CN100337224C - 一种本地数据迁移的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种本地数据迁移的方法，其是在一个存储设备的RAID磁盘系统中将源卷的数据迁移到目标卷，其包含以下步骤：确定数据迁移范围以及根据所述源卷的组成逻辑单位及目标卷的组成逻辑单位之间的比例关系确定迁移单位；确定该迁移范围所涉及的全部逻辑区域，并对该逻辑区域执行加锁操作；读取该迁移范围内的数据，并将其写入目标卷的相应位置；对上述被加锁的逻辑区域执行解锁操作，从而完成数据迁移。现有技术相比，本发明以逻辑区域作为迁移单位，以满足在目标卷中逻辑区域满写操作的原则，提高了迁移效率；在数据迁移的过程中通过对需迁移的逻辑区域执行加锁操作，解决了数据迁移过程中的主机写请求的问题。
Description
技术领域
本发明涉及计算机系统中的存储管理系统技术领域，具体来说是涉及一种本地数据迁移的方法。
背景技术
随着科学技术的飞速发展与计算机技术的普遍应用，人们对存储设备的性能要求越来越高，廉价磁盘冗余阵列RAID(Redundant Arrays ofInexpensive Disk)技术已作为一项成熟的技术广泛的应用于磁盘阵列中。
本地数据迁移指在同一个存储设备，将数据从源卷迁移到目标卷中。本地数据迁移时，源卷和目标卷的RAID级别(比如RAID5、RAID0、RAID1、RAID0+1等)、组成RAID系统的成员磁盘数量以及分条单元大小(一般而言，分条单元大小取值为4K、8K、16K、32K、64K)都可以不一样。源卷的数据可以是源RAID系统的一部分，也可以是整个RAID组，但源卷容量必须小于等于目标卷容量。本地数据迁移既可用于RAID组的批量换盘、数据复制，也可为快照、热点迁移等作支撑系统。
目前，现有技术中有IBM的专利US6282619“Logical Drive MigrationFor A Raid Adapter”，阐述了一种逻辑驱动迁移LDM(Logical DriveMigration)方法。其主要思想是：分别根据源卷、目标卷组成RAID系统的磁盘数量及其分条单元大小，确定迁移的起始、终止地址以及数据迁移顺序。
该专利技术的缺点为：
1、该方法未涉及主机写请求的处理。
2、该方法相对复杂，且由于以分条为基本迁移单位，迁移效率较低。
3、该方法规定了源卷RAID系统和目标卷RAID系统的分条单元大小必须相同。可是对一个存储系统而言，RAID系统的分条单元的大小一般都是不同的，由此导致该算法的适应性较差。
由于数据迁移过程中，主机仍然可以对源卷进行写操作，也就是说，当源卷的某部分(比如A)数据，已经被迁移到目标卷，但因主机对源卷A部分的写操作，使源卷A部分和目标卷对应的部分数据又不一致。
为了解决数据迁移过程中的主机写请求的问题，现有技术中有EMC的专利US 6173377“Remote Data Mirroring”，该方法采用了两级位图，两级位图结构完全一样；位图中每一个比特对应一个磁道。其主要思想为：
当进行初始化拷贝时(即目标卷刚建立)，开始从头拷贝源卷数据到目标卷，在此过程中，源卷中被主机更新过的磁道被记录在第一级位图中。当初始化拷贝结束后，再拷贝第一级位图中被更新过的磁道，在此期间，源卷中更新过的磁道记录在第二级位图，并计算更新过的总磁道数，若更新过的总磁道数小于某给定值，则暂停主机请求，将第二级位图中的更新数据拷贝到目标卷，完成数据迁移。否则，再次利用第一级位图记录主机新请求位置，依此类推。
该方法虽然可以解决数据迁移过程中的主机写请求的问题，显然还存在以下缺点：在数据迁移过程中，若主机对源卷的写请求很频繁，则将可能长时间无法结束数据的迁移，其效率显然比较低。
发明内容
本发明提出了一种本地数据迁移的方法，以解决现有技术中算法复杂、数据迁移效率较低等问题。
为此，本发明提供如下技术方案：
一种本地数据迁移的方法，其是在一个存储设备的RAID磁盘系统中将源卷的数据迁移到目标卷，其中，所述方法包含以下步骤：
