CN101542483B - 用于数据存储系统中的资源回收的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于管理数据存储系统中的资源回收的装置，包括：卷删除元数据记录器，用于记录一个或多个被删除的卷的元数据；策略引擎，响应于预定策略规则来将所述策略规则应用于所述元数据，并且，所述策略引擎启动针对所述一个或多个被删除的卷的、策略控制的数据存储空间回收。卷回收器响 应于该策略引擎，用于从该一个或多个被删除的卷回收数据存储空间；并且，资源分配器分配该数据存储空间。

Description

用于数据存储系统中的资源回收的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于管理设备控制器的技术，更具体地，涉及管理数据存储系统中的资源回收(reclamation)(或“提取(scavenging)”)的技术。
背景技术
许多文件系统和存储子系统提供了恢复被删除的文件的工具。其简单示例是Microsoft
Figure G2007800435270D00011
Windows
Figure G2007800435270D00012
操作系统的回收站(Recycle Bin)，其中，如果用户意外地删除文件，则他们可以去回收站，列出被删除的文件，然后选择他们想要恢复的文件(Microsoft和Windows是美国和其它地方的微软公司的商标或注册商标)。随后，使得所述文件再次对用户可用。在此情形下，回收站将逐渐装满，并且，系统上的空闲空间将最终被耗尽。如今，Windows监控空闲空间，并且在一些情况下向管理员提供随着“你即将耗尽空间-你想清空回收站以产生更多空间吗”行的提示-管理者必须明确接受其以释放空间。
当扩展此概念至虚拟化存储环境时，卷被保存在回收池(Recycle Pool)中，并且在某点(at some point)，空闲区域(extent)耗尽。当这发生时，新卷的创建将失败，并且，用户必须手动选择从回收池永久删除哪些卷以释放区域。在完成此之后，他们可以再尝试卷创建命令，并且，如果现在足够的区域是空闲的，则该命令将是成功的。
可以在虚拟化存储环境中创建新近分配的卷。当它们被创建时，它们没有被分配物理区域。对未分配的区域的主机写入(host write)使系统动态地分配物理区域。对未分配的区域的主机读取(host read)必须返回全零。为了确保主机写入总能够被兑现(honour)，系统需要保持被置零的未分配的区域(已被清除了数据的区域)池可用。如果该池要变空，则系统将不能分配用于写入的区域，并且，将不得不失败返回至主机，并使得新近分配卷离线(offline)。在此情况下，用户没有机会进入并从回收站手动删除卷以释放区域。在具有许多管理员并且无单个控制点的大型系统中，这种手动干预也是不可接受的。
发明内容
因此，在第一方面，本发明提供了用于管理数据存储系统中的资源回收的装置，包括：卷删除元数据记录器，用于记录一个或多个被删除的卷的元数据；策略引擎，其响应于预定策略规则来将所述策略规则应用于所述元数据；并且，所述策略引擎启动针对一个或多个被删除的卷的、策略控制的数据存储空间回收。
该装置还可以优选地包括：响应于所述策略引擎的卷回收器，用于从所述一个或多个删除的卷回收数据存储空间；以及资源分配器，用于分配所述数据存储空间。
优选地，将所述一个或多个被删除的卷标记为：被删除但可用于恢复。
优选地，所述资源分配器分配所述数据存储空间以满足最小需求。
优选地，所述最小需求包括针对可用的置零区域的最小需求。
优选地，针对可用的置零区域的所述最小需求包括满足新近分配的存储卷的需要的最小需求。
优选地，所述预定策略规则是用户可指定的。
优选地，所述元数据包括所述被删除的卷的特性的表示。
优选地，所述元数据包括所述被删除的卷的删除原因的表示。
优选地，根据所述被删除的卷的删除原因，所述预定的策略规则是优选的。
在第二方面，本发明提供了管理数据存储系统中的资源回收的方法或逻辑布置(arragement)，包括：由卷删除元数据记录器来记录一个或多个被删除的卷的元数据；响应于预定策略规则，将所述策略规则应用于所述元数据；并且，启动针对所述一个或多个被删除的卷的、策略控制的数据存储空间回收。
