CN106598786B - 一种存储快照写时复制处理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种存储快照写时复制处理系统和方法，该系统包括：分别与源卷模块和目标卷模块连接的快照模块，位于快照模块和主机之间的高速写缓存模块；高速写缓存模块用于在主机下发写操作信号时直接接收该写操作信号并向主机发出对应的反馈信号，并按照自身的降级策略将自身存储的写操作信号下发至快照模块；快照模块用于根据高速写缓存模块下发的写操作信号进行写时复制。当主机下发写操作信号时，高速写缓存模块在接收到该写操作信号时直接向主机发出反馈信号，从主机端来看此时写操作已完成，有效降低了延迟时间，而高速写缓存模块将自身缓存的写操作信号下发至快照模块进行写时复制，并不影响快照模块的写时复制流程。

Description

一种存储快照写时复制处理系统和方法
技术领域
本发明涉及存储技术领域，特别是涉及一种存储快照写时复制处理系统和方法。
背景技术
随着计算机技术的快速发展，数字化信息在很多区域已经逐步取代纸媒数据，呈现日均指数级增长。海量数据催生了云计算、大数据和海量存储系统的发展，其对存储设备和存储应用的需求也越来越高。
政府行业、银行系统、电力企业等对数据的安全性和业务连续性有着较高的要求，必须提供在线的数据保护。而快照就是一种在线存储设备防止数据丢失的方法，在越来越多的高端存储系统中，快照模块已经成为一项基本的不可或缺的元素。在写时复制(Copyon write)技术中，当对快照源卷的某一块进行写操作时，需要先将此块读出，在写入目标卷中做备份，然后源卷写操作才可以实际下发。在此种情况下，一次源卷的写操作需要触发磁盘的一次读操作和两次写操作，极大地增加了源卷写操作的延迟时间。
因而，如何解决传统的快照技术中存在的延迟问题，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种存储快照写时复制处理系统和方法，可以解决传统的快照技术中存在的延迟问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种存储快照写时复制处理系统，包括：分别与源卷模块和目标卷模块连接的快照模块，位于所述快照模块和主机之间的高速写缓存模块；
其中，所述高速写缓存模块用于在所述主机下发写操作信号时直接接收该写操作信号并向所述主机发出对应的反馈信号，并按照自身的降级策略将自身存储的写操作信号下发至所述快照模块；
所述快照模块用于根据所述高速写缓存模块下发的所述写操作信号进行写时复制。
优选地，还包括：
位于所述高速写缓存模块和所述快照模块之间的快照预启模块，用于在所述快照模块启动快照之前，控制所述高速写缓存模块将当前存储的写操作信号信息全部下刷，并将所述高速写缓存模块置位直写模式。
优选地，所述高速写缓存模块包括：
高速写缓存功能单元，用于在所述主机下发写操作信号时直接接收该写操作信号并向所述主机发出对应的反馈信号；
降级功能单元，用于按照自身的降级策略将自身存储的写操作信号下发至所述快照模块时，以及在降级前进行IO聚合操作和/或IO拆分操作。
一种存储快照写时复制处理方法，包括：
通过高速写缓存获取主机下发的写操作信号，并向所述主机发出对应的反馈信号；
根据预设的降级策略，将所述高速写缓存降级，并将所述高速写缓存中的写操作信号下发至快照模块；
启动所述快照模块，进行写时复制。
优选地，在启动所述快照模块之前，还包括：
将所述高速写缓存中现有的所有写操作信号信息全部下刷，并将所述高速写缓存置位为直写模式。
优选地，所述启动所述快照模块，进行写时复制，包括：
启动所述快照模块；
将所述高速写缓存置位为写回模式；
根据所述高速写缓存降级下刷的写缓存进行写时复制。
优选地，还包括：
在将所述高速写缓存降级之前，根据预设IO聚合拆分规则，对所述高速写缓存中的写IO进行相应的IO聚合操作或IO拆分操作。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例所提供的一种存储快照写时复制处理系统，包括：分别与源卷模块和目标卷模块连接的快照模块，位于快照模块和主机之间的高速写缓存模块；其中，高速写缓存模块用于在主机下发写操作信号时直接接收该写操作信号并向主机发出对应的反馈信号，并按照自身的降级策略将自身存储的写操作信号下发至快照模块；快照模块用于根据高速写缓存模块下发的写操作信号进行写时复制。当主机下发写操作信号时，高速写缓存模块在接收到该写操作信号时直接向主机发出反馈信号，从主机端来看此时写操作已完成，主机无需等待快照模块与源卷模块和目标卷模块的交互，有效降低了延迟时间，而高速写缓存模块将自身缓存的写操作信号下发至快照模块进行写时复制，并不影响快照模块的写时复制流程。
