CN101059781A - 利用顺序存取数据存储设备辅助通信端口重新传输输入/输出操作的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
说明了利用顺序存取数据存储设备的辅助通信端口执行重新传送输入/输出(I/O)操作的方法和设备。根据一个实施例,提供了一种方法,该方法包括通过主数据存储设备的第一通信端口接收输入/输出(I/O)操作请求,利用主数据存储设备处理I/O操作请求,以及通过主数据存储设备的第二通信端口基本上与处理同时向辅助数据存储设备重新传输I/O操作请求。在所描述的实施例中,主数据存储设备包括顺序存取数据存储设备。
Description
技术领域
一般而言,本发明的实施例涉及数据存储和管理,具体来说,涉及利用顺序存取数据存储设备的辅助通信端口重新传输输入/输出(I/O)操作的方法、系统以及设备。
背景技术
随着数据处理系统的使用变得越来越普通,用于存储和管理由这样的数据处理系统产生的数据的技术已经得到发展。用于存储这样的数据,提供对这样的数据的存取,以及处理这样的数据的一种机制是数据存储子系统。数据存储子系统包括数据存储控制器和/或主机总线适配器、数据存储设备,以及用于向一个或多个数据处理系统提供数据存储服务的任何所需的控制软件的集成的集合。数据存储子系统可以简单,也可以复杂,或大或小(就物理结构和/或数据存储容量而言),从单一数据存储设备,到智能存储阵列,再到存储区域网络或其存储域。常规数据存储设备包括机器可读介质(例如,固定磁盘、CD/DVD-ROM、磁带、固态存储器等等),可以是固定的、可移动的、磁性、光学、随机/直接存取,和/或顺序存取以及用于存取这样的介质的介质装载器和机器人。
在顺序存取数据存储设备(例如,磁带数据存储驱动器)中,数据的组织以及I/O操作的执行都是以顺序的方式进行的。换句话说,单个I/O操作(例如,读取和写入操作)这样执行使得数据被按照接收它的顺序连续地写入,并按照它在关联的顺序存取数据存储介质内的存储顺序连续地读取,并且设备存取的进行使得I/O操作串行地执行。在许多顺序存取数据存储设备中,通过诸如小型计算机系统接口(SCSI)或光纤通道(FC)端口之类的单半双工通信端口提供数据存取。虽然最近提供了具有另外的通信端口的顺序存取数据存储设备,但是,到目前为止,另外的端口被严格用于故障转移/冗余,或者相反提供顺序的和串行数据存取。
随着开发出了数据存储子系统,最初由主机数据处理系统(例如,服务器)管理或执行的越来越多的功能被转移到数据存储设备和存储子系统基础架构中。此功能转移的一个示例是使用“无服务器”备份。
在无服务器备份中,使用了诸如由Storage Network IndustryAssociation(SNIA)提供的Third Party Copy Protocol之类的现有过程或协议或如Information Technology-SCSI Primary Commands-4(SPC-4),Working Draft,Revision 02,T10,a Technical Committeeof the Accredited Standards Committee of the National Committee forInformation Technology Standards(NCITS),September 15,2005所描述的Extended Copy(X Copy)Command来将数据从第一数据存储设备复制或“备份”到第二数据存储设备,无需使用服务器数据处理系统来进行数据传输。通常,使用SAN重新分发节点(例如,FC交换机)或智能存储设备(例如,磁盘存储器阵列、磁带数据存储驱动器、磁带库等等)来执行无服务器备份。
由于它们的数据存储结构和存取机制,,就可以通过“读取”或“写入”型输入/输出(I/O)操作存取存储在常规顺序存取数据存储设备中的数据的速率,以及可以执行诸如无服务器备份之类的比较复杂的数据存储和管理操作的速率而言,与其他数据存储设备类型(例如,固定磁盘、直接存取存储设备)相比相对来说比较慢。
发明内容
