CN101647017A - 改进的顺序介质回收和复制 - Google Patents
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Abstract
通常在不再需要顺序访问卷的数据的各部分并且卷的未使用部分超过阈值之后，执行顺序介质回收。通过使用体现为稀疏文件的顺序访问盘卷(例如虚拟带库(VTL)的卷)来提供改进的顺序介质回收。通过将稀疏文件的包含不再需要的对象的区域置空来完成卷中存储的对象的回收。还提供一种复制方法，其中在复制期间使用与稀疏文件中存储的对象有关的信息(例如偏移和长度)，以使得目标卷(实现为稀疏文件)的正确部分能够被置空以匹配源卷(同样实现为稀疏文件)。
Description
技术领域
概括地说，本发明涉及数据存储管理。更具体地，本发明涉及回收顺序存储介质，例如虚拟带。
背景技术
顺序介质回收是当不再需要顺序介质上存储的数据的各部分之后在介质上回收空间的处理。为其执行此处理的最常用类型的顺序介质是磁带。存储管理系统可通过将仍旧需要的数据从一个顺序介质卷复制到新卷来执行用以回收空间的称为“回收”或“循环”的操作，从而可以回收或重用源卷。典型地，在顺序卷充满并且卷上的可用数据下降到通常由产品用户或管理员建立的指定阈值以下之后，执行该操作。典型地，由于需要在数据库中更新在新卷上的数据位置，所以除了数据移动之外，该操作需要大量的数据库更新操作，从而可在以后恢复或检索操作需要时定位数据。
在某些存储管理系统中，当管理策略(例如保留或版本控制策略)指示不应再保留数据时，在顺序介质上存储的备份或档案数据到期。由于多个文件被顺序地存储在介质上并且每个文件可在不同的时间到期，所以随时间的流逝不再需要在介质上存储的数据的片段。在数据对象过期时，存储管理服务器可通过移除对存储数据对象的位置的引用来逻辑地删除该数据对象。这种数据对象的过期以及出于其他原因的数据对象删除导致存储卷中逐渐形成逻辑空位。这种逻辑空位是由不再需要的对象占用的空间。由于顺序介质允许附加数据，但是不允许介质的内部扇区被重写，所以逻辑空位不能够被重用，除非从开始位置对介质进行重写。
图1至3示出顺序介质回收。在图1中，使用第一存储卷105.1来存储一系列标记为对象A至F110的数据对象。在图中没有示出控制对存储卷进行读和写操作的存储管理服务器。这些数据对象110被顺序地存储在存储卷上。图1示出在最后数据对象110之后剩余有可用部分115。为了图示的目的，元素120表示最后数据对象的结尾的位置，并由此是可用部分115的开始。
图2示出与图1相比在更晚的时刻的同一存储卷。在中间时间内，数据对象G至M被附加至卷，并且因为删除了对象B、E、G、J和L，所以引入了逻辑空位205。例如，由于保留策略或版本控制策略可删除数据对象。虽然逻辑空位在图2中显示为没有数据，但是这只是出于示例性目的。传统地，当移除数据对象时，其仅被逻辑删除，从而产生逻辑空位。可通过在存储管理服务器数据库中移除对数据对象的引用来完成该操作。
图3示出新的存储卷105.2，其通过图2的第一存储卷105.1的物理回收来创建。通过将第一存储卷105.1上存储的剩余数据对象110顺序写入该第二存储卷，将回收逻辑空位205，并因此第二存储卷105.2的可用部分115大于第一存储卷的可用部分。在回收之后，先前在图2中所示的第一存储卷上的数据对象现在被存储在图3所示的第二存储卷上。这使得第一存储卷能够被重用，其中从带的开始对其再次写入数据对象。
上述物理回收处理利用了存储管理服务器的资源。例如，将数据对象从第一存储卷复制到第二存储卷需要服务器资源。作为另一实例，由于需要在数据库中更新新卷上的数据位置，所以回收典型地需要大量数据库更新操作，从而可在以后恢复或检索操作需要时定位数据。
发明内容
在一个实施例中，通过使用稀疏文件维护一组用于顺序访问盘卷的对象来实现回收顺序访问盘卷的方法。在该实施例中，通过计算区域数据(例如偏移和长度)以及通过使得稀疏文件中的对象区域为空而使用该区域数据移除对象，来回收不再需要的对象。