该方面还可以优选地包括：响应于所述启动步骤，从所述一个或多个被删除的卷回收数据存储空间；并且，分配所述数据存储空间。
优选地，将所述一个或多个被删除的卷标记为：被删除、但可用于恢复。
优选地，所述分配步骤分配所述数据存储空间以满足最小需求。
优选地，所述最小需求包括针对可用的置零区域的最小需求。
优选地，针对可用的置零区域的所述最小需求包括满足新近分配的存储卷的需要的最小需求。
优选地，所述预定的策略规则是用户可指定的。
优选地，所述元数据包括所述被删除的卷的特性的表示。
优选地，所述元数据包括所述被删除的卷的删除原因的表示。
优选地，根据所述被删除的卷的删除原因，所述预定的策略规则是优选的。
在第三方面，提供了在其上具有功能数据的数据载体，所述功能数据包括功能计算机数据结构，当将所述功能计算机数据结构载入计算机系统并从而在其上操作时，所述功能计算机数据结构使得所述计算机系统能够执行根据第二方面的方法的所有步骤。
在第四方面，提供了计算机程序，包括计算机程序代码，当将所述计算机程序代码载入计算机系统并在其上执行所述计算机程序代码时，所述计算机程序代码使得所述计算机系统能够执行根据第二方面的方法的所有步骤。
因此，在本发明的优选实施例最广泛的方面，它们预期有利的技术框架，其用于通过定义用于从回收池自动提取区域的策略来维持系统中的未分配的、和置零的未分配的区域的适当等级。当未分配的区域或置零的未分配的区域的数量达到特定阈值时，策略规则定义自动删除回收池中的哪些卷。当在系统内存在作为整体的可用区域时，这将确保新近分配卷可以继续处理主机写入以及分配新区域，而不需要手动干预。
附图说明
现在将参考附图，通过仅使用示例来描述本发明的优选实施例。在所述附图中：
图1以示意的形式示出了根据本发明的优选实施例的装置、或装置的布置；
图2示出了根据资源提取中的第一阶段的数据结构；
图3示出了根据资源提取中的第二阶段的数据结构；
图4以流程图的形式示出了一种方法或一种逻辑布置，其中可以实施根据本发明的优选实施例的操作方法。
具体实施方式
在其中可以创建新近分配的卷的数据存储系统中，实施本发明的优选实施例。新近分配的卷在它们创建时是不具有与它们相关联的潜在真实存储区域的卷。在需要时，即，当发生对新近分配的卷的写入时，系统随后提供真实存储区域。然而，本领域的普通技术人员之一将清楚：还可以将该优选的示例性实施例所说明的发明概念应用于其它数据存储系统中，例如在其中可以预期数据存储的及时或按需提供的任何数据存储系统。
在数据处理的过程期间，已在使用中的卷可能变为冗余的，从而可以将其返回至回收池，准备或手动选择其用于重新使用、或在必要时将其置回为使用中。例如，如果使该卷变为冗余的动作失败，则后者会发生。在已知技术中，如果需要更多的存储空间，则存在手动干预的需要，来从回收池选择要被永久删除的卷，并将其返回至系统使用，例如，以满足新近分配的卷对区域的请求。
在图1中，以示意的形式示出了根据本发明的优选实施例的装置的布置。在图1中，可操作地将控制装置100连接至一个或多个活动卷112、一个或多个被删除的卷116、以及用于置零的区域114和未分配的区域118的存储空间。控制装置100包括策略规则导出器(deriver)102，用于基于一个或多个策略输入因素导出一个或多个策略规则，并且用于向策略规则引擎104提供所导出的策略规则。可操作地将策略规则引擎104耦接至删除记录器110，所述删除记录器110记录与被删除的卷116相关的元数据。此外，可操作地将策略规则引擎104耦接至区域分配器106，从而当需要一个或多个区域以满足针对活动卷112的空间的需求(该动作将耗尽预定阈值以下的置零区域114的数量)时，策略规则引擎104将所导出的策略规则应用于来自删除记录器110的元数据。策略规则引擎随后启动卷回收器108的动作，以便从被删除的卷116回收一个或多个区域，并且从被删除的卷116向置零区域114提供令人满意的数量的区域。随后，可以将其余的当前不需要的区域置于未分配的区域118，以便将来使用。
因此，本发明的优选实施例以装置或装置的布置的形式有利地解决了提供用于管理数据存储系统中的资源回收(或“提取”)的技术框架的问题。