本发明提供了利用顺序存取数据存储设备的辅助通信端口重新传输输入/输出(I/O)操作的方法、系统以及设备。根据本发明的一个实施例,提供了一种方法,该方法包括通过主数据存储设备的第一通信端口接收输入/输出(I/O)操作请求,利用主数据存储设备处理I/O操作请求,以及通过主数据存储设备的第二通信端口基本上与处理同时向辅助数据存储设备重新传输I/O操作请求。在所描述的实施例中,主数据存储设备包括顺序存取数据存储设备。
前面的内容是小结,因此,根据需要,包含的内容是对细节的简述、概括和省略;因此,那些精通相关技术的人将理解,小结只说明性的,不以任何方式作出限制。对那些本领域技术人员显而易见的,这里所说明的操作可以以许多方式实现、包括以硬件、软件或其组合实施,在不偏离本发明以及其广泛的方面,可以作出这样的更改和修改。在下面阐述的非限制性详细描述中,只由权利要求定义的本发明的其他方面、发明的功能以及优点将变得显而易见。
附图说明
通过参考附图,可以更好地理解本发明,其很多功能和优点对于那些本领域技术人员将变得显而易见,其中:
图1显示了根据本发明的实施例的包括顺序存取数据存储设备的企业的高级别的方框图表示形式;
图2显示了根据本发明的实施例的顺序存取数据存储设备的方框图表示形式;
图3(包括图3A和3B)显示了根据本发明的实施例的执行主机控制的I/O操作复制的过程的流程图;
图4显示了根据本发明的实施例的利用直接存取存储器设备缓冲区的对顺序存取存储设备执行写入操作的过程的流程图;以及
图5显示了根据本发明的实施例的利用直接存取存储器设备缓冲区的从顺序存取存储设备执行读取操作的过程的流程图。
在附图内相同的或类似附图标记表示类似的或相同的项目。
具体实施方式
下面阐明了用于实现这里所描述的一个或多个系统、设备和/或过程的至少最佳的预期模式的详细描述。描述只是说明性的,不应该被理解为限制性的。
在下面的详细描述中,阐述了诸如特定方法顺序、结构、元素以及连接之类的很多具体细节。然而,应该理解,这些及其他具体细节不必被利用来实施本发明的实施例。在其他情况下,省略了已知的结构、元素或连接,或者没有特别详细描述,以便避免对本说明造成不必要的模糊认识。
在本说明书中,对“一个实施例”、“实施例”的引用表示,在本发明的至少一个实施例中包括与实施例一起描述的特定功能、结构或特征。在本说明书中的不同位置出现这样的短语不一定都是指同一个实施例,也不是指与其他实施例互相排斥的单独的或备选实施例。此外,还描述了某些实施例可以表现出的,而其它实施例没用表现的不同的特征。类似地,还描述了可能是某些实施例的要求,但不是其他实施例的要求的各种要求。
本发明的实施例提供了利用顺序存取数据存储设备的辅助通信端口执行重新传输或复制输入/输出(I/O)操作的方法、系统以及设备。如SCSI(FCP)体系结构的SCSI和光纤通道协议中所说明的,通信端口(例如,FC或SCSI端口)在数据传输操作中可以承担目标或者始发端的角色。例如,当执行无服务器备份过程时,SCSI XCopy命令从主始发端端口(例如,服务器数据处理系统的)传输到主要目标端口(例如,磁带数据存储驱动器),这会在主要目标端口和辅助目标端口(例如,磁盘存储器阵列的)之间建立和启用传输数据序列。一旦启用,主要目标端口充当临时始发端,以向辅助目标端口发送命令,并管理X Copy操作和关联的数据传输。一旦完成,主要目标端口恢复目标的角色,并向主始发端端口返回状态数据。本发明的实施例在基本上与由数据存储设备正在接收和处理I/O操作的同时,通过数据存储设备的一个或多个辅助通信端口,利用类似于就X Copy操作描述的体系结构的体系结构,以扩展数据存储和管理(例如,执行I/O操作的请求),从而实现了高级操作和/或改善的性能。
本发明的实施例提供了这样的环境,随着在数据存储设备的主要目标端口从主始发端端口接收执行I/O操作的请求,利用数据存储设备的辅助通信端口作为向/从另一个以通信方式连接的设备(例如,在SAN)重新传输I/O操作请求的始发端。向其中重新传输I/O操作请求的其他(辅助目标)设备可以包括顺序存取或直接存取数据存储设备(例如,磁带数据存储设备、磁盘数据存储设备等等)。
图1显示了根据本发明的实施例的包括顺序存取数据存储设备的企业的高级别的方框图表示形式。图1的企业100包括许多主机数据处理系统(例如,服务器数据处理系统102和关联的客户端数据处理系统104),它们通过如图所示的第一网络互连(例如,局域网或“LAN”互连106)以连接在一起以便可以进行通信。所描述的实施例的服务器数据处理系统102进一步连接到包括许多数据存储设备和第二网络互连(例如,存储区域网络或“SAN”互连114)的存储子系统108。