在另一实施例中，所述顺序访问盘卷是虚拟带库卷。在另一实施例中，由于对象过期或不再需要对象，所以该方法包括：接收回收对象的指令。在另一实施例中，当顺序访问盘卷满足回收阈值指示符时，触发对象从稀疏文件的移除。在另一实施例中，在从稀疏文件移除对象之后，使用与稀疏文件的大小相关的信息更新数据库。
本发明的其他实施例提供了将作为稀疏文件实现的源顺序访问盘卷复制到同样作为稀疏文件实现的目标顺序访问盘卷的方法。在一个实施例中，用于源卷的服务器向用于目标卷的服务器发送消息。用于目标卷的服务器解析该消息，以提取区域数据(例如偏移和长度)，该区域数据随后用于通过使得对象在稀疏文件中的区域为空而移除对象。在一个实施例中，目标和源文件是虚拟带库卷。
附图说明
图1是其上存储数据对象的存储卷的图形表示；
图2是来自图1的同一存储卷的图形表示，现在其示出某些逻辑空位；
图3是由图2中所示的卷的物理回收产生的第二存储卷的图形表示；
图4-1是示例性存储管理系统的框图；
图4-2是来自图4-1的系统的子集的框图，其示出虚拟带库系统可与存储库部件通信；
图5是本发明的一个实施例的流程图；
图6是在图2的存储卷的回收之前的逻辑示图以及对应数据库信息的表示；以及
图7示出都是稀疏文件的源和目标卷的复制操作。
具体实施方式
如图4-1和4-2所示，存储管理系统400可具有连接至存储管理服务器410的一组客户端405。服务器410包括处理器和存储器，例如随机存取存储器(RAM)。服务器410在存储器中存储的操作系统(例如z/
Mac
或其他操作系统)的控制下运行。服务器410优选地与数据库425通信。
本发明优选地可以是在计算机可用介质(例如盘)上存储的计算机程序产品，其中具有由存储管理服务器410(或其他类型的计算机)读取和执行的指令，使得服务器执行用以实现和使用本发明所必要的步骤。计算机程序或操作系统也可以在服务器的存储器上有形实现或通过网络访问。本发明也可以是用于执行实现或使用本发明所必要的步骤的方法。在另一实施例中，本发明可以是具有硬件或软件部件的系统。本领域普通技术人员可以认识到，在不脱离本发明范围的情况下可以对其实施例进行许多修改。关于本发明的各个实施例所讨论的特征可以被组合，并且不需要全部出现在一个实施例中。在使用流程图描述的实施例中，在不偏离本发明范围的情况下可对步骤进行组合或重新排序。
通过存储管理服务器410，该系统可管理数据对象从客户端405到存储库415的备份或归档。在一些实施例中，存储库415包括一组逻辑存储池420，每个存储池包含一个或多个逻辑或物理存储卷105。一旦在存储池420中存储了数据对象，则可将这些数据对象复制或重新定位到存储库415中的其他存储池。
本发明使用虚拟带库(VTL)。尽管VTL模拟带，但是通常将盘用作实际的存储介质。尽管使用盘，但是VTL保留带操作的语义。在图4-2中，虚拟带库系统440被示为与图4-1的存储库服务器部件415通信。
VTL系统440可包括与一个或多个VTL卷435通信的一个或多个VTL服务器430。存储库415中存储的数据可以通过VTL系统440被备份、归档或以其他方式移动至VTL卷435。在备选实施例中，VTL系统可以是存储库415的一部分，并且可以代替逻辑存储池420或存储卷105使用。
作为本发明的一部分，标记不再需要的VTL的盘存储的区域。在优选实施例中，本发明为此任务使用稀疏文件。这种稀疏文件使不再需要的VTL介质的区域置空。由于文件是稀疏的，所以保留仍有效的数据的偏移位置，并且不需要数据库更新来记录有效数据的新位置。此外，由于稀疏文件需要较少的盘空间，所以它们就好像将文件的正常部分复制到新卷或文件那样使用回收空间。由于用逻辑回收代替物理回收，所以本发明可增加回收的速度。尽管描述了稀疏文件，但是本领域普通技术人员可以理解，存在其他标记不再需要的VTL介质的区域的技术。
在已知由盘介质备份的顺序介质卷上执行回收的操作涉及识别卷的不再需要的区域(偏移和长度)。然后，此信息用于通过以下操作在卷(文件)中产生“孔”，即将该区域置空以使其成为由文件系统优化的稀疏文件，从而仅在盘上存储所需的区域。在逻辑上，卷(文件)大小保持相同，但是利用较少的物理盘空间。将不改变所需的剩余数据对象的偏移和长度，所以不需要数据库更新来记录新位置。此外，回收后的数据仍在同一逻辑卷(其存储在文件中)上，并且不必被复制到新的逻辑卷，所以再次地，不需要数据库更新。可支持本发明的VTL可用于减少数据库操作以及在虚拟带卷中回收不需要的空间所需的数据移动。
