CN110737391A - 用于管理存储系统的方法、设备和计算机程序产品 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于管理存储系统的方法、设备和计算机程序产品。根据本公开的示例性实现，提供了一种用于管理存储系统的方法。在该方法中，在该方法中，获取与存储系统相关联的多个存储设备中的数据的数据类型。基于数据类型，将多个存储设备划分为第一组存储设备和第二组存储设备。分别确定第一组存储设备和第二组存储设备的第一处理能力和第二处理能力。基于第一处理能力和第二处理能力，在多个存储设备之间调度数据的分布。利用上述示例性实现，可以平衡资源池中的各个存储设备的处理能力来平衡各个存储设备的工作负载，进而提高资源池的整体响应速度。进一步，提供了一种用于管理存储系统的设备和计算机程序产品。

Description

用于管理存储系统的方法、设备和计算机程序产品
技术领域
本公开的各实现方式涉及存储管理，更具体地，涉及用于管理存储系统(例如，独立磁盘冗余阵列(Redundant Array of Independent Disks，RAID))的方法、设备和计算机程序产品。
背景技术
随着数据存储技术的发展，各种数据存储设备已经能够向用户提供越来越高的数据存储能力，并且数据访问速度也有了很大程度的提高。在提高数据存储能力的同时，用户对于数据可靠性和存储系统的响应时间也提供了越来越高的需求。目前，已经开发出了基于冗余磁盘阵列的多种数据存储系统来提高数据的可靠性。当存储系统中的一个或者多个磁盘出现故障时，可以从其他正常操作的磁盘上的数据来恢复出故障磁盘中的数据。
目前已经开发出了映射独立磁盘冗余阵列(Mapped RAID)。在该映射RAID中，磁盘是一个逻辑概念并且可以包括多个区块(extent)。一个逻辑磁盘中包括的多个区块可以分布在资源池中的不同物理存储设备上。对于映射RAID的一个条带中的多个区块而言，该多个区块应当分布在不同的物理存储设备上，以便当该多个区块中的一个区块所在的物理存储设备出现故障时，可以执行重建操作以便从其他区块所在的物理存储设备中恢复数据。
将会理解，资源池中的多个存储设备可以存储不同类型的数据，这导致不同的存储设备在处理用户IO访问时具有不同的处理能力。此时，如何平衡资源池中的各个存储设备的工作负载，进而提高资源池的整体响应速度，成为一个技术难题。
发明内容
因而，期望能够开发并实现一种以更为有效的方式来管理存储系统的技术方案。期望该技术方案能够与现有的存储系统相兼容，并且通过改造现有存储系统的各种配置，来以更为有效的方式管理存储系统。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于管理存储系统的方法。在该方法中，获取与存储系统相关联的多个存储设备中的数据的数据类型。基于数据类型，将多个存储设备划分为第一组存储设备和第二组存储设备。分别确定第一组存储设备和第二组存储设备的第一处理能力和第二处理能力。基于第一处理能力和第二处理能力，在多个存储设备之间调度数据的分布。
根据本公开的第二方面，提供了一种用于管理存储系统的设备。该设备包括：至少一个处理器；易失性存储器；以及与至少一个处理器耦合的存储器，存储器具有存储于其中的指令，指令在被至少一个处理器执行时使得设备执行动作。该动作包括：获取与存储系统相关联的多个存储设备中的数据的数据类型；基于数据类型，将多个存储设备划分为第一组存储设备和第二组存储设备；分别确定第一组存储设备和第二组存储设备的第一处理能力和第二处理能力；以及基于第一处理能力和第二处理能力，在多个存储设备之间调度数据的分布。