在图1的示范性实施例中,存储子系统108包括第一顺序存取数据存储设备(磁带数据存储设备110A)、第二顺序存取数据存储设备(磁带数据存储设备110B),以及直接存取数据存储设备(磁盘存储器阵列112),这些存储设备通过诸如FC交换机、交换机布线、仲裁循环等等之类的存储器互连(SAN互连114)以通信方式连接在一起,并以通信方式连接到服务器数据处理系统102。图1的实施例的服务器数据处理系统102A包括应用程序服务器(例如,数据库服务器),以向一个或多个客户端数据处理系统104A-104N(其中,“N”是正整数)提供核心操作功能,服务器数据处理系统102B还包括另一个服务器(例如,群集故障转移服务器、负载平衡服务器、备份服务器等等)。
所描述的实施例的磁带数据存储设备110A通过如图所示的第一通信链路116A和第二通信链路116B连接到SAN互连114。每一个通信链路都可以包括能够在SAN互连114和磁带数据存储设备110A的通信端口之间传输一个或多个电的、光学和/或声音传播的信号的许多通信介质(例如,铜线、光纤电缆等等)中的任何一种。
在所说明的实施例中,通过第一通信链路116A在磁带数据存储设备110A的第一通信端口(例如,诸如FC或SCSI端口之类的物理接口或其抽象)接收到的I/O操作被磁带数据存储设备110A处理,并通过第二通信链路116B基本上同时地重新传输到另一个存储设备(例如,磁带数据存储设备110B和/或磁盘存储器阵列112)或主机数据处理系统(例如,服务器数据处理系统102A),本文将进行比较详细的描述。
尽管在图1的实施例中特别描述了常规的SAN型互连(SAN互连114),但是,在本发明的备选实施例中,也可以利用其他互连(例如,直接连接、局域网、城域网和/或广域网)及其他协议(例如,FICON、ESCON、SSA等等)。此外,尽管关于图1的企业100说明了特定数量的元件和布局,但是,应该理解,本发明的实施例不仅限于具有这里明确地列举的之外的任何特定数量、类型或组件的布局的企业、系统或数据存储设备,因此,可以包含各式各样的系统类型、体系结构和构成因数。
图2显示了根据本发明的实施例的顺序存取数据存储设备(具体来说,磁带数据存储设备200)的方框图表示形式。在所描述的实施例中,磁带数据存储设备200包括可移动数据存储磁带盒202和通信信道接口(例如,通信端口接口206),以将磁带数据存储设备200通过一个或多个包括的通信端口204A和204B以通信方式连接到一个或多个主机数据处理系统或关联的通信信道(例如,SAN互连114)。
在图2的实施例中,通信端口接口206被配置为通过通信端口204A接收输入/输出(I/O)操作请求(例如,“读取”或“写入”请求),并基本上同时处理接收到的I/O操作请求和通过通信端口204B将I/O操作请求重新传输到另一个数据存储设备。
所显示的实施例的数据存储磁带盒202包括磁带数据存储介质208(例如,磁带),该介质利用如图所示的介质输送卷轴212和214和一个或多个介质输送电机216在磁带存取(例如,读取/写入)磁头210的附件走动。在所显示的实施例中,磁带存取磁头210被配置为从磁带数据存储介质208中读取数据,并将数据写入磁带数据存储介质208中,将这样的数据临时存储或“升级(stage)”在缓冲区218(例如,一个或多个“预读”或登台缓冲区)中。
在图2的实施例中,磁带数据存储设备200进一步包括控制器或控制单元220。控制单元220通过向通信端口接口206、缓冲区218和/或介质输送电机216中的一个或多个发出的控制信号来控制和管理数据流、格式化以及数据存储子系统操作,以便使本发明的一个或多个方法或过程实施例或其操作得以执行。在另一个实施例中,这样的控制功能可以集成到通信端口接口206、控制单元220以及通信端口204中的一个或多个中。
在本发明的一个实施例中,利用主要目标顺序存取数据存储设备的辅助通信端口,I/O操作(例如,写入操作)被从主要目标顺序存取数据存储设备重新传输到辅助目标顺序存取数据存储设备。在所描述的实施例中,辅助目标顺序存取数据存储设备可以在物理上远离主要目标顺序存取数据存储设备,只要两个目标顺序存取数据存储设备以通信方式连接到网络互连(例如,图1的SAN互连)。
