儲技術領域，具體涉及一種縮短寫時拷貝快照寫響應時間的方法。

背景技術

磁盤陣列(RAID，Redundant?Array?of?Independent?Disks)技術已廣泛地應用于數據存儲中，其中RAID1、RAID5和RAID6等級別可在單個或兩個磁盤發生故障時為數據提供保護，但是在實際應用中由于軟件錯誤、人為失誤、病毒攻擊等軟故障造成數據丟失和損壞的頻率要遠高于物理故障，當前的磁盤陣列對這種軟故障導致的數據丟失，不能提供保護。傳統的數據保護方法主要采用周期性的備份，但存在備份窗口大、恢復時間長、影響前端正常業務等弊端。快照(Snapshot)技術是一種有效地在線備份方法，它創建了數據在某時刻的一個瞬時映像，當數據發生錯誤需要恢復時，即可恢復到創建快照時間點的狀態。在磁盤陣列中采用快照技術可以將軟、硬件保護方法結合起來，進一步提高數據的可靠性和可用性。

快照技術按實現方法劃分，主要有三種方式：分離鏡像(Split?Mirror)、寫時拷貝(Copy-On-Write)和寫重定向(Redirect-On-Write)。其中寫時拷貝方法因其占用空間小，創建快照時間短等優點，廣泛地應用在各種快照系統中。寫時拷貝快照技術，在創建快照時，無需保存任何數據，創建過程瞬間即可完成，由于其只保存要更改的數據塊，這種基于數據塊改變的增量方式最大限度地減少了對存儲容量的消耗。基于寫時拷貝方法的快照系統，每次創建快照后，主機發送的寫請求若是第一次修改源數據區中的數據，一般要分解為以下三個步驟：(1)從源數據區中讀出需要快照保存的數據；(2)將此快照數據寫入快照區；(3)將主機發送的新數據寫入源數據區相應位置。以往的寫時拷貝快照方法都是將這三個步驟串行執行，即主機寫請求數據的寫入需等待快照數據保存至快照區，從而對主機寫請求帶來較大延遲。

發明內容

本發明提出一種縮短寫時拷貝快照寫響應時間的方法，目的是將寫時拷貝快照操作串行執行的三個步驟中第二個步驟延遲執行，從而縮短快照時主機寫請求響應時間，提高存儲系統的可用性。

本發明的一種縮短寫時拷貝快照寫響應時間的方法，預先將存儲系統整個存儲空間分為源數據區和快照區，源數據區存放主機訪問請求的數據，快照區存放需快照保存的數據；設定快照塊大小，構造快照鏈表頭和快照索引結構根節點，快照鏈表保存所有快照元數據，快照索引結構用于判斷相應數據塊是否已保存在快照區；當接收到主機發送過來的寫請求時，順序進行下述步驟：

(1)根據設定的快照塊大小，將寫請求數據依據其起始地址和長度進行分塊；

(2)以每個分塊號為關鍵字在快照索引結構中進行查找，若已存在，轉步驟(8)，否則順序進行；

(3)判斷快照區是否有足夠的剩余空間，是則轉步驟(5)，否則順序進行；

(4)自動刪除快照區中存在時間最久的一個快照，并更新快照區大小，轉步驟(3)；

(5)啟動快照數據讀進程，將需快照保存的數據塊從源數據區中讀出，并加入到快照數據寫入隊列尾；

(6)更新快照區內可用快照區大小和下一個可用扇區的位置；

(7)判斷所有分塊是否都已處理完畢，是則順序執行，否則轉步驟(2)；

(8)將主機發送的寫請求數據寫入源數據區；

(9)判斷是否滿足預先設定的快照數據寫進程啟動條件，是則啟動快照數據寫進程，將快照數據寫入隊列中的數據寫至快照區，否則順序執行；

(10)結束。

所述的一種縮短寫時拷貝快照寫響應時間的方法，其特征在于：所述快照數據讀進程，包括下述步驟：

(1)構造快照數據讀命令，將需快照保存的數據塊從源數據區讀出，并設置該數據塊要寫入的快照區的扇區號；

(2)將讀出的數據塊加入到快照數據寫入隊列尾，并將快照數據寫入隊列的成員個數加1；

(3)構造快照元數據，將其加入到當前快照鏈表尾，并在快照索引結構中增加一個新節點，快照元數據用于在源數據區和快照區之間建立對應關系；

(4)休眠。

所述的一種縮短寫時拷貝快照寫響應時間的方法，其特征在于：所述快照數據寫進程，包括下述步驟：

(1)判斷快照數據寫入隊列是否為空，是則轉步驟(4)，否則順序執行；

(2)從快照數據寫入隊列的頭部取出一個快照數據塊，構造寫命令將該快照數據塊寫至快照區；