根据本公开的第三方面，提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品被有形地存储在非瞬态计算机可读介质上并且包括机器可执行指令，机器可执行指令用于执行根据本公开的第一方面的方法。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开各实现方式的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实现方式。在附图中：
图1A和1B分别示意性示出了其中可以实现本公开的方法的存储系统的示意图；
图2示意性示出了其中可以实现本公开的方法的示例性环境的框图；
图3示意性示出了图2中的存储资源池的图示；
图4示意性示出了根据本公开的一个实现方式的用于管理存储系统的架构图；
图5示意性示出了根据本公开的一个实现方式的用于管理存储系统的方法的流程图；
图6示意性示出了根据本公开的一个实现方式的用于将多个存储设备中的第一存储设备中的源区块移动至第二存储设备的框图；
图7示意性示出了根据本公开的一个实现方式的用于确定给定存储设备的工作负载的方法的流程图；
图8示意性示出了根据本公开一个实现方式的用于将第一存储设备中的源区块移动至第二存储设备的方法的流程图；
图9示意性示出了根据本公开的示例性实现的用于从多个存储设备中选择待移动的源区块的框图；以及
图10示意性示出了根据本公开的示例性实现的用于管理存储系统的设备的框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实现。虽然附图中显示了本公开的优选实现，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实现所限制。相反，提供这些实现是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实现”和“一个实现”表示“至少一个示例实现”。术语“另一实现”表示“至少一个另外的实现”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
在本公开的上下文中，存储系统可以是基于RAID的存储系统。基于RAID的存储系统可以将多个存储设备组合起来，成为一个磁盘阵列。通过提供冗余的存储设备，可以使得整个磁盘组的可靠性大大超过单一的存储设备。RAID可以提供优于单一的存储设备的各种优势，例如，增强数据整合度，增强容错功能，增加吞吐量或容量，等等。RAID存在多个标准，例如RAID-1，RAID-2，RAID-3，RAID-4，RAID-5，RAID-6，RAID-10，RAID-50等等。关于RAID级别的更多细节，本领域技术人员例如可以参见https://en.wikipedia.org/wiki/Standard_RAID_levels、以及https://en.wikipedia.org/wiki/Nested_RAID_levels等。
图1A示意性示出了其中可以实现本公开的方法的存储系统100A的示意图。在图1A所示的存储系统中，以包括五个独立存储设备(110、112、114、116以及118)的RAID-5(4D+1P，其中4D表示存储系统中包括四个存储设备来用于存储数据，1P表示存储系统中包括一个存储设备来用于存储P校验)阵列为示例，来说明RAID的工作原理。应当注意，尽管图1A中示意性示出了五个存储设备，在其他的实现方式中，根据RAID的等级不同，还可以包括更多或者更少的存储设备。尽管图1A中示出了条带120、122、124、…、126，在其他的示例中，RAID系统还可以包括不同数量的条带。
在RAID中，条带跨越多个物理存储设备(例如，条带120跨越存储设备110、112、114、116以及118)。可以简单地将条带理解为多个存储设备中的满足一定地址范围的存储区域。在条带120中存储的数据包括多个部分：存储在存储设备110上的数据块D00、存储在存储设备112上的数据块D01、存储在存储设备114上的数据块D02、存储在存储设备116上的数据块D03、以及存储在存储设备118上的数据块P0。在此示例中，数据块D00、D01、D02、以及D03是被存储的数据，而数据块P0是被存储数据的P校验。
