CN103345417A - 一种存储空间回收方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种存储空间回收方法及设备，方法包括：截获应用程序发送给文件系统的操作指令；若操作指令为删除指令，则计算出存储有删除指令所要删除的文件或目录的存储空间在存储阵列上的逻辑块地址；将逻辑块地址发送到存储阵列，由存储阵列回收逻辑块地址所对应的存储空间；调用文件系统的文件删除函数，由文件删除函数删除该删除指令所要删除的文件或目录。本发明能够高效、实时地对废弃存储空间进行回收，且不会对客户业务系统造成影响。

Description

一种存储空间回收方法及设备

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体涉及一种存储空间回收方法及设备。

背景技术

自动精简配置（Thin Provisioning）也称为虚拟配置，是指采用虚拟化技术，提供存储数据空间随需配置及超额配置的功能，以最大化存储数据空间的使用率。相比于传统的预先配置的方式存储阵列分配给主机服务器的逻辑单元号（Logical Unit Number，LUN）是预先配置好的，Thin Provisioning的随需配置方式只有在数据实际建立时才占用存储空间，能够节约存储资源和成本。

但是，Thin Provisioning技术中当上层的文件系统占用的实际空间变小以后，比如客户删除了文件或目录，位于存储阵列的精简LUN(Thin LUN)无法感知这些文件已经被删除，也无法自动回收这些已经分配给Thin LUN的存储空间。因此，Thin Provisioning需要有对应的废弃存储空间回收机制，从而使存储阵列可以对随文件或目录的删除操作而出现废弃存储空间进行回收，待后续需要时，再次进行分配，否则Thin Provisioning实际分配的空间越来越大，将不能达到其设计之初的目的。

目前，常见的废弃存储空间进行回收方法为在Thin LUN所在的主机服务器上，通过主机回收软件在废弃存储空间内创建一个指定大小的文件，占据ThinLUN的废弃存储空间，并将该存储空间的内容全部写“0”，存储阵列定时检查Thin LUN的数据块，当发现某数据块的内容全部为“0”时，则将该数据块的空间释放进入资源池，达到存储空间回收的效果。

上述技术方案由于需要对废弃存储空间全部写“0”，如果废弃存储空间很大，则写“0”过程需要很长时间，甚至长达几天。而且，写“0”的输入输出（Input/Output，I/O）操作与客户业务系统正常的I/O操作采用相同的通道，会对业务系统造成影响。另外，存储阵列对内容为“0”的存储空间进行回收需要按照配置的策略时间进行，存在时间差，并不是实时回收。

发明内容

本发明实施例提供了一种存储空间回收方法及设备，能够高效、实时地对废弃存储空间进行回收，且不会对客户业务系统造成影响。

本申请第一方面提供一种存储空间回收方法，包括：

截获应用程序发送给文件系统的操作指令；

若所述操作指令为删除指令，则计算出存储有所述删除指令所要删除的文件或目录的存储空间在存储阵列上的逻辑块地址；

将所述逻辑块地址发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间；

调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述存储空间回收方法还包括：

接收所述存储阵列发送的回收完成消息，其中，所述回收完成消息是所述存储阵列完成所述逻辑块地址所对应的所述存储空间的回收操作之后发送的。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述的调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录包括：

在接收到所述存储阵列发送的所述回收完成消息后，调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

结合第一方面、第一方面的第一种或第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述的将所述逻辑块地址发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间，包括：

将所述逻辑块地址填入小型计算机系统接口SCSI命令生成带逻辑块地址的SCSI命令；

将所述带逻辑块地址的SCSI命令发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间。

在第一方面的第四种可能的实现方式中，若所述操作指令不是删除指令，则调用所述文件系统的相应的函数，由所述相应的函数执行所述操作指令所指示的操作。

本申请第二方面提供一种计算机存储介质，

所述计算机存储介质存储有计算机程序，当所述计算机存储介质中的所述计算机程序被读取到计算机时，能够使得所述计算机完成如本申请第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的步骤。