a、确定数据迁移范围以及根据所述源卷的组成逻辑单位及目标卷的组成逻辑单位之间的比例关系确定迁移单位；
b、确定该迁移范围所涉及的全部逻辑区域，并对该逻辑区域执行加锁操作；
c、读取该迁移范围内的数据，并将其写入目标卷的相应位置；
d、对上述被加锁的逻辑区域执行解锁操作，从而完成数据迁移。
其中，所述步骤b更具体包含有以下步骤：
b1、确定该迁移范围所涉及的全部逻辑区域，并为该逻辑区域生成相应的位图，用以标识每一个逻辑区域的迁移状态；
b2、搜索位图，获取带有未迁移状态标识的一个逻辑区域，并对该逻辑区域执行加锁操作；
所述步骤d更具体是指：更新位图中对应于该逻辑区域的迁移状态值，并对该逻辑区域执行解锁操作，重复步骤b2、c、d直至完成数据的全部迁移。
所述源卷的组成逻辑单位为第一逻辑单位，所述目标卷的组成逻辑单位为第二逻辑单位；所述确定迁移单位的步骤具体为：对该源卷的第一逻辑单位和该目标卷的第二逻辑单位进行判断比较，如果该第一逻辑单位和第二逻辑单位的容量大小成倍数关系，则将其容量大的逻辑区域作为迁移单位；否则以该第二逻辑单位作为迁移单位。
当有写请求时，判断该写请求所在的逻辑区域是否已经迁移到目标卷中，如果已经迁移到目标卷中，则将该写请求分解成写源卷和目标卷两条命令，在该源卷和目标卷上执行写入操作；如果尚未迁移到目标卷中，则在该源卷上执行写入操作。
当有读请求时，判断该读请求是对源卷的读请求还是对目标卷的读请求，如果是对源卷的读请求，则在该源卷上执行常规读操作；如果是对目标卷的读请求，则将该读请求对应的逻辑区域重定向到源卷的相应位置，在该源卷上执行常规读操作。
当数据迁移到源卷的末尾时，如果源卷中的剩余数据不足以填充迁移单位大小，则用“0”将该迁移单位填满后，再写到目标卷中。
本发明涉及一种本地数据迁移的方法，简化了现有技术方法的复杂性，提高了数据迁移的效率，也保证了源卷和目标卷的数据一致性。具体来讲，本发明具有以下优点：
1、本发明以逻辑区域作为迁移单位，以满足在目标卷中逻辑区域满写操作的原则，从而提高了迁移效率。
2、在数据迁移的过程中通过对需迁移的逻辑区域执行加锁操作，以解决数据迁移过程中的主机写请求的问题。
3、可以为源卷需要迁移的逻辑区域建立位图，通过搜索位图，确定能够迁移的逻辑区域，使迁移继续进行，避免了长时间的等待，从而提高了迁移效率。
附图说明
图1是本发明所述方法的流程图；
图2是本发明所述实施例的流程图；
图3是本发明所述另一实施例的流程图。
具体实现方式
本发明一种本地数据迁移的方法，其主要是解决以下两个问题：
1、如何高效的将源卷数据迁移到目标卷；
2、如何处理迁移过程中的主机写请求，保持源卷和目标卷的数据一致性。
针对上述两个问题，下面结合附图和具体实施例来详细描述本发明。
如图1和图2所示，本实施例包括如下步骤：
第一、确定数据迁移范围以及迁移单位。
为了下面描述的方便，这里引入迁移点的概念，即当前正在迁移的位置。确定数据迁移范围，即初始化该迁移点为0，在源卷中标识需要迁移的数据的初始和结束地址。
将所述源卷的组成逻辑单位定义为第一逻辑单位，所述目标卷的组成逻辑单位定义为第二逻辑单位。其中，所述第一逻辑单位及第二逻辑单位是基于逻辑地址的一块区间，每个第一逻辑单位及第二逻辑单位等于整数个分条。
所述确定迁移单位的步骤具体分为两种情况：
1、将该源卷的第一逻辑单位和该目标卷的第二逻辑单位进行判断比较，如果该第一逻辑单位和第二逻辑单位的容量大小成倍数关系，则以两者中容量大的逻辑区域作为迁移单位。
当源卷的第一逻辑单位的容量大于目标卷的第二逻辑单位时，则以源卷的第一逻辑单位作为迁移单位，即每次迁移一个源卷的第一逻辑单位到目标卷的多个第二逻辑单位中；
当源卷的第一逻辑单位的容量小于目标卷的第二逻辑单位时，则以目标卷的第二逻辑单位作为迁移单位，即每次迁移源卷的多个第一逻辑单位到一个目标卷的第二逻辑单位中。
2、如果源卷的第一逻辑单位和目标卷的第二逻辑单位的容量大小成非倍数关系，则以目标卷的第二逻辑单位作为迁移单位。