在其他条带122和124中存储数据的方式也类似于条带120，不同之处在于，有关其他数据块的校验可以存储在不同于存储设备118的存储设备上。以此方式，当多个存储设备110、112、114、116以及118中的一个存储设备出现故障时，可以从其他的正常的存储设备中恢复出故障设备中的数据。
图1B示意性示出了存储系统110A的重建过程的示意图100B。如图1B所示，当一个存储设备(例如，以阴影示出的存储设备116)出现故障时，可以从其余的正常操作的多个存储设备110、112、114、118中恢复数据。此时，可以向RAID中加入新的后备存储设备118B来替代存储设备118，以此方式，可以将恢复的数据写入118B并实现系统的重建。
应当注意，尽管在上文中参见图1A和图1B描述了包括5个存储设备(其中4个存储设备用于存储数据，1个存储设备用于存储校验)的RAID-5的存储系统，根据其他RAID等级的定义，还可以存在包括其他数量的存储设备的存储系统。例如，基于RAID-6的定义，可以利用两个存储设备来分别存储校验P和Q。又例如，基于三重校验RAID的定义，可以利用三个存储设备来分别存储校验P、Q和R。
随着分布式存储技术的发展，图1A和1B所示的存储系统中的各个存储设备110、112、114、116以及118可以不再局限于物理存储设备，而是可以是虚拟存储设备。例如，存储设备110上的各个区块可以分别来自于资源池中的不同的物理存储设备(在下文中将简称为存储设备)。图2示意性示出了其中可以实现本公开的方法的示例性环境200的框图。如图2所示，存储资源池270可以包括多个物理存储设备210、220、230、240、250、…、260。此时，该多个存储设备中的存储空间可以被分配给多个存储系统290、…、292。此时，存储系统290、…、292可以经由网络280来访问存储资源池270中的各个存储设备中的存储空间。
图3示意性示出了如图2所示的存储资源池270的更多信息的图示。资源池270可以包括多个存储设备210、220、230、240、250、…、260。每个存储设备可以包括多个区块，其中空白区块(如图例360所示)表示空闲的区块，以条纹示出的区块(如图例362所示)表示用于图1中的存储系统110A的第一条带的区块，而以阴影示出的区块(如图例364所示)表示用于图1中的存储系统110A的第二条带的区块。此时，用于第一条带的区块312、322、332、342、352分别用于存储第一条带的数据块D00、D01、D02、D03和校验P0。用于第二条带的区块324、334、344、366和314分别用于存储第二条带的数据块D10、D11、D12、D13和校验P1。
如图3所示，在各个存储设备中还可以存在预留的空闲部分370，以便用于在资源池中的一个存储设备出现故障时，可以选择各个存储设备中的空闲部分370中的区块，来重建故障存储设备中的各个区块。
应当注意，图3仅以4D+1P的RAID-5存储系统为示例示出了各个条带中的区块如何分布在资源池的多个存储系统中。当采用基于其他RAID等级时，本领域技术人员可以基于上文的原理来实现具体细节。例如，在6D+1P+1Q的RAID-6存储系统中，每个条带中的8个区块可以分布在多个存储设备上，进而保证多个存储设备的负载均衡。
将会理解，不同存储设备可以具有不同的处理能力。即使在建立资源池270时使用配置完全相同的多个存储设备，随着多个存储设备中的各个区块被分配用于存储不同的数据，各个存储设备服务于用户I/O请求的能力将会有所变化。目前已经提出了在资源池270中的多个存储设备之间平均分配存储空间用于用户使用从而确保多个存储设备的负载平衡的技术方案。然而，这些技术方案并不考虑各个存储设备本身的处理能力之间的差异，因而造成资源池270中的各个存储设备之间的负载存在较大差异。