除了VTL之外，本发明的技术可用于在存储管理系统内直接支持的顺序访问盘卷中回收空间。顺序访问存储卷(例如在如IBM Tivoli存储管理器的产品中具有设备类型为’FILE’的那些卷)可实现为文件，所述文件具有由管理员指定的大小并被顺序填充(很像是带卷)。对于VTL中的带或带文件，需要回收文件以重用不需要的空间。然后，本发明可由存储管理系统直接使用并且不需要VTL。
本发明的其他实施例可应用于通过网络复制系统上的不同位置处的存储卷的配置。在这种环境下，由于在回收过程中源系统仅需传送应在其他系统中的目标卷上被置空的区域的偏移和长度，所以本发明的回收技术可大大降低网络上的数据传输。本领域普通技术人员可以理解，这种方案可需要源和目标系统之间的新的接口。
本发明的此方案优选地在数据库中记录顺序介质卷的逻辑大小和物理大小。物理大小可用于防止系统重复回收已经被回收的空间(例如已经在由稀疏文件备份的目标卷中形成孔)。可通过计算顺序访问卷中不再需要但尚未使用稀疏操作被置空的空间的数量来触发回收操作。当此可回收空间达到或超过某个阈值时，可以回收卷。
可通过在卷的末尾写入并具有已被逻辑删除的数据对象的顺序卷的实例解释本发明。考虑具有1GB逻辑大小和1GB物理大小的顺序卷。换句话说，顺序卷还不包含已被置空的空间。存储管理系统可确定仍需要卷中25％的空间。因此，不再需要75％的空间。通过本发明，存储管理系统可访问数据库，并计算卷中不再需要的区域的偏移和长度。然后，该信息可用于置空文件的区域，从而在卷中引入孔。在产生孔之后，卷的逻辑大小仍是1GB，但是物理大小仅为250MB。
在该实例中的随后回收操作可确定卷具有75％的空闲空间，这将指示需要回收卷。附加检查可检验卷的物理大小以确定已经回收75％的空间。这可指示不需要再次执行回收操作。由于通过本发明回收了卷，所以数据库优选地需要跟踪物理大小、逻辑大小和使用的空间，从而不会不必要地重复执行回收操作。随后如果存储管理系统确定现在卷有90％空闲并且物理大小小于逻辑大小的75％，则可再次进行回收以将物理大小减少到可能仅为100MB。
现在已解释了本发明的一个实例使用，现在转到图5，其是可在本发明中使用的处理的一个实施例的流程图。该处理可应用于存储库中的每个卷或任意卷。在处理的步骤510，计算卷上的由所需文件使用的空间。所需文件是没有到期、没有删除、版本没有过期等的那些文件。
在步骤515，确定卷是否适合回收。执行此操作的一个方法是将卷上使用的空间(来自步骤510)与卷的逻辑大小相比较。例如，做出该确定的一个公式可以是
如果卷适合回收，则处理可发现在卷上是否存在非稀疏的、未使用的空间(即，尚未被置空的未用空间)(步骤520)。执行此操作的一个方法是将卷上使用的空间与卷的物理大小相比较。如果使用的空间小于卷的物理大小，则卷具有还没有构成稀疏的空白空间。这可通过需要以下条件来确定，即在物理大小与已用空间之间的差大于某一固定值，或该差除以逻辑卷大小的比率大于某一阈值。
在图5所示的处理中，存在确定是否应回收空间的两个检查。第一步骤在步骤515，第二步骤在520。在其他实施例中，可执行不同检查和不同数目的检查。如果基于各种检查要回收空间，则可在步骤525计算孔区域。这里，计算要置空的每个区域(即每个孔)的偏移和长度。在步骤530，通过使得在步骤525中计算的区域置空，使得每个孔稀疏。优选地，由VTL系统440自身执行使得文件稀疏的处理，由此从服务器和存储库的剩余部分卸载操作。如先前所述，在不使用VTL的情况下能够实现本发明的一些实施例。本领域普通技术人员可以理解，本发明的范围覆盖含有和不含有VTL的实施例。
在步骤535，优选地使用卷的新物理大小更新数据库。这防止系统重复回收已被回收的空间。
