CN106598501A - 用于存储自动分层的数据迁移设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于存储自动分层的数据迁移设备及方法，以固定的时间为一个周期，对卷内数据I/O的活动性和延迟程度进行监控和分析，这个日志分析可以把卷中的所有数据进行I/O分析，并按照这个卷的存储层数有效的分配数据是否需要迁移、并且需要迁移到哪个数据层，一次性分析到位，并按照分析结果执行有效的数据迁移。

Description

用于存储自动分层的数据迁移设备及方法
技术领域
本发明涉及数据存储领域，具体涉及存储自动分层的数据迁移。
背景技术
随着企业环境规模庞大，存储系统必须服务数量众多的主机与应用程序，面对数量众多、且会随时间变化的前端主机应用程序，为了让储存资源维持在最佳配置，将必须持续追踪各主机应用程序的I/O负载变化，并针对I/O负载变化，频繁地调整储存配置，这将带来非常庞大的管理作业负担。
自动分层可以看作一种对性能优化的功能，这项功能可以自动将卷中的数据块在不同的存储层之间进行迁移。现有的方案中，以指定时间为一个周期，自动分层会对使用这项功能的卷进行I/O操作的活动性和延迟程度进行监控，基于这份性能日志，分层算法会生产一个迁移计划，动态地将活跃度高的热点数据块迁移到高性能的NL-SAS＞SAS＞SSD的存储层，这个过程是在一个存储资源池中进行的。反过来，将冷数据下移也是同样的逆向过程。
但在实现存储分层的数据块迁移时，只能实现相邻速率硬盘之间的数据迁移，如NL-SAS硬盘层数据与SAS硬盘层之间的数据迁移，但是不能实现跨存储层的数据迁移，如NL-SAS硬盘层数据与SSD硬盘层之间不可以实现数据迁移。在设备规划过程中，如需使用此功能，就必须要考虑可以实现此功能的硬盘层，并且根据支持的硬盘类型来选择购买硬盘，这样在前期的设备规划时需要全面考虑，增加成本，也对后期的硬盘重复利用造成一定的影响。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种用于存储自动分层的数据迁移设备，其用于实施存储自动分层的数据迁移的存储系统中，存储系统包括LUN以及存储管理器，LUN是由3个存储层组成：SSD数据层、SAS数据层、NL-SAS数据层，存储管理器从LUN的3个存储层中采集数据，并产生迁移策略控制SSD数据层、SAS数据层、NL-SAS数据层之间的数据块的迁移，其特征在于：存储管理器包括数据采集模块、数据处理模块、决策产生模块，数据采集模块可收集LUN的3个存储层的信息，数据处理模块基于从所收集的信息进行分析，并生成第一个最终的性能日志分析表，决策产生模块按照性能日志分析表为在LUN中的数据块做出迁移策略，由决策产生模块做出的迁移策略可引导SSD数据层、SAS数据层、NL-SAS数据层中的一个或多个层将一个或多个数据块存储、移动或复制到指定存储层。
进一步的，其中数据采集模块在不影响前端业务正常使用的前提下，定期地收集存储在一个或多个存储层中的数据块的信息，收集的信息包括访问量和延迟。
进一步的，其中数据处理模块根据收集的信息，在后端自动分析该些信息，在周期内，对数据块的访问量和延迟进行分析，并保存日志；数据处理模块还对所有的数据块性能分析按照从高到低的顺序进行排序，周期时间截止并且分析完毕以后，就会生成第一个最终的性能日志分析表。
进一步的，其中决策产生模块按照现有不同存储层数据块数量进行分类，性能日志分析表中的前Ma个数据块放至SSD数据层，第Ma+1至第Ma+Mb个数据块放至SAS数据层，第Ma+Mb+1至Ma+Mb+Mc个数据块放至NL-SAS数据层，其中Ma为当前SSD数据层的数据块数量、Mb当前SAS数据层的数据块数量，Mc当前NL-SAS数据层的数据块数量。
