CN101086717B - 存储瞬态信息的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于存储瞬态信息的方法、系统，该方法包括：响应于用于存储处理系统的当前瞬态信息的处理系统逻辑存储器空间的至少一个特征，在至少一个存储设备中定义第一逻辑存储空间；重复地在第一逻辑存储空间中与当前瞬态信息在处理系统逻辑存储器空间中的逻辑位置对应的逻辑位置上存储当前瞬态信息，以及在第二逻辑存储空间中存储先前的瞬态信息。

Description

存储瞬态信息的系统和方法
技术领域
本发明涉及存储瞬态(transient state)信息的方法、系统以及计算机程序产品。
背景技术
处理实体适用于对信息进行处理。它可包括处理系统(例如主计算机)或虚拟机等虚拟处理实体。处理实体还可包括处理系统的部分，例如系统中的单个过程或一组过程。
表示处理实体的瞬态的信息通常被安排在构成处理实体存储器空间的多个块中。
瞬态不包括与应用有关的信息、连接到处理系统或属于处理系统的易失性存储器单元的内容。
使用瞬态信息检查点(check-pointing)，可存储或恢复瞬态信息。检查点包括重复向存储设备发送不同时间点上的瞬态信息。
非增量检查点技术涉及在每个检查点迭代期间发送全部瞬态信息，而增量检查点涉及仅发送当前的瞬态信息与先前的瞬态信息之间的差别。
在很多情况下，需要恢复反映先前的时间点的瞬态的瞬态信息。这种特征可有助于高效率地克服检查点过程中或其他时间发生的故障。
对增量检查点系统的管理、特别是对有利于恢复瞬态信息的多个先前版本的增量检查点系统的管理是非常复杂的。
存在对提供这样的设备、计算机程序产品和方法的增加着的需求：该设备、计算机程序产品和方法将使信息的高效率恢复成为可能。
发明内容
一种用于存储瞬态信息的方法，该方法包括：响应于用于存储处理系统的当前瞬态信息的处理系统逻辑存储器空间的至少一个特征在至少一个存储设备中定义第一逻辑存储空间；重复地在第一逻辑存储空间中与当前瞬态信息在处理系统逻辑存储器空间中的逻辑位置对应的逻辑位置上存储当前的瞬态信息，以及在第二逻辑存储空间中存储先前的瞬态信息。
便利的是，第一与第二逻辑存储空间对应于所述至少一个存储设备上的单个物理存储空间。
便利的是，所述定义包括将第一逻辑存储空间定义为处理系统逻辑存储器空间的副本。
便利的是，当前的瞬态信息以及先前的瞬态信息的所述存储包括应用持续数据保护技术。
便利的是，所述定义包括定义包含多个块的第一逻辑存储空间。
便利的是，该方法包括：通过提供第一逻辑存储空间的内容，从存储空间检索当前的瞬态信息。
便利的是，该方法包括：从第二逻辑存储空间检索先前的瞬态信息。
便利的是，该方法包括：在第一逻辑存储空间上存储当前的状态信息，以及在第二逻辑存储空间中存储不同于当前的瞬态信息的、先前的瞬态信息。
便利的是，该方法包括：从第二逻辑存储器空间中检索不同于当前的瞬态信息的、先前的瞬态信息，以及从第一逻辑存储空间中检索等于对应的当前瞬态信息的、先前的瞬态信息。
本发明另一方面还提供一种用于存储瞬态信息的系统，该系统包括：响应于用于存储处理系统的当前瞬态信息的处理系统逻辑存储器空间的至少一个特征，在至少一个存储设备中定义第一逻辑存储空间的装置；重复地在所述第一逻辑存储空间中与所述当前瞬态信息在所述处理系统逻辑存储器空间中的逻辑位置对应的逻辑位置上存储当前的瞬态信息的装置；以及在第二逻辑存储空间中存储先前的瞬态信息的装置。
附图说明
结合附图，通过阅读下面的详细介绍将会更加充分地理解和领会本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明一实施例在三个典型检查点操作期间的第一逻辑存储空间(storage space)以及处理实体存储器(memory space)空间；
图2示出了根据本发明一实施例的处理系统与存储系统；以及
图3示出了根据本发明一实施例用于存储瞬态信息的方法。
具体实施方式
通过应用检查点与持续数据保护(CDP)技术的结合或检查点与快照(snapshot)的结合，对表示处理实体(虚拟或物理处理实体)的瞬态的瞬态信息进行存储和恢复。
CDP使能的存储设备具有这样的存储机制：其(对处理实体透明地)累积对存储设备所作更新的历史，并使得对过去版本的存储设备状态的访问成为可能。CDP使能的存储设备自主地组织数据的当前版本以及先前版本，并根据需要对到期的版本进行空间回收。