为了解决上述缺陷，本公开的实现方式提供了一种用于管理存储系统的方法、设备和计算机程序产品。根据本公开的示例性实现，多个存储设备中可以存储不同类型的数据。在下文中，将参见图4详细描述本公开的具体实现方式。图4示意性示出了根据本公开的一个实现方式的用于管理存储系统的架构图400。在图4中，以阴影区域410示出的部分表示第一类型的数据(例如，用于管理与存储系统的操作相关联的数据，简称为系统数据)，而以空白示出的部分表示第二类型的数据(例如，用于由存储系统的用户使用的数据，简称为用户数据)。在此示例中，存储设备210至240中即存储系第一类型的数据又存储第二类型的数据，而存储设备250、…、260存储第二类型的数据。
此时，可以根据数据类型来将资源池270中的多个存储设备210至260划分为第一组存储设备410(该组包括存储设备210至240)和第二组存储设备420(该组包括存储设备250、…、260)。将会理解，尽管在图4中仅示意性示出了利用4个存储设备210至240来存储系统数据，在其他实现中还可以使用其他数量的存储设备来存储系统数据。
在此实现中，可以分别确定第一组存储设备410和第二组存储设备420的第一处理能力412和第二处理能力422。在此，处理能力表示相应的存储设备服务于来自用户的I/O请求的能力。继而，可以基于第一处理能力412和第二处理能力422，来调度(430)数据分布。将会理解，在此的调度数据的分布是指在多个存储设备之间移动数据。例如，由于不同组中的存储设备所具有的处理能力是不同的，因而当发现多个存储设备中的一个存储设备的工作负载提高时，可以将该存储设备中的数据的区块移动至工作负载较低的存储设备中，以实现数据分配的调度。根据本公开的示例性实现，例如可以通过如下方式来确定工作负载提高：例如，访问请求数量增加、访问请求所涉及的数据量增加、响应时间变长等。
将会理解，可以在第一组存储设备内部移动数据，可以在第二组存储设备内部移动数据，或者还可以在第一组存储设备和第二组存储设备之间移动数据(例如，从第一组存储设备向第二组存储设备移动数据，或者从第二组存储设备向第一组存储设备移动数据)。
利用上述示例性实现，可以基于资源池270中的多个存储设备中所存储的数据类型的不同而确定相应存储设备的处理能力，进而基于确定的处理能力来调度数据的分布，可以以更为准确的方式来平衡各个存储设备的工作负载。以此方式，可以降低存储系统的响应时间，进而提高整个存储系统的响应速度。
在下文中，将参见图5详细描述如何管理存储系统的更多细节。图5示意性示出了根据本公开的一个实现方式的用于管理存储系统的方法500的流程图。在框510处，获取与存储系统相关联的多个存储设备中的数据的数据类型。在此，数据类型可以包括系统数据和用户数据。在框520处，可以基于数据类型，将多个存储设备划分为第一组存储设备和第二组存储设备。通常而言，可以使用资源池270中的前几个(例如，前4个)存储设备来存储系统数据(在这几个存储设备的其余存储空间中，可以存储用户数据)，而使用资源池270中的其他存储设备来存储用户数据。此时，可以将资源池270中的前4个存储设备作为第一组存储设备410，而将其他存储设备作为第二组存储设备420。
在框530处，可以分别确定第一组存储设备和第二组存储设备的第一处理能力和第二处理能力。将会理解，由于第一组存储设备中存储了系统数据，因而第一组存储设备中的各个存储设备的一部分处理资源将会因为处理存储系统的操作而被占用。这导致第一组存储设备可以服务于来自用户I/O请求的处理能力低于第二组存储设备。因而，此时的第一处理能力将低于第二处理能力。
将会理解，由于其中存储数据类型的不同，不同组中的存储设备可以具有不同的处理能力。在此实现中，通过基于各个存储设备自身的处理能力，可以更为准确地衡量各个存储设备的工作负载是否已经达到饱和。因而，可以以更加准确的方式来管理数据在多个存储设备之间的分布。
