CN102696009B - 用于存储介质之间的数据迁移的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
提供了用于计算存储环境中可用的多个存储介质的第一存储介质和第二存储介质之间的数据迁移的示例性方法、系统和计算机程序实施例。在一个实施例中，按照将数据从第一存储介质迁移到第二存储介质，则在保持该数据在第一存储介质中的分配的同时将该数据分配到第二存储介质。如果将数据从第二存储介质迁移回第一存储介质，则将数据指向该数据在第一存储介质中的分配，以减少从第二存储介质到第一存储介质的数据移动。如果确定该数据在第一存储介质中的分配需要用于其它数据，则释放该数据在第一存储介质中的分配。
Description
技术领域
本发明总体上涉及计算机，并且更具体地涉及使用分层结构在计算存储环境的池之间分配和迁移数据的装置、方法和计算机程序产品实施例。
背景技术
当今社会的各种场合中都有计算机和计算机系统。可以在家、工作场所、学校、政府以及其它场合中发现计算环境和网络。计算环境越来越多地将数据存储在很多情况下与呈现给用户的本地接口远离的一个或更多个存储环境中。
这些计算存储环境可以使用很多诸如磁盘驱动器的存储设备(常协同工作)来存储、获取和更新大量数据，这些数据接着可以被提供给请求或者发送数据的主机。在某些情况下，将多个数据存储子系统共同作为单个数据存储系统来管理。可以通过组合若干处理单元或者多个处理单元集群的主机“sysplex”(系统联合体)配置来管理这些子系统。依此，可以使用多层/多系统计算环境(常常包括各种类型的存储设备)来组织和处理大量数据。
发明内容
如上所述，当前的分层存储结构包括各种存储介质。这些介质可以包括诸如企业磁盘驱动器、串行高级技术附件(SATA)磁盘驱动器、固态驱动器、磁带驱动器和其它设备的介质。数据可以在这些设备之间迁移。特定种类的数据在适当介质中的放置可以大大提高存储环境的整体性能。当认识到数据的这种放置提高存储性能时，可以改进在存储介质之间迁移数据的机制。在存储介质之间移动数据的处理导致存储环境中增加的工作量和带宽消耗。例如，存在如下需要：可以按需地在存储介质之间迁移数据而同时降低系统的总体工作量的机制。
因此，并且鉴于上述问题，提供了用于存储介质之间的数据迁移的各种系统、方法和计算机程序产品实施例。在一个实施例中，以仅仅示例的方式提供了用于计算存储环境中可用的多个存储介质中的第一存储介质和第二存储介质之间的数据迁移的方法。在一个实施例中，按照将数据从第一存储介质迁移到第二存储介质，则在保持该数据在第一存储介质中的分配的同时将该数据分配到第二存储介质。如果将数据从第二存储介质迁移回第一存储介质，则将数据指向该数据在第一存储介质中的分配，以减少从第二存储介质到第一存储介质的数据移动。如果确定该数据在第一存储介质中的分配需要用于其它数据，则释放该数据在第一存储介质中的分配。
在上述示例性实施例之外，提供了各种其它的方法、系统和计算机程序产品实施例，并且这些实施例提供相关的优点。
附图说明
现在将结合附图以仅仅示例的方式来描述本发明的实施例，附图中：
图1例示了根据一些实施例的示例性计算存储环境的框图；
图2例示了根据本发明一个实施例的用于在存储介质之间迁移数据的示例性方法的流程图；以及
图3例示了用于在包括镜像管理机制的存储介质之间迁移数据的另一个示例性方法的附加流程图。
具体实施方式
所例示的实施例提供在存储介质之间迁移数据部分(诸如按照盘区)的机制，以便在两个存储介质上保持(分配)数据的空间，与当前执行的从其移动数据段的原始存储介质中释放数据段截然不同。
在一个实施例中，在任何一个特定时间在存储介质中被确定为是合适的存储介质访问数据段。如果在未来的时间，确定数据段发生改变(例如，数据的一个或更多个特性改变)，并且确定数据段应当迁移回原始存储介质，则可以仅仅将数据段的元数据改变成“指”回在前分配的空间，减少任何物理数据移动。如果在一次操作期间曾经写入过数据段而同时数据段在目标介质之外，则可以释放原始介质中已分配的空间。如果用户或者原始介质上的系统处理需要该数据空间，则也可以同样地释放该空间。