可使用非增量检查点或增量检查点技术将瞬态信息存储在存储设备中。CDP技术适用于组织先前(历史)版本的瞬态信息，并能可选地执行空间回收操作。
通过使用CDP存储设备的现有存储器管理能力，降低了检查点系统的复杂性。
便利的是，当前的瞬时信息被存储在与处理实体存储器空间类似的第一逻辑存储空间中。与当前的瞬态信息不匹配的、先前的瞬态信息将被存储在存储设备中的一个或多个其他逻辑存储空间中。
便利的是，第一逻辑存储空间与处理实体存储器空间具有基本相同的大小。第一逻辑存储空间是根据处理实体存储器空间的安排被安排的。便利的是，在第一逻辑存储空间中某个瞬态信息部分(例如瞬态信息块)的逻辑位置与其在处理实体存储器空间中的逻辑位置基本相同。
第一逻辑存储空间与处理实体存储器空间之间的这种一对一映射简化了当前瞬态信息的存储与恢复。处理实体的当前瞬态的恢复只需要检索从第一块开始的块的内容。
注意，上面提到的方法和系统也能使用应用这样的CDP方法的存储设备：所述方法不对历史上对设备所做的每一写操作进行维护。也可使用支持频繁快照的非CDP存储设备。快照取得越频繁，用于时间旅行(timetravel)的可用粒度越精细。
注意，为了最好地利用存储设备特征，检查点的频率应当低于CDP(或快照)的粒度。
为简化解释起见，下面的解释参照逻辑单元(LUN)组织的存储设备，但本发明在适当修正后适用于文件组织的存储设备，也适用于基于对象的存储设备。
逻辑单元包括多个固定大小的块。可通过使用逻辑单元标识符和逻辑单元内的偏移，来寻址块。
便利的是，第一逻辑存储空间可通过单个逻辑单元标识符寻址。不需要向每个先前版本的瞬态信息分派不同的逻辑单元标识符，因此减少了所需逻辑地址标识符的数量。
当将本方法应用于逻辑单元组织的存储器单元时，第一逻辑存储空间可以为专用逻辑单元。假设处理实体存储器空间以块安排，则每个瞬态信息存储块被检查点操作到专用逻辑单元中的对应块。一块可包括一个或多个块，或甚至包括一块的一部分。为了简化解释起见，假设一块包括一个块。
存储设备和/或处理实体能够跟踪不同的检查点操作的时间选择(timing)，因此使得给定时间点上的瞬态信息的恢复成为可能。这可涉及通知存储设备检查点操作已被执行(或正在执行)以及在处理实体上产生检查点时间选择数据结构。
图1示出了根据本发明一实施例在三个示例性检查点操作期间的第一逻辑存储空间21和处理实体存储器空间25。
第一逻辑存储空间21包括被表示为B_1-B_G的G个块。处理实体存储器空间25包括被表示为B_1′-B_G′的G个块。
假设这三个检查点操作发生在时刻T1-T3。在T1时，处理实体存储器空间25的全部内容被发送到第一逻辑存储空间21。第一逻辑存储空间21中的块B_1-B_G的相对位置与处理实体存储器空间25中B_1′-B_G′的相对位置相同。
在T1与T2之间，块B_2′与B_3′被改变。在T2时，这些块将被发送到第一逻辑存储空间21中的对应块B_2与B_3。
使用第一存储设备-例如图2的第一存储设备111-内置的CDP能力，将B_2与B_3的先前版本(表示为B_2′(T1)与B_3′(T1))存储在第一存储设备111的其他存储空间中。这些先前的版本与时间戳T1相关联。
在T2与T3之间，块B_1′、B_3′与B_G′被改变。在T3时，这些块将被发送到对应块B_1、B_3与B_G。
使用第一存储设备111内置的CDP能力，将B_1′、B_3′与B_G′的先前版本存储在第一存储设备111的其他逻辑存储空间中。这些先前的版本与时间戳T2相关联。
因此，在T3时，有两个版本的B_1(B_1与B_1(T2))、两个版本的B_2(B_2与B_2(T1))、两个版本的B_G(B_G与B_G(T2))、三个版本的B_3(B_3、B_3(T1)与B_3(T2))。
恢复处理实体的当前瞬态(T3时的状态)将涉及检索块B_1-B_G的内容。恢复处理实体先前的瞬态将涉及检索存储在存储设备111的一个或多个其他逻辑存储空间中的较老版本的各块。
存储在第一逻辑存储空间21中的瞬态信息构成瞬态信息在T1时的像(image)。使用先前的瞬态信息，第一存储设备111能提供瞬时信息在一个或多个先前时间点上的的视图(view)。注意，能够生成这些像的视图。视图可以是可写的，且增量检查点过程也可被应用于该视图。