在本发明的优选实施例中，当把卷移动至回收池时，记录它们的“删除特性”。这些特性的示例可以是删除该卷的时间或删除其的原因(例如，数据迁移、缩减(shrink)或删除卷)。然后，可以在如下的策略规则的规范中连同该卷的原始特性(例如，卷大小或卷类型)一起使用这些特性：
先进先出-回收池中具有最早删除日期或时间的卷是其区域被最先使用的卷。
卷缩减先用(Volume Shrink Used First)-最先使用作为卷缩减的结果而被置于回收池中的区域。
带区卷先用-最先使用回收池中的、来自带区(Striped)卷的区域。
计算领域中的普通技术人员之一将清楚：可以使用其它的特性来定义更加复杂的规则。
使用这些规则来定义策略，以指定如何从回收池回收(或“提取”)区域。例如，在具有新近分配卷的系统中，可以定义阈值，所述阈值确保维持置零的未分配的区域池，其包含针对系统中的每个新近分配卷的至少2个区域。为了维持此池，例如，根据策略规则“带区卷先用”(“先进先出”跟随其后)，可以从回收池提取区域。在图2中，通过举例图示了这样的布置。
在图2中，示出了两个新近分配卷(卷4和卷7)。所图示的实施例的示例性提取阈值定义了：在置零的未分配池中必定存在至少2*2区域，并且，该池当前包含4个区域。如果随后发生需要分配卷7的首个区域的写入I/O，则系统将从置零的未分配的池分配区域。当在置零的未分配的池中不存在区域时，将需要应用示例性提取策略规则：
带区卷先用-在回收池中存在2个带区型的卷-旧卷1和旧卷11；以及
先进先出-在这2个卷中，在1:00am删除了卷11，因此其为被删除的首个卷，从而其是要被提取的卷。
随着该策略规则的应用、以及将提取的区域置零，该系统将呈现为如图3中所图示的那样。已经将来自所提取的卷的一个区域置零，并且将其添加到置零的未分配的池以满足该策略规则。已经将来自所提取的卷的其它区域添加至未分配的池。
如本领域的普通技术人员之一所清楚的，这样的系统可具有缺省的策略规则，或者，可以允许用户例如在配置系统时、或在任何其它时间，根据用户需求和优先级来定义策略规则。
图4以流程图的形式示出了根据本发明的优选实施例的一般处理流程。
在图4中，该方法在开始步骤400开始。在步骤402，需要区域来满足针对置零区域的需求，所述置零区域用于由一个或多个新近分配的活动卷使用。在测试步骤404，该系统确定置零的池中是否存在足够的区域来满足该需要、并维持用于由新近分配的卷使用的置零区域的所需要的阈值水平。如果测试步骤404返回肯定的结果，则在步骤406，由区域分配器分配该区域，并且该处理在结束步骤420结束。如果该测试步骤返回否定的结果，则在测试步骤408，确定在回收池中是否存在可以从其回收区域的卷。如果测试步骤408返回否定的结果，则存储系统必须在步骤410失败返回至主机，并且该处理在结束步骤420结束。如果测试步骤408返回肯定的结果，则在步骤412，检索(retrieve)策略规则，并且，在步骤414，将所述策略规则应用于由删除记录器存储的与回收池卷有关的元数据。在步骤416，由卷回收器回收策略选择的卷，并且，在步骤418，将满足需求的来自该卷的一个或多个区域置零。可以使任何不需要的区域为未置零，用于将来使用。在步骤406，由区域分配器分配所需要的一个或多个区域，并且，该处理在结束步骤420结束。
因此，本发明的优选实施例以方法或逻辑布置的形式有利地解决了提供用于管理数据存储系统中的资源回收(或“提取”)的技术框架的问题。
本领域的普通技术人员之一将清楚：可以在包括被布置以执行该方法的步骤的逻辑单元的一个逻辑装置或多个逻辑装置中，适当地并有用地实施本发明的优选实施例的方法的全部或部分，并且，这种逻辑单元可以包括硬件部件、固件部件、或它们的组合。
本领域的技术人员之一将同样清楚：可以在包括用以执行该方法步骤的逻辑单元的逻辑装置中，适当地实施根据本发明的优选实施例的逻辑布置的全部或部分，并且，这种逻辑单元可以包括这样的部件，例如，在可编程逻辑阵列或专用集成电路中的逻辑门。还可以在使能单元中实施这种逻辑布置，所述使能单元用于在使用例如虚拟硬件描述语言的阵列或电路中暂时或永久地建立逻辑结构，其中，可以使用固定的或可传送的承载介质来存储和传送所述虚拟硬件描述语言。
应当理解，还可以适当地在运行在一个或多个处理器(未在图中示出)上的软件中完全或部分地进行上述方法和布置，并且，可以以例如磁盘或光盘等的任何合适的数据载体(图中也未示出)上承载的一个或多个计算机程序单元的形式提供该软件。用于数据传送的信道同样可以包括所有描述的存储介质、以及例如有线或无线信号承载介质的信号承载介质。