现在转向图1，例示了根据一些实施例的计算存储环境100的框图。计算存储环境100包括诸如存储服务器102的第一计算设备，其耦合至诸如客户端104的一个或更多个计算设备。在一些实施例中，存储服务器102和客户端104可以包含任何适当的计算设备，包括本领域目前已知的那些，诸如个人计算机、工作站、大型机、中型计算机、网络设备、掌上型计算机、电话设备、刀片计算机、手持计算机等等。
在某些实施例中，诸如由国际商业机器()公司推向市场的Storage(TSM)产品的存储管理器106可以用来安全地存储和管理根据本发明各个方面的数据。可以在诸如TSM服务器102或者其它设备的存储管理服务器中执行存储管理器106。在一个实施例中，存储管理器可以由所示的处理器设备105来操作和/或与所示的处理器设备105相结合地来操作。本领域技术人员将认识到，可以预期处理器105、存储管理器106和相关的附加处理和/或存储器组件的各种其它配置。IBM、Tivoli和Tivoli Storage Manager是IBM公司的商标或者注册商标。
TSM可以向诸如TSM客户端104a的客户端提供数据存储服务，以用于数据管理。TSM服务器102可以存储由一个或更多个TSM客户端104a发送给TSM服务器102的文件。存储管理器106和/或处理器设备105可以允许系统管理员配置存储池，其中存储池包含用于存储从TSM客户端104a接收的数据的一组设备。存储池被用作存储来自TSM客户端104a的操作的目标，并且在TSM服务器策略和用于处理的其它构造中被引用。
如图所示，可以将各种存储设备组织成存储结构。因而可以将存储结构内的存储介质分组为在此被称为存储池的数据结构。可以与一个或更多个度量(诸如包括写入或读取速度的性能度量)一致地组织存储结构。可以组织所示的存储结构108，以便结构的顶层可以包括具有最大数量或者最高质量的特定性能度量的高速缓冲池110。在高速缓冲池110下面，可以按照相同、相似或者其它度量将多个固态驱动器(SSD)类型的设备组织成SSD池(例如，SSD池112和114)。
在SSD池112和114下面，接着可以组织第一层磁盘池(例如，磁盘池116、118和120)。如本领域技术人员将认识的那样，磁盘池116、118和120可以包括各种磁盘设备，诸如企业磁盘驱动器池、SATA磁盘驱动器、以特定的独立磁盘冗余阵列(RAID)结构来配置的磁盘设备等等。
由于展现更多数量、更强的(一个或更多个)属性或者性能度量的质量，所以第一层磁盘池可以位于第二层磁盘池(例如，池122、124和126)之上。在第二层磁盘池下面，接着可以组织磁带池附加层(例如，磁带池128、130和132)。对于这类存储结构108的组织的各种考虑，对于本领域技术人员而言是明了的。在一个实施例中，系统管理员可以通过TSM管理客户端104b的输入或者其它机制来辅助执行存储结构108中的这类配置。
如上所述，所述实施例提供用于诸如存储结构108中所出现的存储介质之间的数据迁移的机制。在一个包括与企业硬盘驱动器(HDD)对应的磁盘池层和与多个SSD设备对应的磁盘池层的实施例中，按照将数据从企业HDD迁移到SSD，可以在保留将数据分配在企业HDD(原始存储介质)上，同时，考虑SSD设备上存储空间创建的更高需求而释放SSD上任何已分配但未使用的存储空间。在此情况下，如果随后接着将数据迁移回企业HDD(例如，如果数据没有被写入，并且原始空间随后没有被请求)，则该逆向迁移是无关紧要的，不需要数据移动并且保留了带宽和工作量。
可以考虑上述示例性实施例的变形。例如，按照从HDD到SSD的迁移，在将数据段储存在SSD上并且将数据从HDD数据段复制到新SSD数据段之后，可以将HDD数据段标记为“镜像”该给定的SSD数据段。如果对SSD数据段执行写操作，则可以释放所镜像的HDD盘区并且清除“镜像”指示符。
而且，如果请求HDD上的数据空间(例如，通过用户或者诸如盘区空间有效卷后台分配的系统处理)，并且仅仅剩余“所镜像的”空间(即，没有其它可用存储空间)，那么可以搜索所镜像的数据段，以选择一个或更多个来释放。选择算法可以考虑各种数据特性，诸如数据的读/写比率、选择将来最有可能被写入的数据段。此外，选择算法可以仅仅使用首先考虑最早镜像的数据段的先进先出(FIFO)算法。无论使用那种选择机制，接着可以清除数据段的镜像指示符，并且接着可以针对新的用途而分配该数据段。