当源卷的第一逻辑单位和目标卷的第二逻辑单位的容量大小不是倍数关系时，考虑到对RAID进行读操作时一般不需要校验，读效率较高；而写操作时需进行校验或镜像写，写的效率较低。为了避免进一步降低对RAID进行写操作时的效率，此时迁移的原则是在目标卷端维持逻辑区域的满写操作。因此，以目标卷的第二逻辑单位的大小作为迁移单位是最合适的。
第二、确定该迁移范围所涉及的全部逻辑区域，并对该逻辑区域执行加锁操作。
具体而言是指：当需要迁移的数据区域为源卷中单个逻辑区域的部分或全部时，将该逻辑区域执行加锁操作；当需要迁移的数据区域为源卷中多个逻辑区域的部分或全部时，将该涉及到的全部逻辑区域全部执行加锁操作。如果加锁失败(即此时有对源卷的写请求)，则为保证迁移后数据的一致性，迁移暂停等待获取该逻辑区域的锁，加锁成功后迁移继续进行。
由于，一般而言，对任意两个包含相同地址区间的请求，读写之间是有冲突的，也就是说，在一个写请求完成之前，后续的读写请求必须等待；在一个读请求完成之前，后续的写请求必须等待。但如果都是读请求不存在冲突的关系。因此根据上述描述，提出了“锁”的概念。
所谓加锁，就是对每个读写区域加了一个类似于标志位的东西，说明正在访问区域所做的操作类型(读还是写)。当前面某个读写请求获取该标志位后，后面的读写请求通过该标志位，判断当前请求是否与前面的请求存在冲突，如果冲突则等待执行，否则执行当前请求。
第三、读取该迁移范围内的数据，并将其写入目标卷的相应位置。
比如在源卷读了起始地址为100，长度为100的一块区域后，则将该区域写入目标卷从起始地址100到结束地址200的区间内即可。
第四、对上述被加锁的逻辑区域执行解锁操作，从而完成数据迁移。
源卷数据迁移到目标卷后，对该被加锁的逻辑区域执行解锁操作。更新迁移点为下一个迁移点起始地址，并判断迁移点的值。当迁移点的值大于等于源卷的结束地址，迁移结束；否则返回前述步骤继续迁移。其中，所谓解锁，则与加锁过程相反，即当某请求执行完成后，去除该标志位。同时如果因为该请求使一些请求无法得到执行，则通知这些等待的请求执行。当然这些等待的请求其执行顺序也不能破坏“锁”的关系。
在上述迁移过程中如果遇到下述情况，则：
当主机有写请求时，根据迁移点的位置，判断该写请求所在的逻辑区域是否已经迁移到目标卷中，如果已经迁移到目标卷中，则将该写请求分解成写源卷和目标卷两条命令，在该源卷和目标卷上同时执行写入操作；如果尚未迁移到目标卷中，则在该源卷上执行写入操作；如果正在迁移，则等待该逻辑区域的锁被释放后，再将该写请求分解成写源卷和目标卷两条命令，在该源卷和目标卷上同时执行写入操作。
当主机有读请求时，判断该读请求是对源卷的读请求还是对目标卷的读请求，如果是对源卷的读请求，则在该源卷上执行常规读操作；如果是对目标卷的读请求，不论该请求对应的逻辑区域是否已经迁移到目标卷，则全部重定向到源卷的相应位置，在该源卷上执行常规读操作。
当数据迁移到源卷的末尾时，如果源卷中的剩余数据不足以填充迁移单位大小，则用“0”将该迁移单位填满后，再写到目标卷中。
另外，在数据迁移的过程中，如果对需要迁移的逻辑区域加锁失败，本次迁移将暂停直至重新获取该逻辑区域的锁，这种暂停可能影响迁移效率，本发明针对上述情形又提出了另一实施例，即为源卷需要迁移的逻辑区域建立位图，通过搜索位图，确定能够迁移的逻辑区域，使迁移继续进行，避免了长时间的等待，如图1和图3所示，具体描述如下：
第一、确定数据迁移范围以及迁移单位。
其中，该步骤与前述实施例对应步骤的内容相同，此处不再赘述。
第二、确定该迁移范围所涉及的全部逻辑区域，并为该逻辑区域生成相应的位图，对待迁移的逻辑区域执行加锁操作。
其具体而言是指：
1、确定该迁移范围所涉及的全部逻辑区域，并为每一个逻辑区域生成相应的位图，用以标识每一个逻辑区域的迁移状态。其中，位图中的位数M等于源卷大小除以迁移单位大小，其结果向上取整。初始化将每一个状态位值为“未迁移”状态。初始化源卷中待迁移的逻辑区域位N为0；初始化该位图中的未迁移逻辑区域位K为0。