根据本发明一实施例，存储设备或甚至是处理系统可存储多个处理实体的瞬态信息的像。
根据本发明的另一实施例，瞬态信息在某个时间点上的像可被复制并存储在多个存储设备和/或处理系统中。
图2示出了根据本发明一实施例的处理系统10和存储系统100。
虚拟机-例如虚拟机44与54-将操作系统从用于执行操作系统的计算机平台隔离开。在虚拟机内部运行的操作系统可由不同的计算机平台执行。
单个计算机平台可并行支持多个虚拟机。这种计算机平台通常被称为逻辑分区的平台。为每个操作系统或操作系统实例分配计算机平台的不重叠子集。
典型地，多个虚拟机由管理程序(hypervisor)-例如管理程序31一控制。管理程序31可管理和强制实施分区保护边界。参见例如Dawking等人的美国专利6839892，该发明并入此处作为参考。
为简化解释起见，图2示出了两个虚拟机和两组诸如处理器、内存单元与IO适配器等硬件部件。注意，同样类型的硬件部件的数量可超过两个，且可并行运行的虚拟机的数量可超过两个。便利的是，虚拟机的数量与处理器的数量不同，但这并不是必需的。例如，单个处理器可支持多个虚拟机。
进一步注意，管理程序31是可选的，特别是在支持单个虚拟机的系统中。
本领域技术人员将会明了，本发明的实施例可适用于多种处理系统(包括分布式处理系统)和多种存储系统，而不脱离本发明的精神。处理系统可以为主计算机或服务器，但这不是必需的。处理系统与存储系统可彼此集成在一起、彼此位于远程、彼此直接或间接连接等等。
处理系统10包括硬件11、管理程序31和两个分区。第一分区包括第一操作系统42、第一虚拟机44和第一组应用46。第二分区包括第二操作系统52、第二虚拟机54和第二组应用56。
硬件11包括第一处理器12、第一内存单元14、第一输入输出(I/O)适配器16、第二处理器22、第二内存单元24以及第二输入输出(I/O)适配器26。第一处理器12、第一内存单元14和第一I/O适配器16彼此配合，并可独立于第二处理器22、第二内存单元24和第二I/O适配器26运行。
便利的是，管理程序31(也称为分区管理固件)适用于控制第一与第二分区对不同的硬件部件的使用。
例如，管理程序可使第一操作系统42(以及相应地使第一虚拟机44)能够使用第一处理器12、第一内存单元14以及第一I/O适配器16，而第二操作系统54使用第二处理器22、第二内存单元24以及第二I/O适配器26。
便利的是，管理程序31可控制存储操作或者可允许另一实体(例如一个虚拟机44与54)控制存储操作。控制可通过在不同部件之间发送控制信号和/或指令实现。
第一内存单元14存储反映第一虚拟机44的瞬态的瞬态信息。这种瞬态信息被安排在第一处理实体存储器空间144中。第一处理实体存储器空间144包括被表示为B1_1′-B1_K′的块。
第二内存单元24存储反映第二虚拟机54的瞬态的瞬态信息。这种瞬态信息被安排在第二处理实体存储器空间154中。第二处理实体存储器空间154包括被表示为B2_1′-B2_J′的块。
存储系统100存储两个处理实体(第一与第二虚拟机44与54)在多个时间点上的瞬态信息，并且还存储附加信息，例如与应用有关的信息。附加信息可在开始时被存储在处理系统100的持久性存储器中。
存储系统100包括第一存储控制器91、第一存储设备111、第二存储控制器92与第二存储设备112。第一存储控制器91控制到第一存储设备111的存储操作。第二存储控制器92控制到第二存储设备112的存储操作。
第一存储设备111存储瞬态信息，而第二存储设备112存储与应用有关的信息。
反映第一虚拟机的当前瞬态的当前瞬态信息被安排在第一逻辑存储空间244中。第一逻辑存储空间244包括被表示为B1_1-B1_K的块。这些块对应于第一处理实体存储器空间144中的块B_1′-B_K′。与第一虚拟机44的当前瞬态信息不同的、先前的瞬态信息被存储在其他的位置，例如，在第二逻辑存储空间146中。
反映第二虚拟机54的当前瞬态的当前瞬态信息被安排在第三逻辑存储空间254中。第三逻辑存储空间254包括被表示为B2_1-B2_J的块。这些块对应于第二处理实体存储器空间154中的块B_1′-B_J′。与第二虚拟机54的当前瞬态信息不同的、先前的瞬态信息被存储在其他的位置，例如，在第二逻辑存储空间146中。