通过利用这样的方法,在辅助目标顺序存取数据存储设备中同时生成正在被写入到主要目标顺序存取数据存储设备的数据的辅助(双工)副本。这样的对I/O操作的复制可以以主机数据处理系统控制的或者主机数据处理系统透明的方式来执行。图3(包括图3A和3B)显示了根据本发明的实施例的执行主机控制的I/O操作复制的过程的流程图。
在图3A的实施例中,显示了根据本发明的实施例的用于执行主机控制的I/O复制的主机数据处理系统操作过程的流程图。在所显示的过程实施例中,主要目标顺序存取数据存储设备(例如,由主机数据处理系统主始发端)预留、安装并配置(处理方框302)。
在常规存储子系统中,每一个主要目标数据存储设备的默认设备都使得所有通信端口提供对一个共同的逻辑单元(即,单一目标)的存取。相比之下,在图3A的实施例中,提供了配置机制,以独立地预留辅助通信端口,并允许它执行第三方操作,如这里所描述的。在一个实施例中,利用软件通过SCSI“Reserve”命令的扩展实现了这样的配置机制,以便与它们的关联的设备(例如,LUN)分离地预留一个或多个通信端口。在其他实施例中,可以利用软件操纵设备至关重要的产品数据(VPD)或通过对设备操作员面板控件的直接或自动化的操纵,来实现这样的配置。
在本发明的不同的实施例中可以静态地或动态地执行设备配置。在实现了动态配置的情况下,最初被配置为重新传输接收到的I/O操作请求的端口随后可以重新被配置为执行常规(例如,故障转移)功能。作为所描述的预留、安装,以及配置的一部分,实现了定向到主要目标存储设备的I/O操作的自动“镜像”或重新传输。在本发明的一个或多个实施例中,通过为整个安装或在较低粒度级别(例如,作为每一个I/O操作命令中的参数嵌入)激活的机制(例如,ModeSelect参数)提供这样的功能,允许有选择性的I/O操作复制,以便只有某些I/O操作写入数据被镜像到辅助目标。
此后,在所显示的过程实施例中,辅助目标顺序存取数据存储设备(例如,由主机数据处理系统主始发端)预留、安装并配置(处理方框304)。尽管在图3A中所描述的主要目标顺序存取数据存储设备和辅助目标顺序存取数据存储设备的预留、安装以及配置是串行地发生的,但是,在本发明的备选实施例中,这样的操作可以并行地执行和/或以交错的方式执行。
一旦正确地配置了目标顺序存取数据存储设备,就向主要目标顺序存取数据存储设备发出执行I/O操作(例如,写入操作)的请求(处理方框306)。随着接收到每一个I/O操作请求(例如,写入操作命令和关联的数据),它被通过辅助通信端口(例如,物理光纤端口)重新传输到辅助目标数据存储设备。在不同的实施例中可以利用许多技术中的任何一种执行这样的I/O操作的重新传输。在一个这样的实施例中,每一个接收到的数据报(例如,光纤通道帧)被临时缓存和修改,以重新指向辅助顺序存取数据存储设备。在另一个实施例中,从每一个接收到的数据报提取相关的I/O操作特定的有效负载数据(例如,利用光纤通道接口硬件),随后封装在新生成的具有例如不同的传输与接收标识符和关联的控制信息/元数据的数据报内。
此后,接收指定了请求的I/O操作的结果的I/O操作状态数据(处理方框308)。如果请求的I/O操作状态数据指出请求的I/O操作已经失败,则将失败的I/O操作重新发到主要目标顺序存取数据存储设备(处理方框310),直到成功地执行请求的I/O操作。一旦成功地执行请求的I/O操作,可以发出随后的I/O操作,如图所示。
在本发明的一个或多个实施例中,所描述的I/O操作状态数据可以指出要只在主要目标顺序存取数据存储设备中执行的I/O操作的“组合”的完成状态和/或完成状态。在提供了组合完成状态的情况下,所描述的状态数据表示对主要目标顺序存取数据存储设备的I/O操作和对辅助目标顺序存取数据存储设备的重新传输/重复I/O操作的完成状态。在这样的实施例中,只有在主要目标顺序存取数据存储设备在本地成功地完成I/O操作并也从辅助目标顺序存取数据存储设备接收到指出成功的状态数据时,主要目标顺序存取数据存储设备发出指出成功地完成I/O操作的这样的状态数据(例如,向主机数据处理系统主始发端)。