本申请第三方面提供一种存储空间回收设备，包括：

操作指令截获模块，用于截获应用程序发送给文件系统的操作指令；

计算模块，用于在所述操作指令截获模块截获的所述操作指令为删除指令时，计算出存储有所述删除指令所要删除的文件或目录的存储空间在存储阵列上的逻辑块地址；

逻辑块地址发送模块，用于将所述计算模块计算得出的所述逻辑块地址发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间；

函数调用模块，用于调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

在第三方面的第一种可能的实现方式中，第三方面提供的设备还可以包括：

接收模块，用于接收所述存储阵列发送的回收完成消息，其中，所述回收完成消息是所述存储阵列完成所述逻辑块地址所对应的所述存储空间的回收操作之后发送的。

结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述函数调用模块具体用于：

在所述接收模块接收到所述存储阵列发送的所述回收完成消息后，用于调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

结合第三方面、第三方面的第一种或第三方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述的逻辑块地址发送模块具体用于：

将所述计算模块计算得出的所述逻辑块地址填入小型计算机系统接口SCSI命令生成带逻辑块地址的SCSI命令；

将所述带逻辑块地址的SCSI命令发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间。

在第三方面的第四种可能的实现方式中，所述的函数调用模块还用于，

在所述操作指令不是删除指令时，调用所述文件系统的相应的函数，由所述相应的函数执行所述操作指令所指示的操作。

本申请第四方面提供一种存储空间回收设备，包括存储器和处理器，其中，

所述存储器用于存储一组程序代码；

所述处理器用于调用所述存储器中存储的所述程序代码，执行：

截获应用程序发送给文件系统的操作指令；

若所述操作指令为删除指令，则计算出存储有所述删除指令所要删除的文件或目录的存储空间在存储阵列上的逻辑块地址；

将所述逻辑块地址发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间；

调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

在第四方面的第一种可能的实现方式中，所述处理器还用于执行：

接收所述存储阵列发送的回收完成消息，其中，所述回收完成消息是所述存储阵列完成所述逻辑块地址所对应的所述存储空间的回收操作之后发送的。

结合第四方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述处理器执行所述的将所述操作指令发送给所述文件系统的接口，由所述文件系统进行相应的删除操作的步骤的具体方式包括：

在接收到所述存储阵列发送的所述回收完成消息后，调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

结合第四方面、第四方面的第一种或第四方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述处理器执行所述的将所述逻辑块地址发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间的步骤的具体方式包括：

将所述逻辑块地址填入小型计算机系统接口SCSI命令生成带逻辑块地址的SCSI命令；

将所述带逻辑块地址的SCSI命令发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间。

在第四方面的第四种可能的实现方式中，，所述处理器还用于执行：

在所述操作指令不是删除指令时，调用所述文件系统的相应的函数，由所述相应的函数执行所述操作指令所指示的操作。

本发明提供的存储空间回收方法当截获到删除指令时，首先计算出存储有该删除指令所要删除的数据的存储空间在存储阵列上的逻辑块地址（LogicBlock Addressing，LBA），并将所述LBA发送到存储阵列由存储阵列回收该LBA所对应的存储空间，然后再将上述删除指令发送到文件系统的接口删除该删除指令所要删除的数据。本发明能够高效、实时地对废弃存储空间进行回收，且不会对客户业务系统造成影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种存储空间回收方法的流程图；

图2是图1实施例中文件系统过滤驱动程序的上下文结构图；

图3是本发明实施例提供的一种存储空间回收设备的结构图；

图4是本发明实施例提供的另一种存储空间回收设备的结构图；

图5是本发明实施例提供的一种存储空间回收方法的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1是本发明实施例提供的一种存储空间回收系统的流程图，本实施例的执行主体文件系统过滤驱动，如图1所示，本实施例提供的存储空间回收方法包括:

