[發(fā)明專利]一種基于虛擬RAID構(gòu)建動態(tài)緩存池提高存儲系統(tǒng)性能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910017064.1
• 申請日: 2009-07-14
• 公開（公告）號: CN101604226A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張立強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 浪潮電子信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于虛擬RAID構(gòu)建動態(tài)緩存池提高存儲系統(tǒng)性能和可靠性的方法。

技術(shù)背景

當(dāng)前存儲陣列一般都有2G-4G左右的系統(tǒng)緩存。通過Cache可以快速讀寫數(shù)據(jù)，能夠有效提高系統(tǒng)的輸入輸出性能。Cache容量與下一級存儲器即磁盤陣列的容量相比是很小的，一般不超過0.1％，它保存的只是下一級存儲器內(nèi)容的一個子集。緩存的性能雖然非常快，但其容量相對于多媒體數(shù)據(jù)來說并不足夠大，在很快寫滿緩存以后，速度立即衰減到實(shí)際操作磁盤的速度。

當(dāng)面臨多媒體類業(yè)務(wù)時，存儲陣列的性能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際業(yè)務(wù)的需求。目前的解決辦法是通過擴(kuò)大系統(tǒng)物理內(nèi)存暫時緩解性能瓶頸，此方法會大大增加硬件的整體成本，同時系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)上也不允許無限制的增加物理內(nèi)存。此種方法在一般存儲陣列上最大也只能擴(kuò)展到64G左右。而業(yè)界單塊SATA硬盤的存儲容量已經(jīng)到達(dá)1TB，單個陣列容量已經(jīng)到達(dá)30TB左右，此種緩存擴(kuò)展方法實(shí)現(xiàn)的緩存比率也只能到達(dá)0.2％左右。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，人們希望有一種能夠提高存儲陣列緩存比率，并同時提高系統(tǒng)性能和可靠性的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，解決存儲系統(tǒng)在大負(fù)載情況下緩存不足所帶來的性能和可靠性問題，提供一種在不增加成本的前提下，大大提高系統(tǒng)性能，提高存儲陣列的負(fù)載承受能力，同時保證頻繁讀寫數(shù)據(jù)的可靠性測方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案。系統(tǒng)包括：存儲陣列，存儲陣列管理臺，虛擬緩存池，塊設(shè)備映射表，虛擬RAID映射表和熱點(diǎn)數(shù)據(jù)映射表，由一個陣列控制器來控制多個物理存儲設(shè)備的相互連接，使多個物理存儲設(shè)備的讀寫同步進(jìn)行，同時將物理存儲設(shè)備的存儲空間以一個或多個虛擬磁盤的形式提供給主機(jī)，其中：

物理存儲設(shè)備，用于構(gòu)建虛擬RAID的物理資源的單位，通常意義上是SATA磁盤或固態(tài)硬盤設(shè)備；

存儲陣列管理臺，是接受管理員指令進(jìn)行陣列虛擬緩存管理的功能模塊；

虛擬RAID，在每塊物理存儲設(shè)備上劃分一個分區(qū)，由多個物理存儲設(shè)備的分區(qū)創(chuàng)建虛擬的RAID，存儲系統(tǒng)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)；

虛擬緩存池，利用系統(tǒng)物理存儲設(shè)備構(gòu)建的不同RAID等級的虛擬RAID空間；

塊設(shè)備映射表，處于存儲管理臺內(nèi)，是記錄虛擬RAID與物理存儲設(shè)備(磁盤)之間映射關(guān)系的對照表。一個虛擬RAID可包含多個物理存儲設(shè)備；

虛擬RAID映射表，處于存儲管理臺內(nèi)，是記錄虛擬緩存池與虛擬RAID之間映射關(guān)系的對照表。虛擬緩存池在一個存儲系統(tǒng)中只有一個，但一個虛擬緩存池可包含多個虛擬RAID；

熱點(diǎn)數(shù)據(jù)映射表，處于存儲管理臺內(nèi)，是記錄緩存池空間與熱點(diǎn)數(shù)據(jù)或分區(qū)之間映射關(guān)系的對照表；

構(gòu)建虛擬RAID的動態(tài)虛擬緩存池及管理方法，包括如下步驟：

設(shè)定虛擬緩存池策略：管理員在管理臺上指定虛擬RAID占用的物理存儲設(shè)備空間比率，并選擇期望的性能加速策略；

創(chuàng)建虛擬RAID，創(chuàng)建塊設(shè)備映射表：管理臺根據(jù)管理員設(shè)定，計(jì)算出最佳的虛擬RAID等級和空間大小，并在陣列現(xiàn)有的所有物理存儲設(shè)備上劃分一定空間創(chuàng)建指定級別的虛擬RAID，并在系統(tǒng)中建立塊設(shè)備映射表；

創(chuàng)建虛擬緩存池，創(chuàng)建虛擬RAID映射表：管理臺把所有的虛擬RAID納入虛擬緩存池，并建立虛擬RAID映射表；

提取熱點(diǎn)數(shù)據(jù)到緩存池，創(chuàng)建虛擬緩存池映射表；管理臺根據(jù)訪問頻度把熱點(diǎn)數(shù)據(jù)調(diào)入虛擬緩存池，并創(chuàng)建虛擬緩存池映射表；

更新熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，修改熱點(diǎn)數(shù)據(jù)映射表；每隔一定時間管理臺重新評定熱點(diǎn)數(shù)據(jù)和分區(qū)，遷出非熱點(diǎn)數(shù)據(jù)和分區(qū)，遷入新熱點(diǎn)數(shù)據(jù)和分區(qū)，并更新熱點(diǎn)數(shù)據(jù)映射表；

清空虛擬緩存池：當(dāng)系統(tǒng)關(guān)機(jī)的時候，管理臺自動把熱點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到實(shí)際物理存儲單元。

當(dāng)物理存儲設(shè)備發(fā)生變化時：

修改虛擬RAID，修改塊設(shè)備映射表：新加物理存儲設(shè)備的時候，管理臺把新加物理設(shè)備納入管理范圍，添加進(jìn)虛擬RAID中，實(shí)現(xiàn)虛擬RAID擴(kuò)容和性能加速，移除物理設(shè)備的時候則進(jìn)行反向操作；

修改虛擬緩存池，修改虛擬RAID映射表，當(dāng)創(chuàng)建新的虛擬RAID的時候，管理臺更新虛擬RAID映射表，把新加虛擬RAID納入虛擬緩存池，實(shí)現(xiàn)虛擬緩存池?cái)U(kuò)容和緩存性能加速，移除虛擬RAID的時候則進(jìn)行反向操作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：