图6以另一方式示出本发明。图6是在图2的存储卷的回收之前的逻辑视图605。图6还包括相应数据库信息610的表示。如图6所示，在存储卷上存储13个数据对象110。这些数据对象标记为A至M。数据库425存储每个数据对象的信息，包括对象偏移和对象长度。本领域普通技术人员可以理解，图6中所示的数据库信息假设实际上在盘上逻辑地、顺序地存储对象。实际上，VTL可将这些对象物理地、非顺序地存储在盘的各个扇区区域上。
图6示出模拟图2的存储卷的VTL卷605。在图6中，由于不再需要数据对象B、E、G、J和L，所以将它们移除。数据库信息610显示这些数据对象不再存在，从而对于先前的数据对象615在实际上产生“孔”。如果服务器410请求所移除的对象之一(例如对象B)，则VTL将返回0或另一指示符以指示数据对象不存在于系统上。如果数据对象按顺序排列在数据库中，则本发明可通过识别剩余数据对象之间的间隙来检测由先前数据对象引起的空位的偏移和长度。例如，本发明可检测数据对象A和C之间的间隙，因为A在偏移1000处结束，C直到偏移3000处才开始。在备选实施例中，可使用指示已经逻辑移除数据对象的标志来更新数据库。在另一实施例中，可更新数据库以显示0偏移和0长度的逻辑移除的数据对象。本领域普通技术人员可以理解，存在其他可用于识别与应置空区域对应的空位的技术。
本发明避免了在回收期间移动数据对象。此外，由于在回收期间不移动卷上的任何对象，所以不需要为剩余对象更新数据库记录。因此，通过使用本发明进行回收，本发明提供了增加回收速度和减少数据库更新的可能。
本发明不仅可用于回收，而且可用于复制。例如，图7示出2个VTL系统440，其一可包括源VTL卷705，在另一VTL系统上维护卷705的副本VTL卷710。作为副本，不时地复制该目标VTL卷710，以便其是源卷705的复制品。在本发明的一个实施例中，源VTL服务器430.1可向目标VTL服务器430.2发送消息715。该消息可包含与不再需要的区域相关的信息。该信息可以例如是每个不需要的区域的偏移和长度。然后，复制处理是目标VTL服务器430.2置空由消息715指示的目标稀疏文件710的区域的处理。这样，本发明可大大降低在复制处理期间在网络上传输的数据量。
在此描述了本发明的各个实施例，提供了用于顺序访问盘卷的回收方法以及用于源和目标顺序访问盘卷的复制方法。在某些讨论中，根据虚拟带库卷来讨论实施例。本领域普通技术人员可以理解，本发明适用于其他形式的顺序访问盘卷。例如，本发明也可以使用在如IBM Tivoli存储管理器等的产品中具有设备类型’FILE’的卷来实现。
在此所述和附图中所示的实施例包括多个方法和系统。本领域普通技术人员可以理解，本发明的范围延伸至对步骤重新排序或不同地实现步骤的方法。作为系统，本发明可作为在硬件或软件中创建的一系列部件实现。例如，本发明可使用计算部件、对象移除部件、接收器、评估器、更新器、复制消息、解析器等。基于具体实施方式和附图，本领域普通技术人员可以容易地创建同样可在随后权利要求中发现的这些部件。本领域普通技术人员可以理解，本发明也可以作为在计算机可读介质上存储的计算机程序来实现。在此描述的各个实施例都不应理解为将本发明仅限于所述步骤、部件和计算机代码，相反，所述实施例用作向本领域普通技术人员教导本发明概念的途径。
Claims (23)
1.一种回收顺序访问盘卷的系统，包括：
稀疏文件，其中存储用于顺序访问盘卷的多个对象；
计算部件，用于根据所述多个对象计算表示第一对象的区域数据；以及
对象移除部件，用于基于所述区域数据使得所述稀疏文件的区域为空。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述顺序访问盘卷是虚拟带库卷。
3.如权利要求1或2所述的系统，还包括：
接收器，用于接收回收所述第一对象的指令。
4.如权利要求1、2或3所述的系统，还包括：
评估器，用于确定所述顺序访问盘卷是否满足回收阈值指示符。
5.如权利要求1、2、3或4所述的系统，还包括：
更新器，用于基于所述第一对象从所述稀疏文件的移除来使用大小数据更新数据库。
6.一种复制系统，包括：
接收器，用于接收复制消息；
解析器，用于从所述复制消息解析区域数据，所述区域数据描述了实现为目标稀疏文件的目标顺序访问盘卷中的区域；以及