如果将SSD数据段逆向迁移到HDD，并且针对该特定SSD数据段没有查找到镜像关系，则可以找到、分配可用的数据段，并且将数据迁移到新的数据段。如果存在该SSD段的镜像关系，则可以更新该卷的元数据，以指示将要成为原始数据段的数据段的位置。在任何情况下，在HDD数据段接受容纳数据的任务之后，则可以释放该SSD数据段。
查询以确定是否存在镜像关系的机制可以作为后台处理来实现，并且如本领域技术人员将认识到的那样，不需要额外的接口需求。因此，可以将可用数据段和确定处于镜像关系的数据段之和返回给查询可用空间的用户。
在一些实施例中，利用位于数据段的每一任意大小的分段(诸如磁道)中的位，可以为原始存储空间创建位图(例如，在元数据中)。接下来，当用户查询时，可以确定分配还是保留原始存储空间上剩余分配的空间。如果所迁移存储介质(诸如SSD驱动器)上的数据段被写入，则可以在元数据位图中将数据段的(一个或更多个)分段标记为“脏”。如果接着将数据段迁移回原始存储介质，则可以使用位图来确定哪些数据段被改变了，并且因而请求来自迁移存储介质的物理数据迁移。
下面，转向图2和图3，以流程图格式例示了用于存储介质之间的数据迁移的示例性方法200和220。如本领域技术人员将认识到的那样，可以以各种不同的方式来实现方法200和220中的各个步骤，以适应特定的应用。此外，可以通过各种方式(诸如可以在计算存储环境上操作或者可以与计算存储环境相关联地来操作的硬件、软件、固件或者它们的组合)来实现所述的方法200和220。例如，可以将方法200和220部分地或者全部地作为包括计算机可读存储介质的计算机程序产品来实现，所述计算机可读存储介质具有存储其上的计算机可读程序代码部分。计算机可读存储介质可以包括磁盘驱动器、闪存、数字多功能光盘(DVD)、光盘(CD)和其它类型的存储介质。
首先转向图2，方法200以计算存储环境中存储请求(例如，读取或写入请求)的接收(步骤204)作为开始(步骤202)。如果按照写入请求，该写入将写入到原始存储介质中(步骤206)(指示原始存储介质中数据的原始分配对于该新数据是必要的)，则清除与该数据对应的(一个或更多个)元数据位图(步骤208)，并且释放原始存储介质中的在前存储分配(步骤210)，以容纳原始存储介质上的新写入数据。
返回至步骤204，如果按照写入请求，该写入要被写入到迁移存储介质中(步骤216)，则将原始存储介质中的那些相应元数据位标记为脏(步骤218)。用于描述这种存储的分配和这类位图的创建的示例性方法下面在图3中进一步来描述。在步骤210或者步骤218结束之后，满足该存储请求(即，实施读取或者写入操作)(步骤212)，并且更新反映此前描述的I/O活动的统计数值(步骤214)。
这些统计数值随后可以形成在哪里放置后续数据(其在原始存储介质还是在迁移存储介质上)的在后考虑的基础。示例性统计数据可以包括读/写比率、数据段的大小以及本领域技术人员将认识到的类似数据。例如，可以将具有较大数量的读而较少数量的写的数据确定为SSD存储的满意候选项。在步骤214结束之后，方法200返回至步骤204，以容纳额外的存储操作。
接下来，转向图3，考虑到此前描述的方法200，提供了用于镜像管理的示例性方法220。方法220以上面在先描述的统计信息的分析(步骤202)开始。按照该分析，则可以做出是否以某种方式管理镜像数据的决定。如果确定需要删除已有镜像(例如，确定SSD设备上的数据镜像不再需要SSD性能)(步骤224)，则方法220确认两个存储介质之间存在镜像关系(步骤230)。
如果确定数据此前没有被镜像，或/和镜像不是必须的，则分配240适当的、未镜像介质(例如，原始存储介质)上的可用存储分配，并且将相应数据写入该分配(步骤242)。接下来，方法220结束(步骤228)。
返回至步骤230，如果确定数据被镜像(例如，被镜像在原始和迁移存储介质上)，并且将要删除该镜像，则将数据指向原始存储介质中的分配，减少从迁移存储介质到原始存储介质的物理数据移动(步骤232)。按照回到原始存储介质的数据迁移，则将较早前标记为脏(例如，步骤218，图2)的那些位写入原始存储介质，保证完成全部数据的准确迁移。接着删除与迁移存储介质(将要被删除)对应的任何关联位图(步骤236)，并且释放迁移存储介质中的存储(步骤238)。接下来，方法220结束(再次，步骤228)。