在只指出主要目标顺序存取数据存储设备的完成状态的情况下,主要目标顺序存取数据存储设备使用其自己的数据缓冲区来异步地管理向辅助目标顺序存取数据存储设备的I/O操作状态,根据需要重新驱动/发出I/O操作命令,生成错误恢复序列。在这样的实施例中,在I/O操作请求的序列结束时,同步或组合完成I/O操作状态(例如,当在一系列写入命令之后发出rewind命令)。尽管在图3A的实施例中描述了重新发出I/O操作,但是,在本发明的其他实施例中,也可以不执行这样的操作。当完成了完整的I/O操作命令序列时,释放与辅助目标关联的并利用主要目标数据存储设备的辅助端口持有的所有预留或控制。然后,主要目标顺序存取数据存储设备停止充当始发端,恢复“目标”操作模式或状态。
在图3B的实施例中,显示了根据本发明的实施例的用于执行主机控制的I/O操作复制的主要目标顺序存取数据存储设备操作过程的流程图。根据所显示的过程实施例,最初通过第一(例如,主)通信端口接收(处理方框312)I/O操作请求/命令。此后,由主要目标顺序存取数据存储设备处理接收到的I/O操作请求(处理方框316),I/O操作请求的副本基本上同时通过第二(例如,辅助)通信端口被重新传输到辅助目标顺序存取数据存储设备(处理方框314)。
一旦接收到的I/O操作请求已经被处理和重新传输,如图所示,则生成组合的I/O操作请求处理状态数据(处理方框318)。如前所述,尽管在图3B的实施例中描述了组合的状态数据,但是,在本发明的备选实施例中,这样的状态数据可以只是主存储设备中的处理状态的反映。然而,在接收下一个I/O操作进行处理之前,将I/O操作请求处理状态数据返回到主始发端(处理方框320)。
在本发明的备选实施例中,I/O操作复制可以以主机透明的而不是主机控制的方式来执行。
在操作的主机“透明”模式下,在接收I/O操作请求之前,主要目标顺序存取数据存储设备被配置为它能够管理其自己的辅助通信端口并持有辅助目标数据存储设备的辅助通信端口的隐式预留的模式。在所描述的实施例中,类似地配置辅助目标。在一个实施例中,主辅助目标存储设备的这样的配置都是通过动态配置来完成的。
利用前面为执行“双工”I/O操作分配的可用卷的预先定义的暂存池(如这里所描述的,用于重新传输I/O操作请求),执行辅助目标存储设备的安装操作。如果对于安装在主要目标数据存储设备上的主卷存在辅助“双配对”卷,则将现有的辅助双盒安装到辅助目标卷中。主要目标数据存储设备不作为“准备好”接收或处理I/O操作请求而呈现,直到辅助目标存储设备也准备好。然后,以常规单工方式向主要目标数据存储设备发出I/O操作请求。主要目标数据存储设备又以对于I/O的原始源始发端透明的方式管理辅助目标中的双工I/O操作的性能,包括管理重试、错误,以及状态的合并。
当完成完整的I/O操作(例如,写入)命令序列时,以及,例如,发出rewind/unload(回卷/卸载)序列命令,主要目标数据存储系统向辅助目标存储设备重新传输或“镜像”这些相同的命令,以在其上停止I/O操作(例如,停止驱动器,并卸载磁带)。然后,通过将两个设备的状态数据合并,生成最后的I/O操作状态。
在本发明的另一个实施例中,利用I/O操作请求的重新传输,来给顺序存取存储设备提供对共享的直接存取存储器阵列缓冲区的存取,如此扩大了顺序存取存储设备自己的内部缓冲区(如果有的话)。在所描述的实施例中,主要目标顺序存取数据存储设备被配置为使用其辅助通信端口来在“高级缓冲区”模式下操作,并利用辅助目标直接存取数据存储设备(例如,镜像的共享磁盘阵列)作为非易失性共享缓冲区。
在所描述的实施例中,辅助目标存储设备磁盘阵列缓冲区可以驻留在以通信方式连接到主要目标存储设备并可由主要目标存储设备存取的任何地方(例如,主要目标数据存储设备以通信方式连接到的网络段内的任何地方)。为便于错误恢复,连接到同一个主机数据处理系统的其他存储设备按类似的方式存取共享磁盘缓冲区,并共享标识了与共享缓冲区上的数据关联的某些元数据(例如,主机数据处理系统ID、驱动器ID、卷所有权等等)的共同的标记文件系统。如此,在将要恢复前面缓冲的数据并且启动(例如,写入)驱动器失败的情况下,启用错误恢复。在此情况下,启动主机数据处理系统可以通过替代驱动器路径连接共享的缓冲区,并从其中恢复数据。