根据本公开的示例性实现，可以采用多种方式来衡量处理能力。例如，对于现有存储设备而言，可以使用存储设备的信用评分(credit)来衡量处理能力。在此的信用评分表示存储设备可以同时支持的访问请求的数量，因而信用评分越高则表示该存储设备的处理能力越强。
例如，假设第一组存储设备可以同时支持10个访问请求，则第一组存储设备的处理能力可以被设置为10。又例如，假设第二组存储设备可以同时支持50个访问请求，则第二组存储设备的处理能力可以被设置为50。将会理解，在此的数值10和50仅仅是示意性的示例，根据存储系统的配置的不同，还可以将各组存储系统的处理能力设置为不同的数值。
根据本公开的示例性实现，还可以基于存储设备中的可用资源的数量来确定存储设备的处理能力。例如，对于第一组存储设备而言，假设大部分资源被分配用于处理存储系统相关的操作，而仅有20％的资源可用于分配给处理用户I/O请求使用，则此时第一处理能力可以被设置为20％。又例如，对于第二组存储设备而言，假设大部分资源被分配用于处理用户I/O请求使用，则此时第二处理能力可以被设置为90％。将会理解，在此的数值20％和90％仅仅是示意性的示例，根据存储系统的配置的不同，还可以将各组存储系统的处理能力设置为不同的数值。
在框540处，可以基于第一处理能力和第二处理能力，在存储设备之间调度数据的分布。通常而言，第二处理能力将远高于第一处理能力，甚至是第一处理能力的数倍。因而，在向存储系统中存储数据时，可以尽量使用第二组存储设备，以便可以尽可能由处理能力更强的存储设备来服务于用户。
根据本公开的示例性实现，由于第一类型的系统数据无法移动，因而可以通过移动第二类型的用户数据，来按照不同存储设备的处理能力，平衡各个存储设备的工作负载。
根据本公开的示例性实现，可以首先确定多个存储设备的各自的工作负载。如果确定多个存储设备中的第一存储设备的第一工作负载满足预定条件，则将第一存储设备中的第二类型的数据的区块移动至第二存储设备。在此，第一工作负载高于第二存储设备的第二工作负载。
利用上述示例性实现，通过考虑资源池270中的各个存储设备的工作负载，可以将工作负载较高的第一存储设备中的被频繁访问的区块移动至工作负载较低的第二存储设备中。通过上述移动，一方面可以降低第一存储设备处工作负载，进而提高该第一存储设备的响应速度。另一方面，还可以尽量利用工作负载较低并且响应速度较快的第二存储设备中的空闲存储空间。以此方式，可以提高资源池270中的各个存储设备的整体响应速度。
根据本公开的示例性实现，还可以从第一存储设备中选择工作负载较高的区块。具体地，可以从第一存储设备包括的多个区块中选择源区块，区块的工作负载高于多个区块中的另一区块的工作负载。将源区块从第一存储设备移动至第二存储设备中的空闲区块。根据本公开的示例性实现，还可以从第一存储设备中选择工作负载最高的区块。
图6示意性示出了根据本公开的一个实现方式的用于将多个存储设备中的第一存储设备中的源区块移动至第二存储设备的框图600。如图6所示，可以按照上文描述的方法来确定第一存储设备610中的工作负载最重的源区块612。此时，可以将区块612中的数据拷贝至第二存储设备620中的空闲区块。
将会理解，如果第一存储设备610长时间处于较高工作负载，则其中的数据将被逐渐移动至工作负载较低的第二存储设备620中。此时，由于存储数据量的降低，第一存储设备610所接收到的访问请求的数量将会降低，进而有可能缓解第一存储设备610被集中访问的状况。尽管在上文中仅示意性示出了从第一存储设备610向第二存储设备620移动源区块612的示例，根据本公开的示例性实现，可以同时存在多个第一设备和多个第二存储设备，并且可以并行地执行多个区块的移动操作。
根据本公开的示例性实现，可以基于多个方面中的任一方面来获取给定存储设备的工作负载。例如，可以考虑如下方面：针对给定存储设备的数据访问请求的数量、针对给定存储设备的访问的所涉及的数据量以及给定存储设备的响应时间。