2、搜索位图，查找该逻辑区域对应的位图状态值，若该状态值标识为未迁移，则对该逻辑区域执行加锁操作；若该状态值标识为已迁移，则更新K为K+1，继续搜索位图，直至查找到状态值标识为未迁移的逻辑区域为止。
第三、读取该逻辑区域内的迁移数据，并将其写入目标卷的相应位置。
其中，该步骤与前述实施例对应步骤的内容相同，此处不再赘述。
第四、更新位图中对应于该逻辑区域的迁移状态值，并对该逻辑区域执行解锁操作，直至完成数据的全部迁移。
在位图中对应于该逻辑区域的迁移状态位K值被赋为已经迁移的状态值，并对该逻辑区域执行解锁操作，然后将源卷中待迁移的逻辑区域位N更新为N+1，继续迁移下一个逻辑区域直至将所涉及到的所有的逻辑区域内需迁移的数据全部迁移为止。
本发明一种本地数据迁移的方法，不仅很好的解决了前述的两个问题，还简化了现有技术方法的复杂性，提高了数据迁移的效率，也保证了源卷和目标卷数据的一致性。具体来讲，本发明具有以下优点：
1、本发明以逻辑区域作为迁移单位，以满足在目标卷中逻辑区域满写操作的原则，从而提高了迁移效率。
2、在数据迁移的过程中通过对需迁移的逻辑区域执行加锁操作，以解决数据迁移过程中的主机写请求的问题。
3、可以为源卷需要迁移的逻辑区域建立位图，通过搜索位图，确定能够迁移的逻辑区域，使迁移继续进行，避免了长时间的等待，从而提高了迁移效率。
Claims (6)
1、一种本地数据迁移的方法，其是在一个存储设备的RAID磁盘系统中将源卷的数据迁移到目标卷，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
a、确定数据迁移范围以及根据所述源卷的组成逻辑单位及目标卷的组成逻辑单位之间的比例关系确定迁移单位；
b、确定该迁移范围所涉及的全部逻辑区域，并对该逻辑区域执行加锁操作；
c、读取该迁移范围内的数据，并将其写入目标卷的相应位置；
d、对上述被加锁的逻辑区域执行解锁操作，从而完成数据迁移。
2、如权利要求1所述的一种本地数据迁移的方法，其特征在于，
所述步骤b更具体包含有以下步骤：
b1、确定该迁移范围所涉及的全部逻辑区域，并为该逻辑区域生成相应的位图，用以标识每一个逻辑区域的迁移状态；
b2、搜索位图，获取带有未迁移状态标识的一个逻辑区域，并对该逻辑区域执行加锁操作；
所述步骤d更具体是指：更新位图中对应于该逻辑区域的迁移状态值，并对该逻辑区域执行解锁操作，重复步骤b2、c、d直至完成数据的全部迁移。
3、如权利要求1或2所述的一种本地数据迁移的方法，其特征在于：所述源卷的组成逻辑单位为第一逻辑单位，所述目标卷的组成逻辑单位为第二逻辑单位；所述根据所述源卷的组成逻辑单位及目标卷的组成逻辑单位之间的比例关系确定迁移单位的步骤具体为：对该源卷的第一逻辑单位和该目标卷的第二逻辑单位进行判断比较，如果该第一逻辑单位和第二逻辑单位的容量大小成倍数关系，则将其容量大的逻辑区域作为迁移单位；否则以该第二逻辑单位作为迁移单位。
4、如权利要求1或2所述的一种本地数据迁移的方法，其特征在于：当有写请求时，判断该写请求所在的逻辑区域是否已经迁移到目标卷中，如果已经迁移到目标卷中，则将该写请求分解成写源卷和目标卷两条命令，在该源卷和目标卷上执行写入操作；如果尚未迁移到目标卷中，则在该源卷上执行写入操作。
5、如权利要求1或2所述的一种本地数据迁移的方法，其特征在于：当有读请求时，判断该读请求是对源卷的读请求还是对目标卷的读请求，如果是对源卷的读请求，则在该源卷上执行常规读操作；如果是对目标卷的读请求，则将该读请求对应的逻辑区域重定向到源卷的相应位置，在该源卷上执行常规读操作。
6、如权利要求1或2所述的一种本地数据迁移的方法，其特征在于：当数据迁移到源卷的末尾时，如果源卷中的剩余数据不足以填充迁移单位大小，则用“0”将该迁移单位填满后，再写到目标卷中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20070912 |