返回至步骤202，如果统计分析确定应当迁移数据(例如，数据呈现指示在其它存储介质中性能更好的统计信息)，(步骤226)，则将相关的数据(诸如一个或更多个盘区)分配到迁移存储介质，而同时在原始存储介质中保持该数据的分配(步骤244)。在所述实施例中，并且按照到该分配的数据写入之后的这种数据迁移(步骤246)，则将原始存储介质中该数据的分配标记为被镜像在迁移存储介质中，并且创建用于原始存储介质中该分配的数据单元的位图(步骤248)。接下来，方法220结束(再次，步骤228)。
另外，如本领域技术人员将认识到的那样，作为此前描述的存储请求的替代，还可以按照预定间隔来执行方法200和220。该调度可以按照计算存储环境的各种实现来发生。例如，该调度可以与高和/或低存储活动的周期一致。该调度可以由使用存储管理器106(图1)的系统管理员或者通过其它类似方式来配置。
如本领域技术人员将认识到的那样，本发明的各个方面可以具体表现为系统、方法或者计算机程序产品。因此，本发明的各个方面可以采用全硬件实施例、全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等等)或者组合软件和硬件方面的实施例的形式，通常在本申请中它们全部可以被称为“电路”、“模块”或者“系统”。而且，本发明的各个方面可以采用计算机程序产品的形式，该计算机程序产品具体表现为其上包含有计算机可读程序代码的一个或更多个计算机可读介质。
可以使用一个或更多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以例如是但不限于电、磁、光、电磁、红外或者半导体系统、装置或者设备，或者前述内容的任何合适组合。计算机可读存储介质的更具体示例(非穷尽性列表)可以包括以下：具有一条或更多条导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或者闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备、磁存储设备或者前述内容的任何合适组合。在本文档的上下文中，计算机可读存储介质可以是能够包含或者存储程序的任何有形介质，该程序由指令执行系统、装置或者设备使用或者与指令执行系统、装置或者设备结合使用。
包含在计算机可读介质上的程序代码可以使用任何适当介质来传送，所述介质包括但不限于无线、有线、光纤电缆、射频等，或上述内容的任何合适组合。用于执行针对本发明各个方面的操作的计算机程序代码可以以一种或更多种编程语言的任何组合来编写，包括面向对象的编程语言(例如，Java、Smalltalk、C++等)和传统的过程化编程语言(例如，“C”编程语言或者类似编程语言)。程序代码可以全部在用户的计算机上、部分地在用户的计算机上、作为独立软件包、部分地在用户的计算机且部分地在远程计算机上，或者全部在远程计算机或服务器上执行。在后面的情形中，远程计算机可通过任何类型的网络连接到用户的计算机，所述网络包括局域网(“LAN”)或广域网(“WAN”)，或者可以到外部计算机的连接(例如，使用因特网业务提供商通过因特网)。
以下通过参考根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本发明的各个方面。将可以理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中方框的组合可以通过计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器来生成机器，从而使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的(一个或更多个)方框所指定的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，其可以引导计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备以特定方式运行，从而使得存储在计算机可读介质中的指令生成包括实现流程图和/或框图的(一个或更多个)方框指定的功能/动作的指令的制品。计算机程序指令也可以被加载到计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上以促使在计算机、其它可编程装置或其它设备上执行一系列操作步骤来生成计算机执行的处理，从而在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实现在流程图和/或框图的(一个或更多个)方框中指定的功能/动作的处理。