根据本公开的示例性实现，可以基于在过去的一个时间段(例如，1小时或者其他时间间隔)内针对存储设备的请求的数量来确定工作负载。例如，假设一个存储设备包括16个区块，则可以将在过去1小时内针对16个区块中的每个区块的访问次数进行求和，来确定该存储设备的工作负载。访问次数越高，则工作负载越高。
根据本公开的示例性实现，可以基于在过去的一个时间段(例如，1小时或者其他时间间隔)内针对给定存储设备的访问的所涉及的数据量来确定工作负载。访问所涉及的数据量越大，则工作负载越高。
根据本公开的示例性实现，可以基于在过去的一个时间段(例如，1小时或者其他时间间隔)内针对给定存储设备的访问的响应时间来确定工作负载。例如，可以获取针对多个访问的响应时间的平均值，平均值越大，则工作负载越高。
根据本公开的示例性实现，可以采用如下方式来确定多个存储设备的各自的工作负载。针对多个存储设备中的给定存储设备，获取给定存储设备的历史工作负载；确定给定存储设备中的数据的数据类型；以及根据数据类型，利用第一处理能力和第二处理能力校正历史工作负载，以获得工作负载。将会理解，由于不同组中的存储设备本身的处理能力不同，相同的用户I/O访问请求将会导致不同存储设备处的不同工作负载。因而，需要利用各个存储设备的处理能力来校正采集到的历史工作负载，以便以更为准确的方式来衡量用户I/O访问请求对于存储设备造成的影响。
图7示意性示出了根据本公开的一个实现方式的用于确定给定存储设备的工作负载的方法700的流程图。如图7示出了针对资源池270中的给定存储设备的操作，在此的给定存储设备可以是从资源池270中的全部或者部分存储设备选择的存储设备。换言之，可以针对资源池中的部分或者全部存储设备执行方法700，以便从资源池270中选择适当的存储设备来作为第二存储设备。
如图7所示，在框710处，获取给定存储设备的历史工作负载。继而，在框720处，确定该给定存储设备中的数据的类型。在框730处，可以根据数据类型来利用第一处理能力和第二处理能力校正历史工作负载。具体地，例如如果发现给定存储设备中存储系统数据，则可以基于第一处理能力与第二处理能力的比值，来校正第一组存储设备中的存储设备的历史工作负载。假设获得的历史工作负载的表示为Load，则可以采用如下公式来获得校正值。
在公式1中，Load表示历史工作负载，ProcessingAbility1和ProcessingAbility2分别表示第一组存储设备和第二组存储设备的第一处理能力和第二处理能力，Load’表示历史工作负载的校正值。利用上述公式，可以以更为准确的方式衡量用户I/O请求对于不同存储设备的影响。例如，继续上文的示例，第一处理能力和第二处理能力分别为10和50。相比于第二组存储设备中的存储设备，相同的用户I/O请求将会对第一组存储设备中的存储设备造成5倍的影响。
根据本公开的示例性实现，可以基于多种方法来确定存储设备的历史工作负载。例如，可以基于公式2来计算。
Figure BDA0001737229150000122
在公式2中，Load表示历史工作负载，Load0表示在先前时间段确定的历史工作负载，α表示衰减因子，可以基于工作负载指数的半衰期来确定，ΔH表示在当前时间段期间内的I/O活动，Δt表示在两个采样时段的长度。将会理解，上文中的公式2仅仅是示意性的，根据本公开的示例性实现，还可以采用其他公式来确定历史工作负载。
图8示意性示出了根据本公开一个实现方式的用于将第一存储设备中的源区块移动至第二存储设备的方法800的流程图。在框810处，可以首先基于第一处理能力和第二处理能力来更系能多个存储设备的各自的工作负载。例如，对于第一组存储设备中的存储设备，可以按照上文的公式1来更新工作负载。对于第二组存储设备中的存储设备，可以按照传统方式来确定工作负载。在框820处，可以根据校正的工作负载来确定平均值。在框830处，如果发现第一存储设备的第一工作负载高于平均值达到预定比例，则操作流程前进至框840。在框840处，可以将第一存储设备中的第二类型的数据的区块移动至工作负载低于第一存储设备的工作负载的第二存储设备。