在本发明的一个实施例中,主要目标顺序存取数据存储设备(例如,磁带驱动器)以这样的方式管理辅助目标直接存取数据存储设备(例如,磁盘驱动器或阵列),以便由辅助目标直接存取数据存储设备提供的另外的虚拟缓冲区以及所有关联的操作(例如,文件管理、协议管理、错误恢复管理等等)对启动主机来说是透明的。在另一个实施例中,如果主次数据存储设备之间的通信链路/连接发生故障,或在辅助目标直接存取数据存储设备的操作中检测到某些错误状态,则辅助目标直接存取数据存储设备回复到正常操作,并停止提供这样的缓冲区功能。
如前面所描述的,诸如所描述的主辅助目标数据存储设备之类的设备的配置可以通过VPD/Op面板/用户输入装置、库接口装置或主机装置来实现。在本发明的一个实施例中,启用并被配置为连接到共享缓冲区的每一个主要目标顺序存取数据存储设备也能够存取共同的状态区域,该区域用于管理缓冲区向直接存取存储器设备“驱动器”池的分配和/或存储指定与存储在共享辅助目标数据存储设备缓冲区中的数据关联的文件结构的元数据。尽管辅助目标直接存取数据存储设备内缓冲区分配这里被描述为静态地存在的,但是,在其他实施例中,这种缓冲存储器区域的动态分配也是可以的。
通过利用这样的直接存取或“磁盘”存储阵列缓冲区,I/O操作(例如,写入命令)可以有效地以可恢复的方式缓存在非易失性存储器中,甚至在不实际执行顺序存取数据存储设备存取的情况下,在发生同步事件时,可以提供指定每一个I/O操作或命令的完成状态的状态数据。与通常在顺序存取数据存储设备中提供的半导体缓冲区相比,本发明的实施例提供的缓冲区数据存储容量增大,从而提高了I/O操作性能,数据流吞吐量,以及存储容量利用率。此外,另外的缓冲以及伴随提供的增强的“预读”功能,使特定操作(例如,短跳定位(short-hop locate)命令,多个正向空隔(forward space)命令等等)能更有效地执行。在本发明的其他实施例中,利用另外的通信端口来将这样的特定操作分开,以便提供另外的更多的带宽。
有关I/O操作相关的数据存储,在一个实施例中,与存储在共享数据缓冲区中的其他I/O操作数据一起维护某些数据或元数据元素(例如,循环冗余检验码或校验和),好像共享数据缓冲区是主要目标顺序存取存储设备缓冲区的扩展,以便验证整个共事缓冲区中的数据的完整性。在另一个实施例中,利用辅助目标直接存取存储器设备内的辅助通信端口来向第三存储设备重新传输这样的I/O操作数据,生成I/O相关数据的另外的副本。也可以利用这样的共享、直接存取存储器设备数据缓冲区作为双工操作的临时区域,以向多个目标存储设备复制或重新传输I/O操作请求。
图4显示了根据本发明的实施例的利用直接存取存储器设备缓冲区的对顺序存取存储设备执行写入操作的过程的流程图。在所显示的过程实施例中,主机数据处理系统主始发端预留、安装。以及配置主要目标顺序存取数据存储设备(未显示)。作为所描述的过程的安装操作的一部分,主要目标数据存储设备存取共享缓冲区,创建分配的缓冲区,并生成与分配的缓冲区关联的元数据条目。
一旦正确地配置了主要目标顺序存取数据存储设备,主机数据处理系统主始发端就可以开始向主要目标存储设备发出I/O操作请求或命令(例如,写入操作请求)。主要目标按照其发出的样子接收每一个写入操作请求(处理方框402),随后判断存储在用于提供共享数据缓冲区功能的关联的辅助目标数据直接存取存储器设备内的数据量是否已经达到预先定义的阈值(处理方框404)。
如果判断已经达到(或超过)所描述的缓冲区数据存储阈值,则将I/O操作数据从辅助目标数据存储设备读回(例如,读回到主要目标顺序存取数据存储设备的缓冲存储器中),随后存储在主数据存储设备的物理存储介质(例如,磁带)内(处理方框406)。此后,或如果判断没有达到/超过预先确定的缓冲区数据存储阈值,则通过主要目标的辅助通信端口将接收到的I/O操作请求复制到共享的缓冲区(即,辅助目标直接存取数据存储设备)(处理方框408)。在本发明的备选实施例中,可以在单一通信端口上串行地或并行地,时分多路复用地,执行往返于主次数据存储设备的I/O操作请求和关联的数据的应用,和/或在提供另外的带宽的专用端口上分离地执行。
一旦已经重新传输了所描述的I/O操作,如图所示,就生成指定I/O操作的完成状态的状态数据(处理方框410)。在一个实施例中,响应在主要目标数据存储设备接收到缓冲的命令的关联的数据,生成这样的状态数据。在另一个实施例中,当I/O操作请求相关的数据成功地存储在共享缓冲区中(例如,对于同步事件),生成/返回这样的状态数据。
