[發明專利]用于存取數據的方法和設備

有效

• 申請號: 201410135722.8
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN104951244B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 周應超;鮑海云;仲偉罡
• 申請（專利權）人: 伊姆西公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/06;G06F9/455
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華,王冬

技術領域

本發明的實施例總體上涉及數據存取領域，具體地涉及用于存取數據的方法和設備。

背景技術

虛擬化是指在計算機硬件上通過軟件或硬件的方法，在計算機硬件和操作系統之間構建一個虛擬平臺，以便為該操作系統虛擬出多個獨立的虛擬硬件運行環境，并且共享硬件資源。例如，服務器虛擬化允許具有異質操作系統的多個虛擬機在同一計算機硬件上相互隔離地并行運行，其中每個虛擬機具有其自己的虛擬硬件集合(例如只讀存儲器、中央處理器等)并且在該虛擬機上加載操作系統和應用程序。

通常，虛擬機被封裝到文件中，從而使得有可能快速地保存、復制和提供虛擬機。例如，完全配置有應用程序、操作系統、BIOS和虛擬硬件的虛擬機可以在幾秒種內從一個物理服務器移動到另一個物理服務器，從而用于零停機維護。

盡管虛擬化具有很多優點，但是虛擬化可能導致在例如處理器、寄存器、內存存儲器、只讀存儲器等的存儲器中不必要地存儲大量冗余數據。例如，為了在虛擬服務器環境中將16個(或更多個)服務器應用程序操作為16個虛擬機，必須將它們各自加載到存儲器中，即便它們具有相同的數據、文件、可執行文件等。

為了圖示如何在存儲系統組織內存，圖1示出了根據相關技術的在磁盤上的數據結構和在內存中的數據結構。如圖1所示，虛線下方的數據結構是指文件1和文件2在磁盤上的數據結構，虛線上方的數據結構是指文件1和文件2在內存中的數據結構。為了使得描述更加簡單，這里假設內存中的內存頁大小等于磁盤上的物理塊大小，這雖然不是必需的但是在許多實際產品中確實也是這樣的。

在圖1中，文件1包括多個邏輯塊號(LBN)，分別是LBN n、LBN n+1、LBN m和LBN m+1。在虛線下方，這些邏輯塊號通過直接指針(和間接指針)分別指向多個物理塊中的一個物理塊，即物理塊a、物理塊b、物理塊c和物理塊d，同時，這些多個物理塊也分別對應到多個內存頁中的一個內存頁，即內存頁a、內存頁b、內存頁c和內存頁d。因此，該文件1中的多個LBN與該多個內存頁得以一一對應。類似地，文件2也包括多個邏輯塊號(LBN)，分別是LBN N、LBN N+1、LBN M和LBN M+1，它們通過直接指針(和間接指針)分別指向多個物理塊中的一個物理塊，即物理塊A、物理塊B、物理塊C和物理塊D，同時，該多個物理塊也分別對應到多個內存頁中的一個內存頁，即內存頁A、內存頁B、內存頁C和內存頁D。因此，該文件2中的多個LBN與該多個內存頁得以一一對應。

通過采用圖1的方式而利用文件中的邏輯塊號(即文件中的偏移)來索引，在接收到讀?。瘜懭胝埱髸r，內存系統能夠根據該讀?。瘜懭胝埱笾械钠?，快速地找到內存頁而不需要任何其他操作。通常，該索引由一些類型的哈希機制來實現。例如，在Linux內核2.6中，由基數樹來實現該索引。在Windows內核中，由多級索引陣列來實現該索引。

但是，在圖1中，如果LBN n+1、LBN m+1、LBN N和LBN M分別對應到包含相同內容的多個物理塊和／或對應到包含相同內容的多個內存頁，則在磁盤上該相同內容的物理塊(以斜線陰影示出)將被重復存儲多次，并且在內存中該相同內容的內存頁(以豎線陰影示出)也將被重復存儲多次，從而造成不必要地存儲大量冗余數據。

本領域技術人員將理解的是，上述討論的背景技術并不限于上面描述的虛擬機環境中操作的實施例。相反，提供此背景技術只是為了示出其中可以實踐這里描述的一些實施例的一個示范性技術領域。該示范性技術領域還可以例如是能夠為電子郵件提供大容量附件的電子郵件服務器，其中該大容量附件可能被發送到該電子郵件服務器的多個用戶，因此每個用戶都因為該大容量附件而單獨地占用一部分被分配給該電子郵件服務器的存儲容量，從而造成不必要地存儲大量冗余數據。

發明內容

為此，本發明實施例提供了一種用于存取數據的方法和設備。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種用于存取數據的方法，包括：接收數據讀取請求，其中該數據讀取請求用于讀取與第一邏輯塊號對應的數據；在內存中不存在與該第一邏輯塊號對應的第一內存頁時，在磁盤上確定與該第一邏輯塊號對應的第一物理塊；以及在該內存中存在與第二物理塊對應的第二內存頁時，讀取該第二內存頁中的數據，其中該第二物理塊的內容與該第一物理塊的內容相同。

在一個實施例中，該方法還包括：在該內存中不存在與該第二物理塊對應的該第二內存頁時，讀取該第二物理塊中的數據。