注意，与多个虚拟机有关的瞬态信息可被存储在同一存储设备中，当前的瞬态信息可被存储在一个存储设备中，而先前的瞬态信息可被存储在另一存储设备中，瞬态信息和与应用有关的信息可被存储在同一存储设备之中，等等。
本领域技术人员将会明了，存储系统100的每个部件可包括多个硬件、固件和/或软件部件。例如，存储设备111与112中的每个存储设备可包括一个或多个磁带、一个或多个盘等等。
进一步注意，存储系统100可具有集中式或分布式体系结构。例如，一个或多个部件可通过网络和/或经由一个或多个中间部件相互连接。又例如，第一存储单元11可包括多个盘、磁带，这些盘/磁带中的一个或多个存储当前的瞬态信息，而其他的盘/磁带存储先前的瞬态信息以及可选地存储当前瞬态信息。
注意，附加信息的存储和瞬态信息的存储可同时执行，但这不是必需的。这些存储操作的时间选择应当以这样的方式发生：其使得能够同时恢复虚拟机的状态以及持久性存储器实体的内容。
存储操作可由管理程序31或虚拟机(44或54)中的一个发起或以其他方式控制。
本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或包含软件与硬件元素的实施例的形式。在一个实施例中，本发明在软件中实现，该软件包括但不限于固件、常驻软件、微代码等。
另外，本发明可采用可从计算机可用或计算机可读介质访问的计算机程序产品的形式，该程序产品提供由计算机或任何指令执行系统使用或与计算机或任何指令执行系统相关联地使用的程序代码。出于本说明的目的，计算机可用或计算机可读介质可以为任何可包含、存储、传送、传播或运送由指令执行系统、装置或设备所使用或与指令执行系统、装置或设备相关联地使用的该程序的装置。
该介质可以为电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统(或者装置或设备)或传播介质。计算机可读介质的示例包括半导体或固态存储器、磁带、可拆装计算机软盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和光盘。光盘的当前实例包括光盘只读存储器(CD-ROM)、可读写光盘(CD-R/W)以及DVD。
适于存储和/或执行程序代码的数据处理系统将包括通过系统总线直接或间接耦合到存储器元件的至少一个处理器。存储器元件可包括在程序代码实际执行期间使用的本地存储器、大容量存储器以及高速缓冲存储器，高速缓冲存储器提供至少某些程序代码的临时存储，以便减少执行期间必须从大容量存储器检索代码的次数。
输入/输出或I/O设备(包括但不限于键盘、显示器、指点设备等等)可直接或通过中间的I/O控制器耦合到系统。
网络适配器也可被耦合到系统，以便使数据处理系统能够通过中间的专用或公用网络耦合到其他数据处理系统或远程打印机或存储设备。调制解调器、线缆调制解调器和以太网卡仅仅是几个当前可用的网络适配器类型。
图3示出了根据本发明一实施例用于存储瞬态信息的方法300。
该方法开始于阶段320，该阶段响应于用于存储处理系统的当前瞬态信息的处理系统逻辑存储器空间的至少一个特征，在存储设备中定义第一逻辑存储空间。该特征可包括处理系统逻辑存储器空间的大小，其持续性(continuance)，跨处理系统逻辑存储器空间的地址范围等等。
便利的是，阶段320包括将第一逻辑存储空间定义为处理系统逻辑存储器空间的副本。
便利的是，阶段320包括将第一逻辑存储空间定义为包括多个块。
阶段320之后是阶段330，该阶段将当前的瞬态信息存储在第一逻辑存储空间中与当前瞬态信息在处理系统逻辑存储器空间中的位置逻辑上相对应的位置上，并在存储设备中的其他逻辑存储空间中存储先前的瞬态信息。根据本发明一实施例，阶段320包括在其他逻辑存储空间中存储与当前瞬态信息不同的、先前的瞬态信息，但这不是必需的。例如，等于对应的当前瞬态信息的、先前的瞬态信息可被存储在第一逻辑存储空间中以及存储在一个或多个其他的逻辑存储空间中。
便利的是，阶段320包括应用持续数据保护技术。
便利的是，阶段320包括向存储设备发送与先前瞬态信息不同的、当前的瞬态信息。
阶段330之后是判定何时重复阶段330的阶段340，便利的是，这种判断根据预定义的存储策略。该存储策略可包括阶段330的多次和/或频繁重复。