在某些情况下(例如,当发出rewind/unload或其他重新定位命令时),包含I/O操作请求相关的数据的辅助目标数据存储设备的共享缓冲区的一部分在命令被表示为完成之前被写入到主数据存储设备的物理存储介质(例如,磁带)中。在以比较高的速率(例如,>100MB/s)传输数据的情况下,如常规顺序存取数据存储设备常见的情况一样,对可以缓存的数据的最大量设置的实际极限,大致为在对诸如介质“unload”命令等施加无法接受的时间延迟之前可以写入的数据量。在本发明的一个实施例中,可以缓存的最大数据量大致为10-20GB,产生了大致为在1-2分钟之间的额外的延迟时间。
图5显示了根据本发明的实施例的利用直接存取存储器设备缓冲区的从顺序存取存储设备执行读取操作的过程的流程图。在所显示的过程实施例中,主机数据处理系统主始发端预留、安装。以及配置主要目标顺序存取数据存储设备(未显示)。作为所描述的过程的安装操作的一部分,主要目标数据存储设备存取由辅助目标直接存取数据存储设备所提供的共享缓冲区,创建分配的缓冲区,并生成与分配的缓冲区关联的元数据条目。
一旦正确地配置了主要目标顺序存取数据存储设备,主机数据处理系统主始发端就可以开始向存储设备发出I/O操作请求或命令(例如,读取操作请求)。主要目标数据存储设备按照其发出时的样子接收每一个读取操作请求(处理方框502),随后判断请求的数据是否在辅助目标直接存取数据存储设备共享缓冲区内(处理方框504)。如果判断可能不能利用共享数据缓冲区的数据执行请求的读取操作,那么,在主要目标顺序存取数据存储设备中本地处理接收到的读取操作请求(处理方框506)。在所显示的过程实施例中,主要目标存储设备直接向主始发端返回读取的数据,而不是通过共享缓冲区,以最小化延迟。
在处理每一个读取操作请求,读取关联的数据,并提供到主始发端时,执行“预读”操作,此时,利用主要目标数据存储设备的辅助通信端口作为始发端,从主要目标数据存储设备的存储介质中读取另外的数据(由当前读取操作请求的数据之外的数据),并存储在辅助数据存储设备共享缓冲区内(处理方框508)。如果判断当前读取操作的请求的数据存储或缓存在辅助数据存储设备内,则利用主要目标数据存储设备的辅助通信端口,从共享的缓冲区读回请求的块,并提供到主始发端(处理方框510)。在一个实施例中,由于空间局限性,连续地执行这样的“预读”活动,以利用与当前读取块地址关联的数据加载共享缓冲区。相应地,可以通过主要目标数据存储设备的辅助端口,利用共享缓冲区执行读取和写入I/O请求。
虽然是参考特定系统元件来描述图3-5中所描述的操作的,但是,用于执行这样的操作的实际元件对于处理本发明的实施例无关紧要。此外,在备选实施例中,可以通过任何数据存储设备或其子组件来执行。类似地,尽管所描述的流程图指出了处理操作的特定顺序和特定粒度,但是,在备选实施例中,可以改变所显示的顺序(例如,可以以另一种顺序执行处理操作,或基本上并行地执行),可以组合或分解处理操作中的一个或多个。类似地,在本发明的备选实施例中,在必要时,可以添加另外的处理操作。
本发明的实施例可以包括软件、信息处理硬件,以及这里进一步描述的各种处理操作。各种发明的特点和处理操作可以通过诸如数据处理系统存储器、存储设备、通信设备或介质等等之类的机器可读介质内实现的可执行的指令来实现。机器可读介质可以包括以可由机器(例如,数据处理系统)读取的形式提供(即,存储和/或传输)数据的任何机制。
例如,机器可读介质包括,但不仅限于:随机存取存储器(RAM);只读存储器(ROM);磁存储介质;光存储介质;快闪存储器设备;电的、光学的和/或声音传播信号(例如,载波、红外信号、数字信号等等);等等。所描述的可执行的指令可以用来使一般或以指令编程的专用处理器执行本发明的操作、方法或进程。或者,可以由包含用于执行这样的操作的硬连线逻辑,或由编程的数据处理组件和自定义硬件组件的任何组合,来执行本发明的功能或操作。