对象移除部件，用于基于所述区域数据使得所述目标稀疏文件的区域为空，以使得所述目标稀疏文件成为被实现为源稀疏文件的源顺序访问盘卷的副本。
7.如权利要求6所述的复制系统，其中所述源顺序访问盘卷和所述目标顺序访问盘卷是虚拟带库卷。
8.一种回收顺序访问盘卷的方法，包括：
维护其中存储用于顺序访问盘卷的多个对象的稀疏文件；
根据所述多个对象计算表示第一对象的区域数据；以及
通过基于所述区域数据使得所述稀疏文件的区域为空来移除所述第一对象。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述顺序访问盘卷是虚拟带库卷。
10.如权利要求8或9所述的方法，还包括：
接收回收所述第一对象的指令。
11.如权利要求8、9或10所述的方法，还包括：
确定所述顺序访问盘卷是否满足回收阈值指示符。
12.如权利要求8、9、10或11所述的方法，还包括：
基于所述第一对象从所述稀疏文件的移除来使用大小数据更新数据库。
13.一种复制方法，包括：
接收复制消息；
从所述复制消息解析区域数据，所述区域数据描述了实现为目标稀疏文件的目标顺序访问盘卷中的区域；以及
基于所述区域数据使得所述目标稀疏文件的区域为空，以使得所述目标稀疏文件成为被实现为源稀疏文件的源顺序访问盘卷的副本。
14.如权利要求13所述的复制方法，其中所述源顺序访问盘卷和所述目标顺序访问盘卷是虚拟带库卷。
15.一种回收顺序访问盘介质的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括具有计算机可读程序的计算机可用介质，其中在计算机上执行时，所述计算机可读程序使得计算机执行以下步骤：
维护其中存储用于顺序访问盘卷的多个对象的稀疏文件；
根据所述多个对象计算表示第一对象的区域数据；以及
通过基于所述区域数据使得所述稀疏文件的区域为空来移除所述第一对象。
16.如权利要求15所述的计算机程序产品，其中所述顺序访问盘卷是虚拟带库卷。
17.如权利要求15或16所述的计算机程序产品，其中所述计算机可读程序还使得计算机执行以下步骤：
接收回收所述第一对象的指令。
18.如权利要求15、16或17所述的计算机程序产品，其中所述计算机可读程序还使得计算机执行以下步骤：
确定所述顺序访问盘卷是否满足回收阈值指示符。
19.如权利要求15至18中任一项所述的计算机程序产品，其中所述计算机可读程序还使得计算机执行以下步骤：
基于所述第一对象从所述稀疏文件的移除来使用大小数据更新数据库。
20.一种复制顺序访问盘介质的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括具有计算机可读程序的计算机可用介质，其中在计算机上执行时，所述计算机可读程序使得计算机执行以下步骤：
接收复制消息；
从所述复制消息解析区域数据，所述区域数据描述了实现为目标稀疏文件的目标顺序访问盘卷中的区域；以及
基于所述区域数据使得所述目标稀疏文件的区域为空，以使得所述目标稀疏文件成为被实现为源稀疏文件的源顺序访问盘卷的副本。
21.如权利要求20所述的计算机程序产品，其中所述源顺序访问盘卷和所述目标顺序访问盘卷是虚拟带库卷。
22.一种回收顺序访问盘卷的系统，包括：
稀疏文件，其中存储用于顺序访问盘卷的多个对象；
计算部件，用于根据所述多个对象计算表示第一对象的区域数据；以及
对象移除部件，用于基于所述区域数据使得所述稀疏文件的区域为空；
其中使得所述稀疏文件的区域为空的操作增加了回收速度并减少了在回收期间的数据库更新。
23.一种复制系统，包括：
接收器，用于接收复制消息；
解析器，用于从所述复制消息解析区域数据，所述区域数据描述了实现为目标稀疏文件的目标顺序访问盘卷中的区域；以及
对象移除部件，用于基于所述区域数据使得所述目标稀疏文件的区域为空，以使得所述目标稀疏文件成为被实现为源稀疏文件的源顺序访问盘卷的副本；
其中使得所述目标稀疏文件的区域为空的操作增加了复制速度并减少了在复制期间的数据库更新。
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