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为本发明一种具体实施方式所提供的存储快照写时复制处理系统结构示意图；
图2为本发明一种具体实施方式所提供的存储快照写时复制处理方法流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种存储快照写时复制处理系统和方法，可以解决传统的快照技术中存在的延迟问题。。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的存储快照写时复制处理系统结构示意图。
本发明的一种具体实施方式提供了一种存储快照写时复制处理系统，包括：分别与源卷模块1和目标卷模块2连接的快照模块3，位于快照模块3和主机5之间的高速写缓存模块4；其中，高速写缓存模块4用于在主机5下发写操作信号时直接接收该写操作信号并向主机5发出对应的反馈信号，并按照自身的降级策略将自身存储的写操作信号下发至快照模块3；快照模块3用于根据高速写缓存模块4下发的写操作信号进行写时复制。
在本实施方式中，当主机下发写操作信号时，高速写缓存模块在接收到该写操作信号时直接向主机发出反馈信号，主机在接收到该反馈信号时判定写操作完成；而高速写缓存模块定时或定量将存储的写操作信号下发至快照模块以进行写时复制。由此，将主机写操作和快照写时复制两个过程异步化。从主机端来看，在接收到反馈信号时即判定写操作已完成，从而主机无需等待快照模块与源卷模块和目标卷模块的交互完成，有效降低了延迟时间，而高速写缓存模块将自身缓存的写操作信号下发至快照模块进行写时复制，并不影响快照模块的写时复制流程。
在本发明的一种实施方式中，该系统还包括：位于高速写缓存模块和快照模块之间的快照预启模块，用于在快照模块启动快照之前，控制高速写缓存模块将当前存储的写操作信号信息全部下刷，并将高速写缓存模块置位直写模式。
进一步地，高速写缓存模块包括：高速写缓存功能单元，用于在主机下发写操作信号时直接接收该写操作信号并向主机发出对应的反馈信号；降级功能单元，用于按照自身的降级策略将自身存储的写操作信号下发至快照模块时，以及在降级前进行IO聚合操作和/或IO拆分操作。
在本实施方式中，降级功能单元的降级策略可以是定时或者定量进行降级将写操作信号下发至快照模块以写入源卷模块。在降级的同时，添加IO聚合和IO拆分操作，IO聚合即将首位相连的多个小IO聚合成一个大IO；IO拆分指的是将过大的IO按照快照逻辑块进行拆分，保证单个IO不跨块边界。降低了快照源卷写的延时，此外，也可以极大的提高无快照时源卷的写效率。
为了保证主机层面所看到的数据和快照模块所看到的数据的一致性，设置了快照预启模块。在应用中，当启动快照时，如果高速写缓存中缓存有部分主机写IO，则主机层面所看到的数据和快照模块所看到的数据将发生不一致，当下次触发高速写缓存的降级操作时，这些IO快照模块将继续进行写时复制操作，而主机层面则会认为这些写IO是在启动快照之前就已经写入成功，不应该进行写时复制。为了避免此种问题，设置了快照预启模块，在启动快照之前，加入额外的一个动作—准备快照。准备快照期间的主要工作有两点，一是将高速写缓存中现有的写IO全部下刷，二是将高速写缓存置位直写模式(Write through)保证在后续启动快照时，高速缓存中没有待处理的写IO，即主机层面和快照层面的数据视图保持一致。
请参考图2，图2为本发明一种具体实施方式所提供的存储快照写时复制处理方法流程图。
相应地，本发明一种实施方式还提供了一种存储快照写时复制处理方法，包括：
S11：通过高速写缓存获取主机下发的写操作信号，并向主机发出对应的反馈信号。
S12：根据预设的降级策略，将高速写缓存降级，并将高速写缓存中的写操作信号下发至快照模块。
S13：启动快照模块，进行写时复制。
在本实施方式中，当主机下发写操作信号时，通过高速写缓存接收并缓存该写操作信号，并直接向主机发出反馈信号，以使主机在接收到该反馈信号时判定写操作完成；定时或定量将高速写缓存中存储的写操作信号下发至快照模块以进行写时复制。由此，将主机写操作和快照写时复制两个过程异步化。从主机层面来看，在接收到反馈信号时即判定写操作已完成，从而主机无需等待快照模块与源卷模块和目标卷模块的交互完成，有效降低了延迟时间，而高速写缓存将自身缓存的写操作信号下发至快照模块进行写时复制，并不影响快照模块的写时复制流程。