进一步的，其中LUN中各数据层中的数据块按照迁移策略进行数据块的迁移，数据块迁移包括相邻层的数据迁移以及跨层数据迁移，迁移策略包括：热数据上升-相邻层、热数据上升-跨层、冷数据下降-相邻层、冷数据下降-跨层。
本发明还提供一种用于部署大规模集群文件系统的方法，步骤如下：一种用于存储自动分层的数据迁移方法，步骤如下：
SS1：采集数据；
SS2：分析数据，并保存日志；
SS3：生成第一个最终的性能日志分析表；
SS4：按照性能日志分析表产生迁移策略；
SS5：按照迁移策略进行数据块的迁移。
进一步的，步骤SS1具体为：在不影响前端业务正常使用的前提下，定期地收集存储在一个或多个存储层中的数据块的信息，收集的信息包括但不限于访问量和延迟；步骤SS2具体为：根据收集的信息，在后端自动分析该些信息，在周期内，对数据块的访问量和延迟进行分析，并保存日志。
进一步的，步骤SS3具体为：对所有的数据块性能分析按照从高到低的顺序进行排序，周期时间截止并且分析完毕以后，就会生成第一个最终的性能日志分析表。
进一步的，步骤SS4具体为：按照现有不同存储层数据块数量进行分类，性能日志分析表中的前Ma个数据块放至SSD数据层，第Ma+1至第Ma+Mb个数据块放至SAS数据层，第Ma+Mb+1至Ma+Mb+Mc个数据块放至NL-SAS数据层，其中Ma为当前SSD数据层的数据块数量、Mb当前SAS数据层的数据块数量，Mc当前NL-SAS数据层的数据块数量。
进一步的，步骤SS5具体为：按照步骤SS4得到的迁移策略进行数据块的迁移，数据块迁移包括相邻层的数据迁移以及跨层数据迁移，迁移策略包括：热数据上升-相邻层、热数据上升-跨层、冷数据下降-相邻层、冷数据下降-跨层。
通过本发明的方案可以实现跨存储层的数据块迁移，即NL-SAS硬盘层与SSD硬盘层之间可以实现数据块的迁移。自动分层功能是以固定的时间为一个周期，对卷内数据I/O的活动性和延迟程度进行监控和分析，这个日志分析可以把卷中的所有数据进行I/O分析，并按照这个卷的存储层数有效的分配数据是否需要迁移、并且需要迁移到哪个数据层，一次性分析到位，并按照分析结果执行有效的数据迁移。实现这个功能需要提高数据分析和计算的能力，并且能够实现数据迁移一步到位。
附图说明
图1示出实现存储自动分层的数据迁移实施方案的示例性存储系统框图。
图2示出本发明的存储管理器结构框图。
图3示出本发明的自动分层数据迁移示意图。
图4示出本发明的自动分层数据迁移方法流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，实现存储自动分层的数据迁移实施方案的示例性存储系统包括LUN以及存储管理器，LUN是由3个存储层组：SSD数据层、SAS数据层、NL-SAS数据层，存储管理器从LUN的3个存储层中采集数据，并产生迁移策略控制SSD数据层、SAS数据层、NL-SAS数据层之间的数据块的迁移。
如图2所示，存储管理器包括数据采集模块、数据处理模块、决策产生模块，数据采集模块可收集LUN的3个存储层的信息，包括但不限于各存储层数据块的访问量和延迟，数据处理模块基于从所收集的信息进行分析，并生成第一个最终的性能日志分析表，决策产生模块按照性能日志分析表为在LUN中的数据块做出迁移策略。由决策产生模块做出的迁移策略可引导SSD数据层、SAS数据层、NL-SAS数据层中的一个或多个层将一个或多个数据块存储、移动或复制到指定存储层。