101、截获应用程序发送给文件系统的操作指令。

其中，文件系统过滤驱动程序用于截获从文件系统发往相应文件系统内核态接口（函数）的操作指令，并分析具体的指令类型，经过滤驱动程序内部处理后再调用文件系统的相应的内核态接口继续处理该操作指令。

102、若该操作指令为删除指令，则计算出存储有该删除指令所要删除的文件或目录的存储空间在存储阵列上的逻辑块地址。

其中，具体的计算方法可以为调用相应的计算函数计算出逻辑块地址。

可选地，若该操作指令不是不是删除指令，则过滤驱动程序调用文件系统的相应的函数，由该相应的函数执行操作指令所指示的操作。

103、将该逻辑块地址发送到存储阵列，由存储阵列回收该逻辑块地址所对应的存储空间。

可选地，过滤驱动程序将逻辑块地址发送到存储阵列的方式可以为：

将所述逻辑块地址填入小型计算机系统接口(Small Computer SystemInterface，SCSI)命令生成带逻辑块地址的SCSI命令，其中，SCSI命令可以为write same或unmap命令。

将带逻辑块地址的SCSI命令发送到存储阵列，由存储阵列回收逻辑块地址所对应的存储空间。

其中，存储阵列回收逻辑块地址所对应的存储空间的具体方式可以为将该逻辑块地址所对应的存储空间重新入放资源池，以使得该存储空间重新作为空闲空间可供分配。

104、调用文件系统的文件删除函数，由文件删除函数删除上述删除指令所要删除的文件或目录。

可选地，文件系统过滤驱动程序还用于接收存储阵列发送的回收完成消息，其中，该回收完成消息是存储阵列完成逻辑块地址所对应的存储空间的回收操作之后发送的。文件系统过滤驱动程序在接收到该回收完成消息后才执行调用文件系统的文件删除函数，由文件删除函数删除上述删除指令所要删除的文件或目录的步骤。

本实施例中，文件系统过滤程序的上下文结构如图2所示，如图2所示：

应用程序201位于文件系统之上，用于运行用户的具体业务，比如数据库应用软件或者其他商业软件。应用程序也可以是文件系统的命令行管理程序，它与文件系统的用户态接口进行交互，比如打开、关闭文件，创建、删除文件、读写文件内容等。

文件系统用户态接口202用于接受上层应用程序201发送的对文件系统的操作指令，并将该操作指令封装后发送到文件系统的相应的内核态接口（即相应的函数）进行具体的处理。

文件系统过滤203用于截获从文件系统用户态接口发往相应文件系统内核态接口的操作指令，并分析具体的指令类型，经过滤驱动程序内部处理后再调用文件系统的内核态接口继续处理该操作指令。

文件系统内核态接口204用于接受上层对应文件系统用户态接口发送过来的操作指令，进行具体的文件系统操作，比如打开、关闭，以及读写等操作。

块设备驱动205用于处理来自上层文件系统的请求，封装成I/O协议包发送到具体的存储设备进行处理。

存储设备206属于数据的存储介质，上层应用程序的读写操作等请求最终都会到达相应的存储设备，由存储设备执行具体的操作后返回结果给上层应用程序。

本实施例还用于保护一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机程序，当该计算机存储介质中的计算机程序被读取到计算机时，能够使得计算机完成如图1实施例中任一项所述的步骤。

本实施例通过在现有的文件系统中，增加一层文件系统过滤驱动程序，识别所有的针对该文件系统的操作，当截获到删除文件或目录的操作指令时，首先计算出这些文件或目录在存储阵列上对应的LBA块地址，并将其通过SCSI命令发送到存储阵列由存储阵列进行废弃存储空间的回收，然后再调用具体文件系统的接口删除该文件。本实施例能够高效、实时地对废弃存储空间进行回收，且不会对客户业务系统造成影响。

