[發明專利]虛擬盤恢復和重新分布

有效

• 申請號: 201480015197.4
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN105229615B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: E.帕萊奧羅古;S.K.拉帕爾;K.梅拉;S.費爾馬;N.基魯巴南丹
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: G06F11/10
• 分類號: G06F11/10;G06F11/16
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

本文描述了用于從虛擬盤存儲系統恢復和重新分布數據的技術。在一個或者多個實現方式中，針對虛擬盤配置而導出的存儲方案被配置成實現被設計成改進恢復性能的各種恢復和重新分布。存儲方案實現了一種或者多種分配技術，以便跨越與虛擬盤相關聯的物理存儲設備產生基本上均勻或者近似均勻的數據分布。分配促進了在故障發生時用于恢復數據的并發再生和重新平衡操作。此外，存儲方案被配置成實現用于執行并發操作的并行技術，其包括但不限于在恢復期間控制多個并行讀/寫。

背景技術

用戶正越來越多地使用提供對于客戶端數據（例如，文檔、應用文件、相片、移動上傳、音頻/視頻文件等等）的可擴展本地存儲和/或“云中”存儲的虛擬化存儲系統。例如，虛擬驅動器或者盤可以跨越多個物理存儲設備被配置。這可以使得用戶能夠設置用于虛擬驅動器的可選擇數量的存儲，隨時間增加或者減少存儲，改變用于虛擬驅動器的配置參數等等。

一般與存儲系統相關聯并且特別是與虛擬化存儲系統相關聯的一種挑戰是確保所存儲的數據針對硬件故障的彈性。存儲系統通過存儲可被用來恢復位于出故障的設備上的數據的部分的數據的多個副本和/或冗余數據（例如，校驗和、奇偶校驗數據或者其他壓縮形式的數據）而使其有彈性。鏡像是傳統的方法，其中數據完全地復制在存儲相同數據副本的多個設備上。然而，鏡像系統中的恢復是無關緊要的，鏡像是相對昂貴的且不高效的，因為用于容納數據的多個完整副本的足夠存儲空間被消耗并且存儲鏡像副本的存儲設備很少使用。

另一種傳統方法涉及存儲確定數量的冗余數據，其在使得在若干存儲設備故障、處于或者低于指定的容忍度的情況下依然能夠恢復數據的同時將所消耗的存儲量最小化。這種方法通過使用最小量的冗余數據來使得存儲效率最大化，但是可能會將恢復時間增加到不可接受的水平，因為使用較少的冗余數據一般地增加了重建在設備故障時所丟失的數據所花費的時間。此外，不同的消費者可能希望不同地設置存儲系統，并且可以具有不同的配置約束（例如，預算、正常運行時間目標、可用物理空間等等），這些配置約束可能難以使用所枚舉的方法中的任一種來遵守。因此，傳統的數據彈性技術提供了受限的、固定的選項，其可能不滿足一些消費者對于不花費太多和/或能夠相當快地從故障中恢復的、靈活的且可擴展的虛擬化存儲的需求。

發生故障時，即便對于彈性系統而言，如果在將存儲系統恢復為彈性狀態之前發生了附加故障，則不可恢復的數據丟失還是可能會發生。因此，用于恢復數據和恢復存儲系統的彈性所花費的時間量也是在設計和配置存儲系統中認為的一般考慮。

發明內容

本文描述了用于虛擬盤彈性的N路奇偶校驗技術。依照實現用戶對存儲效率和恢復時間的控制的配置參數，虛擬盤可以跨越多個物理存儲設備被配置。為了這么做，用于設置用于虛擬盤的配置的配置參數的輸入被獲取，其指示若干可用的存儲設備和對于存儲設備故障的所指定的容忍度。基于該輸入，用于虛擬盤的默認配置可以被導出，其通過設置在用于使得能夠以指定的容忍度實現數據恢復的最小量與用于復制客戶端數據的量之間的、用于與客戶端數據一同存儲的冗余數據量來指定存儲效率和恢復時間的中間水平。還可以提供選項來指定改變冗余數據量以定制存儲效率和恢復時間的水平的定制配置。依照默認配置或者如用戶所引導的定制配置，虛擬盤被配置并且數據可以被存儲在其上。

此外，本文描述了用于從虛擬盤存儲系統中恢復和重新分布數據的技術。在一個或者多個實現方式中，針對虛擬盤配置而導出的存儲方案被配置成實現為改進恢復性能而設計的各種恢復和重新分布技術。該存儲方案被配置成采用一個或者多個分配方法來跨越與虛擬盤相關聯的物理存儲設備產生均勻的或者近似均勻的數據分布。分配被設計成促進并發的再生成并且再平衡操作以用于在發生故障時用于數據恢復。此外，存儲方案被配置成實現并行技術來執行并發操作，其包括但不限于在恢復期間控制多個并行讀/寫操作。

提供本發明內容來以簡化的形式提供概念的選擇，這些概念將在下文的具體實施方式中進一步描述。本發明內容不打算標識所要求保護主題的關鍵特征或者本質特征，也不打算被用作對確定所要求保護的主題的范圍的輔助。

附圖說明