尽管是在完全运转的数据处理系统的上下文中描述本发明的,但是,那些本领域普通技术人员将认识到,本发明能够以各种形式作为程序产品进行分发,不管实际用于进行分发的信号携带介质的特定类型是什么,本发明都同样适用。这样的信号携带介质的示例包括可记录的介质,如软盘和CD-ROM,传送类型的介质,如数字和模拟通信链路,以及将来开发的介质存储器和分发系统。利用用于执行某些操作或任务的软件模块,可以类似地实现本发明的实施例。所描述的软件模块可以包括脚本、批处理,或其他可执行文件,并可以存储在机器可读或计算机可读的介质上。如此,模块可以存储在计算机系统存储器内,配置数据处理或计算机系统执行软件模块的一个或多个功能。其他新的以及各种机器或计算机可读的存储介质都可以用来存储这里所讨论的模块。
虽然显示和描述了本发明的特定实施例,但是,对于那些本领域技术人员显而易见的是,基于这里的原理,在不偏离本发明以及其广泛的方面的情况,可以作出更改和修改。因此,所附的权利要求将包含在它们的范围内,所有这样的更改和修改都将在本发明的正确的精神和范围内,本发明的实施例只由所附的权利要求的范围加以限制,在权利要求书中给出了对各个方面的等效物的认定。
Claims (14)
1.一种方法,包括:
通过主数据存储设备的第一通信端口接收输入/输出(I/O)操作请求,其中,所述主数据存储设备包括顺序存取存储设备;
利用所述主数据存储设备来处理所述I/O操作请求;以及
通过所述主数据存储设备的第二通信端口,基本上与所述处理同时向辅助数据存储设备重新传输所述I/O操作请求。
2.根据权利要求1所述的方法,其中
所述主数据存储设备包括第一磁带数据存储设备,所述辅助数据存储设备包括第二磁带数据存储设备,所述接收包括接收来自主机数据处理系统的所述I/O操作请求,以及
利用所述主机数据处理系统,为I/O操作保留所述第二磁带数据存储设备。
3.根据权利要求1所述的方法,其中
所述主数据存储设备包括第一磁带数据存储设备,所述辅助数据存储设备包括第二磁带数据存储设备,以及
利用所述第一磁带数据存储设备,为I/O操作保留所述第二磁带数据存储设备。
4.根据权利要求1所述的方法,其中
所述辅助数据存储设备包括服务器数据处理系统。
5.根据权利要求1所述的方法,其中
所述辅助数据存储设备包括固定磁盘、直接存取存储驱动器。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,所述重新传输包括:
对与所述I/O操作请求关联的数据进行编码;以及
响应所述编码,重新传输与所述I/O操作请求关联的所述数据。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述编码操作至少包括下列之一:对与所述I/O操作关联的所述数据进行压缩和对与所述I/O操作关联的所述数据进行加密。
8.一种设备,包括:
用于通过主数据存储设备的第一通信端口接收输入/输出(I/O)操作请求的装置,其中,所述主数据存储设备包括顺序存取存储设备;
利用所述主数据存储设备处理所述I/O操作请求,以及通过所述主数据存储设备的第二通信端口,基本上同时向辅助数据存储设备重新传输所述I/O操作请求的装置。
9.根据权利要求8所述的设备,其中
所述主数据存储设备包括第一磁带数据存储设备,所述辅助数据存储设备包括第二磁带数据存储设备,所述用于接收的装置包括用于接收来自主机数据处理系统的所述I/O操作请求的装置,以及
利用所述主机数据处理系统,为I/O操作保留所述第二磁带数据存储设备。
10.根据权利要求8所述的设备,其中
所述主数据存储设备包括第一磁带数据存储设备,所述辅助数据存储设备包括第二磁带数据存储设备,以及
利用所述第一磁带数据存储设备,为I/O操作保留所述第二磁带数据存储设备。
11.根据权利要求8所述的设备,其中
所述辅助数据存储设备包括服务器数据处理系统。
12.根据权利要求8所述的设备,其中
所述辅助数据存储设备包括固定磁盘、直接存取存储驱动器。
13.根据权利要求8所述的设备,其中,所述用于处理和重新传输的装置包括:
用于对与所述I/O操作请求关联的数据进行编码的装置;以及
用于响应对与所述I/O操作请求关联的所述数据的编码,重新传输与所述I/O操作请求关联的所述数据的装置。
14.根据权利要求13所述的设备,其中,所述用于编码的装置至少包括下列之一:用于对与所述I/O操作关联的所述数据进行压缩的装置和用于对与所述I/O操作关联的所述数据进行加密的装置。
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