请参考图3，图3是本发明实施例提供的一种存储空间回收设备的结构图，本实施例提供的存储空间回收设备可以为计算机，服务器等设备，本实施例提供的存储空间回收设备包括：

操作指令截获模块301，用于截获应用程序发送给文件系统的操作指令。

计算模块302，用于在操作指令截获模块301截获的操作指令为删除指令时，计算出存储有该删除指令所要删除的文件或目录的存储空间在存储阵列上的逻辑块地址。

逻辑块地址发送模块303，用于将计算模块302计算得出的逻辑块地址发送到存储阵列，由存储阵列回收逻辑块地址所对应的存储空间。

函数调用模块304，用于调用文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除上述删除指令所要删除的文件或目录。

可选地，如图4所示，本实施例提供的存储空间回收设备还可以包括：

接收模块305，用于接收存储阵列发送的回收完成消息，其中，回收完成消息是存储阵列完成逻辑块地址所对应的存储空间的回收操作之后发送的。

可选地，函数调用模块304具体用于：

在接收模块305接收到存储阵列发送的回收完成消息后，用于调用文件系统的文件删除函数，由文件删除函数删除该删除指令所要删除的文件或目录。

可选地，逻辑块地址发送模块具体用于：

将计算模块计算得出的所述逻辑块地址填入小型计算机系统接口SCSI命令生成带逻辑块地址的SCSI命令；

将带逻辑块地址的SCSI命令发送到存储阵列，由存储阵列回收逻辑块地址所对应的存储空间。

可选地，函数调用模块304还用于，

在操作指令不是删除指令时，调用文件系统的相应的函数，由该相应的函数执行操作指令所指示的操作。

本实施例提供的存储空间回收设备首先截获所有的针对该文件系统的操作，当截获到删除文件或目录的操作指令时，计算出这些文件或目录在存储阵列上对应的LBA块地址，并将其通过SCSI命令发送到存储阵列由存储阵列进行废弃存储空间的回收，然后再调用具体文件系统的接口删除该文件。本实施例能够高效、实时地对废弃存储空间进行回收，且不会对客户业务系统造成影响。

请参考图5，图5是本发明实施例提供的一种存储空间回收设备的结构图，包括存储器401和处理器402，其中，

存储器401用于存储一组程序代码；

处理器402用于调用存储器401中存储的程序代码，执行：

截获应用程序发送给文件系统的操作指令；

若操作指令为删除指令，则计算出存储有删除指令所要删除的文件或目录的存储空间在存储阵列上的逻辑块地址；

将逻辑块地址发送到存储阵列，由存储阵列回收逻辑块地址所对应的存储空间；

调用文件系统的文件删除函数，由该文件删除函数删除上述删除指令所要删除的文件或目录。

可选地，处理器402还用于执行：

接收存储阵列发送的回收完成消息，其中，回收完成消息是存储阵列完成逻辑块地址所对应的存储空间的回收操作之后发送的。

可选地，处理器402执行将调用文件系统的文件删除函数，由文件删除函数删除上述删除指令所要删除的文件或目录的具体方式可以为：

在接收到存储阵列发送的回收完成消息后，调用文件系统的文件删除函数，由文件删除函数删除上述删除指令所要删除的文件或目录。

可选地，处理器402执行将逻辑块地址发送到存储阵列，由存储阵列回收逻辑块地址所对应的存储空间的步骤的具体方式可以为：

将逻辑块地址填入小型计算机系统接口SCSI命令生成带逻辑块地址的SCSI命令；

将带逻辑块地址的SCSI命令发送到存储阵列，由存储阵列回收逻辑块地址所对应的存储空间。

可选地，处理器402还用于执行：

在操作指令不是删除指令时，调用文件系统的相应的函数，由该相应的函数执行操作指令所指示的操作。

本实施例提供的存储空间回收设备首先截获所有的针对该文件系统的操作，当截获到删除文件或目录的操作指令时，计算出这些文件或目录在存储阵列上对应的LBA块地址，并将其通过SCSI命令发送到存储阵列由存储阵列进行废弃存储空间的回收，然后再调用具体文件系统的接口删除该文件。本实施例能够高效、实时地对废弃存储空间进行回收，且不会对客户业务系统造成影响。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (16)