数据采集模块可在不影响前端业务正常使用的前提下，定期地收集存储在一个或多个存储层中的数据块的信息，数据块分析的周期可进行设置，如每24小时，收集的信息包括但不限于访问量和延迟。
数据处理模块根据采集模块收集的信息，在后端自动分析该些信息，在这个24小时周期内，对数据块的访问量和延迟进行分析，并保存日志，对所有的数据块性能分析按照从高到低的顺序进行排序，周期时间截止并且分析完毕以后，就会生成第一个最终的性能日志分析表。
决策产生模块按照现有不同存储层数据块数量进行分类，性能日志分析表中的前Ma个数据块放至SSD数据层，第Ma+1至第Ma+Mb个数据块放至SAS数据层，第Ma+Mb+1至Ma+Mb+Mc个数据块放至NL-SAS数据层，其中Ma为当前SSD数据层的数据块数量、Mb当前SAS数据层的数据块数量，Mc当前NL-SAS数据层的数据块数量。
如SSD层数据块数量为10W个、SAS层数据块数量为100W个、NL-SAS层数据块数量为200W个，那么决策产生模块从高到低的排序数据块性能时需要按照这个数量分开数据层，并最终产生数据块迁移策略，性能日志分析表中的前10W个数据块放至SSD数据层，性能日志分析表中的第(10W+1)-第(10W+100W)个数据块放至SAS数据层，性能日志分析表中的第(10W+100W+1)-第(10W+100W+200W)个数据块放至NL-SAS数据层，。
假设当前数据块A位于SSD数据层，在此阶段中，如果数据块A在性能日志分析表中的位置位于前10W个，那么决策产生模块则将数据块A留在SSD数据层上；如果在此阶段中，数据块A在性能日志分析表中的位置位于第(10W+1)至第(10W+100W)个之间，那么决策产生模块则将数据块A迁移至SAS数据层；如果在此阶段中，数据块A在性能日志分析表中的位置位于第(10W+100W+1)至第(10W+100W+200W)个之间，那么决策产生模块则将数据块A迁移至NL-SAS数据层。
如图3示出自动分层数据迁移示意图，其中的数据块迁移包括相邻层的数据迁移以及跨层数据迁移。
例如当前数据块B位于NL-SAS数据层，如果在一周期后，基于性能日志分析表中的位置应留在NL-SAS数据层，则该数据块B则不进行迁移；如果在一周期后，基于性能日志分析表中的位置应迁移至SAS数据层，则该数据块B则按照″热数据上升-相邻层″的策略迁移至SAS数据层；如果在一周期后，基于性能日志分析表中的位置应迁移至SSD数据层，则该数据块B则按照″热数据上升-跨层″的策略迁移至SSD数据层。
例如当前数据块C位于SAS数据层，如果在一周期后，基于性能日志分析表中的位置应留在SAS数据层，则该数据块C则不进行迁移；如果在一周期后，基于性能日志分析表中的位置应迁移至NL-SAS数据层，则该数据块C则按照″冷数据下降-相邻层″的策略迁移至NL-SAS数据层；如果在一周期后，基于性能日志分析表中的位置应迁移至SSD数据层，则该数据块B则按照″热数据上升-相邻层″的策略迁移至SSD数据层。
例如当前数据块D位于SSD数据层，如果在一周期后，基于性能日志分析表中的位置应留在SSD数据层，则该数据块D则不进行迁移；如果在一周期后，基于性能日志分析表中的位置应迁移至NL-SAS数据层，则该数据块D则按照″冷数据下降-跨层″的策略迁移至NL-SAS数据层；如果在一周期后，基于性能日志分析表中的位置应迁移至SAS数据层，则该数据块D则按照″冷数据下降-相邻层″的策略迁移至SAS数据层。
此外本发明还提供一种用于存储自动分层的数据迁移方法。
如图4所示，用于存储自动分层的数据迁移方法步骤如下：
SS1：采集数据；
SS2：分析数据，并保存日志；
SS3：生成第一个最终的性能日志分析表；
SS4：按照性能日志分析表产生迁移策略；