在本发明的一种实施方式中，在启动快照模块之前，还包括：将高速写缓存中现有的所有写操作信号信息全部下刷，并将高速写缓存置位为直写模式。
为了保证主机层面所看到的数据和快照模块所看到的数据的一致性，在启动快照之前，加入额外的一个动作—准备快照。准备快照期间的主要工作有两点，一是将高速写缓存中现有的写IO全部下刷，二是将高速写缓存置位直写模式(Write through)保证在后续启动快照时，高速缓存中没有待处理的写IO，即主机层面和快照层面的数据视图保持一致。
启动快照模块，进行写时复制，包括：启动快照模块；将高速写缓存置位为写回模式；根据高速写缓存降级下刷的写缓存进行写时复制。即开启高速写缓存，此时高速写缓存周期执行降级操作及向下刷写缓存。进一步地，还包括：在将高速写缓存降级之前，根据预设IO聚合拆分规则，对高速写缓存中的写IO进行相应的IO聚合操作或IO拆分操作。
在本实施方式中，添加IO聚合和IO拆分操作，IO聚合即将首位相连的多个小IO聚合成一个大IO；IO拆分指的是将过大的IO按照快照逻辑块进行拆分，保证单个IO不跨块边界。降低了快照源卷写的延时，此外，也可以极大的提高无快照时源卷的写效率。
综上所述，本发明所提供的存储快照写时复制处理系统和方法，当主机下发写操作信号时，高速写缓存在接收到该写操作信号时直接向主机发出反馈信号，主机在接收到该反馈信号时判定写操作完成；而高速写缓存定时或定量将存储的写操作信号下发至快照模块以进行写时复制。由此，将主机写操作和快照写时复制两个过程异步化。从主机端来看，在接收到反馈信号时即判定写操作已完成，从而主机无需等待快照模块与源卷模块和目标卷模块的交互完成，有效降低了延迟时间。启动快照之前添加准备快照的过程，保证了数据的一致性。
以上对本发明所提供的一种存储快照写时复制处理系统和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种存储快照写时复制处理系统，其特征在于，包括：分别与源卷模块和目标卷模块连接的快照模块，位于所述快照模块和主机之间的高速写缓存模块；
其中，所述高速写缓存模块用于在所述主机下发写操作信号时直接接收该写操作信号并向所述主机发出对应的反馈信号，并按照自身的降级策略将自身存储的写操作信号下发至所述快照模块；
位于所述高速写缓存模块和所述快照模块之间的快照预启模块，用于在所述快照模块启动快照之前，先将所述高速写缓存模块置位为直写模式，再控制所述高速写缓存模块将当前存储的写操作信号信息全部下刷；
所述快照模块用于根据所述高速写缓存模块下发的所述写操作信号进行写时复制；其中，写时复制的过程包括：
所述快照模块将所述高速写缓存置位为写回模式；
所述快照模块根据所述高速写缓存降级下刷的写缓存进行写时复制。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高速写缓存模块包括：
高速写缓存功能单元，用于在所述主机下发写操作信号时直接接收该写操作信号并向所述主机发出对应的反馈信号；
降级功能单元，用于按照自身的降级策略将自身存储的写操作信号下发至所述快照模块，以及在降级前进行IO聚合操作和/或IO拆分操作。
3.一种存储快照写时复制处理方法，其特征在于，包括：
高速写缓存模块在主机下发写操作信号时直接接收所述写操作信号并向所述主机发出对应的反馈信号，并按照自身的降级策略将自身存储的写操作信号下发至快照模块；
在所述快照模块启动快照之前，位于所述高速写缓存模块和所述快照模块之间的快照预启模块先将所述高速写缓存模块置位为直写模式，再控制所述高速写缓存模块将当前存储的写操作信号信息全部下刷；
所述快照模块根据所述高速写缓存模块下发的所述写操作信号进行写时复制；其中，写时复制的过程包括：
所述快照模块将所述高速写缓存置位为写回模式；
所述快照模块根据所述高速写缓存降级下刷的写缓存进行写时复制。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
在将所述高速写缓存降级之前，根据预设IO聚合拆分规则，对所述高速写缓存中的写IO进行相应的IO聚合操作或IO拆分操作。
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