1.一种存储空间回收方法，其特征在于，包括：

截获应用程序发送给文件系统的操作指令；

若所述操作指令为删除指令，则计算出存储有所述删除指令所要删除的文件或目录的存储空间在存储阵列上的逻辑块地址；

将所述逻辑块地址发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间；

调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

接收所述存储阵列发送的回收完成消息，其中，所述回收完成消息是所述存储阵列完成所述逻辑块地址所对应的所述存储空间的回收操作之后发送的。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录包括：

在接收到所述存储阵列发送的所述回收完成消息后，调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述的将所述逻辑块地址发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间，包括：

将所述逻辑块地址填入小型计算机系统接口SCSI命令生成带逻辑块地址的SCSI命令；

将所述带逻辑块地址的SCSI命令发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述操作指令不是删除指令，则调用所述文件系统的相应的函数，由所述相应的函数执行所述操作指令所指示的操作。

6.一种计算机存储介质，其特征在于，

所述计算机存储介质存储有计算机程序，当所述计算机存储介质中的所述计算机程序被读取到计算机时，能够使得所述计算机完成如权利要求1至5任一项所述的步骤。

7.一种存储空间回收设备，其特征在于，包括：

操作指令截获模块，用于截获应用程序发送给文件系统的操作指令；

计算模块，用于在所述操作指令截获模块截获的所述操作指令为删除指令时，计算出存储有所述删除指令所要删除的文件或目录的存储空间在存储阵列上的逻辑块地址；

逻辑块地址发送模块，用于将所述计算模块计算得出的所述逻辑块地址发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间；

函数调用模块，用于调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

接收模块，用于接收所述存储阵列发送的回收完成消息，其中，所述回收完成消息是所述存储阵列完成所述逻辑块地址所对应的所述存储空间的回收操作之后发送的。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述函数调用模块具体用于：

在所述接收模块接收到所述存储阵列发送的所述回收完成消息后，用于调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

10.根据权利要求7至9任一项所述的设备，其特征在于，所述的逻辑块地址发送模块具体用于：

将所述计算模块计算得出的所述逻辑块地址填入小型计算机系统接口SCSI命令生成带逻辑块地址的SCSI命令；

将所述带逻辑块地址的SCSI命令发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间。

11.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述的函数调用模块还用于，

在所述操作指令不是删除指令时，调用所述文件系统的相应的函数，由所述相应的函数执行所述操作指令所指示的操作。

12.一种存储空间回收设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中，

所述存储器用于存储一组程序代码；

所述处理器用于调用所述存储器中存储的所述程序代码，执行：

截获应用程序发送给文件系统的操作指令；

若所述操作指令为删除指令，则计算出存储有所述删除指令所要删除的文件或目录的存储空间在存储阵列上的逻辑块地址；

将所述逻辑块地址发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间；

调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述处理器还用于执行：

接收所述存储阵列发送的回收完成消息，其中，所述回收完成消息是所述存储阵列完成所述逻辑块地址所对应的所述存储空间的回收操作之后发送的。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述处理器执行所述的将所述操作指令发送给所述文件系统的接口，由所述文件系统进行相应的删除操作的步骤的具体方式包括：

在接收到所述存储阵列发送的所述回收完成消息后，调用所述文件系统的文件删除函数，由所述文件删除函数删除所述删除指令所要删除的文件或目录。

15.根据权利要求11至14任一项所述的设备，其特征在于，所述处理器执行所述的将所述逻辑块地址发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间的步骤的具体方式包括：

将所述逻辑块地址填入小型计算机系统接口SCSI命令生成带逻辑块地址的SCSI命令；

将所述带逻辑块地址的SCSI命令发送到所述存储阵列，由所述存储阵列回收所述逻辑块地址所对应的所述存储空间。

16.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述处理器还用于执行：

在所述操作指令不是删除指令时，调用所述文件系统的相应的函数，由所述相应的函数执行所述操作指令所指示的操作。

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