SS5：按照迁移策略进行数据块的迁移。
步骤SS1具体为：在不影响前端业务正常使用的前提下，定期地收集存储在一个或多个存储层中的数据块的信息，收集的信息包括但不限于访问量和延迟。
步骤SS2具体为：根据收集的信息，在后端自动分析该些信息，在周期内，对数据块的访问量和延迟进行分析，并保存日志。
步骤SS3具体为：对所有的数据块性能分析按照从高到低的顺序进行排序，周期时间截止并且分析完毕以后，就会生成第一个最终的性能日志分析表。
步骤SS4具体为：按照现有不同存储层数据块数量进行分类，性能日志分析表中的前Ma个数据块放至SSD数据层，第Ma+1至第Ma+Mb个数据块放至SAS数据层，第Ma+Mb+1至Ma+Mb+Mc个数据块放至NL-SAS数据层，其中Ma为当前SSD数据层的数据块数量、Mb当前SAS数据层的数据块数量，Mc当前NL-SAS数据层的数据块数量。
步骤SS5具体为：按照步骤SS4得到的迁移策略进行数据块的迁移，数据块迁移包括相邻层的数据迁移以及跨层数据迁移，迁移策略包括：热数据上升-相邻层、热数据上升-跨层、冷数据下降-相邻层、冷数据下降-跨层。具体的迁移策略如图3所示。
通过本发明的方案可以实现跨存储层的数据块迁移，即NL-SAS硬盘层与SSD硬盘层之间可以实现数据块的迁移。自动分层功能是以固定的时间为一个周期，对卷内数据I/O的活动性和延迟程度进行监控和分析，这个日志分析可以把卷中的所有数据进行I/O分析，并按照这个卷的存储层数有效的分配数据是否需要迁移、并且需要迁移到哪个数据层，一次性分析到位，并按照分析结果执行有效的数据迁移。实现这个功能需要提高数据分析和计算的能力，并且能够实现数据迁移一步到位。
此外本发明对业务的性能优化以及存储系统的处理能力方面有很大的优势：
(1)根据对数据IO的性能要求，对数据块进行调整，提高了前端业务的性能，并且可以根据业务不同时间的需求，进行数据块的调整；
(2)合理调整对不同性能磁盘的使用，在购买硬盘前不用再考虑硬盘之间是否可以支持自动分层功能；
(3)在指定的周期内，对整个LUN的所有数据块进行分析并一次性调整，避免了相邻层之间调整不合适，需要在下个周期内继续调整并迁移的压力。
尽管在装置的上下文中已描述了一些方面，但明显的是这些方面也表示对应方法的描述，其中块或设备与方法步骤或方法步骤的特征相对应。类似地，在方法步骤的上下文中所描述的各方面也表示对应的块或项目或者对应装置的特征的描述。可以通过(或使用)如微处理器、可编程计算机、或电子电路之类的硬件装置来执行方法步骤中的一些或所有。可以通过此类装置来执行最重要的方法步骤中的某一个或多个。
所述实现可以采用硬件或采用软件或可以使用例如软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、或闪存之类的具有被存储在其上的电子可读控制信号的数字存储介质来执行，所述电子可读控制信号与可编程计算机系统配合(或能够与其配合)以使得执行相应的方法。可以提供具有电子可读控制信号的数据载体，所述电子可读控制信号能够与可编程计算机系统配合以使得执行本文所描述的方法。
所述实现还可以采用具有程序代码的计算机程序产品的形式，当计算机程序产品在计算机上运行时，程序代码进行操作以执行该方法。可以在机器可读载体上存储程序代码。
以上所描述的仅是说明性，并且要理解的是，本文所描述的布置和细节的修改和变化对于本领域技术人员而言将是明显的。因此，意在仅由所附权利要求的范围而不是由通过以上描述和解释的方式所呈现的特定细节来限制。

Claims (10)