还可以将本发明适当地实施为用于对计算机系统使用的计算机程序产物。这种实施可以包括一系列计算机可读指令，所述指令或者固定于例如计算机可读介质(诸如磁盘、CD-ROM、ROM或硬盘)的有形介质上，或者可以或通过包括但不限于光或类似的通信线路的有形介质，或无形地使用包括但不限于微波、红外或其它传送技术的无线技术，经由调制解调器或其它接口设备传送至计算机系统。该计算机可读指令系列实现这里先前描述的功能的全部或部分。
本领域的技术人员将理解，可以以用于对多种计算机体系结构或操作系统使用的大量编程语言来写入这种计算机可读指令。此外，当前或未来可以使用包括但不限于半导体、磁或光的任何存储技术来存储这种指令；或者，当前或未来可以使用包括但不限于光、红外或微波的任何通信技术来传送这种指令。人们预期：可以发布这种计算机程序产物为具有所附打印的或电子文档的可移除介质，例如，例如在系统ROM或硬盘上对计算机系统预加载的紧缩包装的(shrink-wrapped)软件；或者可以通过例如因特网或万维网的网络，从服务器或电子公告栏发布这种计算机程序产物。
作为选择，可以以计算机实施的部署服务器的方法的形式，实现本发明的优选实施例，其中，所述方法包括部署计算机程序代码的步骤，当将所述计算机程序代码部署到计算机基础结构(infrastructure)中并在其上执行所述计算机程序代码时，所述计算机程序代码可操作以使得所述计算机系统执行该方法的所有步骤。
本领域的一个技术人员将清楚，在不背离本发明的范围的情况下，可以对前述示例性实施例进行多种改进和修改。

Claims (10)

1.一种用于管理数据存储系统中的资源回收的装置，包括：
卷删除元数据记录器，用于记录一个或多个被删除的卷的元数据；
策略引擎，响应于预定策略规则，将所述策略规则应用于所述元数据；并且，
所述策略引擎启动针对所述一个或多个被删除的卷的、策略控制的数据存储空间回收；
响应于所述策略引擎的卷回收器，用于从所述一个或多个被删除的卷回收数据存储空间；以及
资源分配器，用于分配所述数据存储空间；
并且，其中，所述资源分配器分配所述数据存储空间，以满足针对可用的置零区域的最小需求；
并且，其中，针对可用的置零区域的所述最小需求包括：满足新近分配的存储卷的需要的最小需求。
2.如权利要求1所述的装置，其中，将所述一个或多个被删除的卷标记为：被删除、但用于恢复。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中，所述预定策略规则是用户指定的。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述元数据包括：所述被删除的卷的特性的表示。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述元数据包括：所述被删除的卷的删除原因的表示。
6.一种用于管理数据存储系统中的资源回收的方法，包括：
由卷删除元数据记录器记录一个或多个被删除的卷的元数据；
响应于预定策略规则，将所述策略规则应用于所述元数据；以及
启动针对所述一个或多个被删除的卷的、策略控制的数据存储空间回收；
并且，该方法还包括：
响应于所述启动的步骤，从所述一个或多个被删除的卷回收数据存储空间；以及
分配所述数据存储空间；
并且，其中，所述分配的步骤分配所述数据存储空间，以满足针对可用的置零区域的最小需求；
并且，其中，针对可用的置零区域的所述最小需求包括：满足新近分配的存储卷的需要的最小需求。
7.如权利要求6所述的方法，其中，将所述一个或多个被删除的卷标记为：被删除、但用于恢复。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中，所述预定的策略规则是用户指定的。
9.如权利要求6所述的方法，其中，所述元数据包括：所述被删除的卷的特性的表示。
10.如权利要求6所述的方法，其中，所述元数据包括：所述被删除的卷的删除原因的表示。
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