上述附图中的流程图和框图例示了根据本发明各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以表示代码模块、片段或部分，其包含用于实现(一个或更多个)指定逻辑功能的一条或更多条可执行指令。还应当注意到，在某些替代实现中，方框中提及的功能可以不按图中所提及的顺序出现。例如，实际上，可以基本上并发地执行连续示出的两个方框，或者，有时可以按相反顺序来执行各方框，这取决于所涉及的功能。还将会注意到，可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件与计算机指令的组合来实现框图和/或流程图的每个方框以及框图和/或流程图中方框的组合。
尽管已经详细描述了本发明的一个或更多个实施例，但本领域技术人员将认识到，在不脱离由所附权利要求所描述的本发明范围的前提下，可以对这些实施例作出各种修改和改变。
Claims (6)
1.一种数据迁移的方法，该数据迁移通过处理器设备在计算存储环境中可用的多个存储介质中的第一存储介质和第二存储介质之间进行，该方法包括：
将数据从所述第一存储介质迁移到所述第二存储介质，在保持所述数据在所述第一存储介质中的分配的同时分配所述数据到所述第二存储介质；
在第一存储介质上的数据被迁移到第二存储介质后，将第一存储介质上数据的镜像指示符，标记为镜像数据在第二存储介质中的分配；
用位图来跟踪第一存储介质上的空间已经被分配还是被保留；
按照将数据从所述第一存储介质迁移到所述第二存储介质，判断数据是否在第一存储介质和第二存储介质上都存在，由此被镜像，
如果所述数据被镜像并且该镜像要被删除，则将所述数据指向所述数据在所述第一存储介质中的所述分配，以减少从所述第二存储介质到所述第一存储介质的数据移动，
如果确定第一存储介质上只剩被镜像的空间，则搜索第一存储介质中被镜像的数据段，以判断第一存储介质中被镜像的数据段的一个或多个的分配是否需要用于其它数据，其中，根据一个或多个被镜像的数据段的读/写比率，判断该分配是否需要用于其它数据，并且，通过清除与被释放的一个或多个被镜像的数据段的分配相关联的镜像指示符来释放一个或多个被镜像的数据段的分配，并且
如果数据被镜像，并且所述数据在所述第二存储介质中的分配和所述数据在所述第一存储介质中的所述分配中的一个改变了，则释放所述第二存储介质中所述数据的所述分配和所述数据在所述第一存储介质中的所述分配中的另一个。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在所述位图中将所述数据在所述第一存储介质中的所述分配中与所述数据在所述第二存储介质中的分配中已经改变的数据单元对应的数据单元标记为脏；以及
在将所述数据从所述第二存储介质迁移回所述第一存储介质时，迁移所标记的数据单元。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：按照确定所述数据在所述第一存储介质中的所述分配需要用于其它数据，
实施先进先出(FIFO)方法，其中确定所述数据在所述第一存储介质中的所述分配是最早分配。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：根据至少一个数据特性，在某一时间点确定从所述第一存储介质和所述第二存储介质中的哪一个来访问所述数据。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个数据特性包括读比写的数量更多，并且在保持所述数据在所述第一存储介质中的所述分配的同时分配所述数据到所述第二存储介质包括：在保持所述数据在至少一个企业硬盘驱动器上的分配的同时分配所述数据到至少一个固态驱动器。
6.一种用于数据迁移的系统，该数据迁移在计算存储环境中可用的多个存储介质中的第一存储介质和第二存储介质之间进行，包括：
在所述计算存储环境中可操作的存储管理器模块，其中所述存储管理器模块可用于执行权利要求1至5中任一项所述的步骤。
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