1.一种用于存储自动分层的数据迁移设备，其用于实施存储自动分层的数据迁移的存储系统中，存储系统包括LUN以及存储管理器，LUN是由3个存储层组成：SSD数据层、SAS数据层、NL-SAS数据层，存储管理器从LUN的3个存储层中采集数据，并产生迁移策略控制SSD数据层、SAS数据层、NL-SAS数据层之间的数据块的迁移，其特征在于：存储管理器包括数据采集模块、数据处理模块、决策产生模块，数据采集模块可收集LUN的3个存储层的信息，数据处理模块基于从所收集的信息进行分析，并生成第一个最终的性能日志分析表，决策产生模块按照性能日志分析表为在LUN中的数据块做出迁移策略，由决策产生模块做出的迁移策略可引导SSD数据层、SAS数据层、NL-SAS数据层中的一个或多个层将一个或多个数据块存储、移动或复制到指定存储层。
2.根据权利要求1所述的数据迁移设备，其中数据采集模块在不影响前端业务正常使用的前提下，定期地收集存储在一个或多个存储层中的数据块的信息，收集的信息包括访问量和延迟；数据处理模块根据收集的信息，在后端自动分析该些信息，在周期内，对数据块的访问量和延迟进行分析，并保存日志。
3.根据权利要求2所述的数据迁移设备，其中数据处理模块还对所有的数据块性能分析按照从高到低的顺序进行排序，周期时间截止并且分析完毕以后，就会生成第一个最终的性能日志分析表。
4.根据权利要求1所述的数据迁移设备，其中决策产生模块按照现有不同存储层数据块数量进行分类，性能日志分析表中的前Ma个数据块放至SSD数据层，第Ma+1至第Ma+Mb个数据块放至SAS数据层，第Ma+Mb+1至Ma+Mb+Mc个数据块放至NL-SAS数据层，其中Ma为当前SSD数据层的数据块数量、Mb当前SAS数据层的数据块数量，Mc当前NL-SAS数据层的数据块数量。
5.根据权利要求1所述的数据迁移设备，其中LUN中各数据层中的数据块按照迁移策略进行数据块的迁移，数据块迁移包括相邻层的数据迁移以及跨层数据迁移，迁移策略包括：热数据上升-相邻层、热数据上升-跨层、冷数据下降-相邻层、冷数据下降-跨层。
6.一种用于存储自动分层的数据迁移方法，步骤如下：
SS1：采集数据；
SS2：分析数据，并保存日志；
SS3：生成第一个最终的性能日志分析表；
SS4：按照性能日志分析表产生迁移策略；
SS5：按照迁移策略进行数据块的迁移。
7.根据权利要求6所述的数据迁移方法，其中步骤SS1具体为：在不影响前端业务正常使用的前提下，定期地收集存储在一个或多个存储层中的数据块的信息，收集的信息包括但不限于访问量和延迟；步骤SS2具体为：根据收集的信息，在后端自动分析该些信息，在周期内，对数据块的访问量和延迟进行分析，并保存日志。
8.根据权利要求6所述的数据迁移方法，其中步骤SS3具体为：对所有的数据块性能分析按照从高到低的顺序进行排序，周期时间截止并且分析完毕以后，就会生成第一个最终的性能日志分析表。
9.根据权利要求6所述的数据迁移方法，其中步骤SS4具体为：按照现有不同存储层数据块数量进行分类，性能日志分析表中的前Ma个数据块放至SSD数据层，第Ma+1至第Ma+Mb个数据块放至SAS数据层，第Ma+Mb+1至Ma+Mb+Mc个数据块放至NL-SAS数据层，其中Ma为当前SSD数据层的数据块数量、Mb当前SAS数据层的数据块数量，Mc当前NL-SAS数据层的数据块数量。
10.根据权利要求6所述的数据迁移方法，其中步骤SS5具体为：按照步骤SS4得到的迁移策略进行数据块的迁移，数据块迁移包括相邻层的数据迁移以及跨层数据迁移，迁移策略包括：热数据上升-相邻层、热数据上升-跨层、冷数据下降-相邻层、冷数据下降-跨层。
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