方法300可进一步包括恢复瞬时信息的阶段350。如果当前的瞬时信息被恢复，则阶段350包括通过提供第一逻辑存储空间的内容从存储设备检索当前瞬态信息。
恢复可在故障后、响应于请求或响应于另一事件发生。如果所存储的信息使得能够恢复多个时间点上的状态，则这种恢复包括在多个可能的时间点中选择一时间点。
注意，还原操作(请求更新当前瞬态信息以反映先前时间点上的瞬态)可涉及用先前存储在另一逻辑存储空间中的瞬态信息替换第一逻辑空间中的瞬态信息。因此，先前的瞬态信息可成为当前的瞬态信息，而当前的瞬态信息可成为先前的瞬态信息。
本领域技术人员可以想到此处所述内容的变化、修改以及其他实施方式，而不脱离如权利要求限定的本发明的精神和范围。
因此，本发明不是由前面的说明性介绍限定，而是由所附权利要求书的精神和范围限定。

Claims (18)

1.一种用于存储瞬态信息的方法，该方法包括：
响应于用于存储处理系统的当前瞬态信息的处理系统逻辑存储器空间的至少一个特征，在至少一个存储设备中定义第一逻辑存储空间；
重复地在所述第一逻辑存储空间中与所述当前瞬态信息在所述处理系统逻辑存储器空间中的逻辑位置对应的逻辑位置上存储当前的瞬态信息；以及
在第二逻辑存储空间中存储先前的瞬态信息。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述第一与第二逻辑存储空间对应于所述至少一个存储设备上的单个物理存储空间。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述定义包括将所述第一逻辑存储空间定义为所述处理系统逻辑存储器空间的副本。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述当前瞬态信息以及所述先前瞬态信息的所述存储包括应用持续数据保护(CDP)技术。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述定义包括定义包含多个块的第一逻辑存储空间。
6.根据权利要求1的方法，还包括通过提供所述第一逻辑存储空间的内容从所述存储设备检索当前的瞬态信息。
7.根据权利要求1的方法，还包括从所述第二逻辑存储空间检索先前的瞬态信息。
8.根据权利要求1的方法，其中，所述存储包括在所述第一逻辑存储空间上存储当前瞬态信息以及在所述第二逻辑存储空间中存储不同于所述当前瞬态信息的、先前的瞬态信息。
9.根据权利要求7的方法，还包括：从所述第二逻辑存储空间检索与当前瞬态信息不同的、先前的瞬态信息，以及从所述第一逻辑存储空间检索等于对应的当前瞬态信息的、先前的瞬态信息。
10.一种用于存储瞬态信息的系统，该系统包括：
响应于用于存储处理系统的当前瞬态信息的处理系统逻辑存储器空间的至少一个特征，在至少一个存储设备中定义第一逻辑存储空间的装置；
重复地在所述第一逻辑存储空间中与所述当前瞬态信息在所述处理系统逻辑存储器空间中的逻辑位置对应的逻辑位置上存储当前的瞬态信息的装置；以及
在第二逻辑存储空间中存储先前的瞬态信息的装置。
11.根据权利要求10的系统，其中，所述第一与第二逻辑存储空间对应于所述至少一个存储设备上的单个物理存储空间。
12.根据权利要求10的系统，其中，所述定义包括将所述第一逻辑存储空间定义为所述处理系统逻辑存储器空间的副本。
13.根据权利要求10的系统，其中，所述当前瞬态信息以及所述先前瞬态信息的所述存储包括应用持续数据保护(CDP)技术。
14.根据权利要求10的系统，其中，所述定义包括定义包含多个块的第一逻辑存储空间。
15.根据权利要求10的系统，还包括通过提供所述第一逻辑存储空间的内容从所述存储设备检索当前的瞬态信息的装置。
16.根据权利要求10的系统，还包括从所述第二逻辑存储空间检索先前的瞬态信息的装置。
17.根据权利要求10的系统，其中，所述存储包括在所述第一逻辑存储空间上存储当前瞬态信息以及在所述第二逻辑存储空间中存储不同于所述当前瞬态信息的、先前的瞬态信息。
18.根据权利要求16的系统，还包括：从所述第二逻辑存储空间检索与当前瞬态信息不同的、先前的瞬态信息，以及从所述第一逻辑存储空间检索等于对应的当前瞬态信息的、先前的瞬态信息的装置。
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