利用上述示例性实现，可以确定第一存储设备中的工作负载较重的区块。将工作负载最重的区块作为源区块，并且将源区块从第一存储设备移动至其他工作负载较轻的存储设备，可以大大降低第一存储设备处的工作负载。进而，可以降低第一存储设备的响应时间，提高整个存储系统的响应速度。
根据本公开的示例性实现，还可以按照传统方式(例如，按照公式2)来确定工作负载，继而在确定第一存储设备的工作负载是否满足预定条件时考虑第一处理能力和第二处理能力。具体地，基于第一处理能力和第二处理能力校正第一工作负载和第二工作负载；以及响应于确定校正的第一工作负载高于第二工作负载，确定第一存储设备的第一工作负载满足预定条件。在此实现用，可以在比较两个存储设备的工作负载时再执行校正操作。例如，可以利用上文的公式1来执行校正。
根据本公开的示例性实现，可以基于第一处理能力和第二处理能力校正多个存储设备的各自的工作负载；响应于确定校正的第一工作负载高于各自的工作负载的平均值达到预定比例，确定第一存储设备的第一工作负载满足预定条件。在此实现中，可以确定多个存储设备的工作负载的平均值，并且当第一工作负载高于平均值例如达到10％时，则执行后续的移动操作。根据本公开的示例性实现，可以采用如下公式3来确定平均值。
Figure BDA0001737229150000131
在公式3中，Loadi表示第一组存储设备中的存储设备的工作负载，m表示第一组存储设备的个数，ProcessingAbility1和ProcessingAbility2分别表示第一组存储设备和第二组存储设备的第一处理能力和第二处理能力，m表示多个存储设备的个数，并且Loadj表示第二组存储设备中的存储设备的工作负载。
图9示意性示出了根据本公开的示例性实现的用于从多个存储设备中选择待移动的源区块的框图900。如图9所示，假设资源池270中包括的多个存储设备分别表示为盘0至盘9，并且每个盘包括20个区块。在多个存储设备中，盘0至盘3中的第0至第3个区块分别存储系统数据，而其他区块存储用户数据。盘4至盘9的全部区块存储用户数据。
在如图9所示的表中，表中的单元格内的数字表示按照上文描述的方法确定的相应区块校正后的工作负载(即，以访问次数来表示各个区块的工作负载)。例如，盘0的第4个区块的工作负载为24，盘1的第5个区块的工作负载为25。表格下端的“工作负载”表示针对整个盘的访问次数(即，该盘中的各个区块的访问次数的总和)，并且“Δ”表示相应盘的访问次数与多个盘的平均访问次数的差异。
从图9中示出的数据可见，盘6的访问次数为1011并且与平均值的差异为13％(高于预定阈值10％)。盘6中的第17个区块的访问次数最高，因而可以将区块移动至其他的工作负载较低的盘(例如盘0)处。将会理解，尽管在图9中示出了在每个盘中仅存在一个空闲区块(第20个区块)的示例，在其他实现中各个盘中可以存在不同数量的区块。
根据本公开的示例性实现，存储系统是基于RAID的存储系统。为了确保移动后的区块仍然支持RAID存储系统，可以首先确定与源区块相关联的条带中包括的多个区块，继而从多个存储设备中的不同于多个区块所在的相应存储设备中，选择第二存储设备。将会理解，在基于RAID的存储系统中，需要确保一个条带中的各个区块位于不同的存储设备，因而此时确保所选择的第二存储设备是不同于条带中的其他区块所在的存储设备。
在上文中已经参见图2至图9详细描述了根据本公开的方法的示例，在下文中将描述相应的设备的实现。根据本公开的示例性实现，提供了用于管理存储系统的设备。该设备包括：获取模块，配置用于：获取与存储系统相关联的存储资源池中的多个存储设备各自的响应时间；源区块选择模块，配置用于响应于多个存储设备中的第一存储设备的响应时间高于预定阈值，从第一存储设备中的多个区块中选择工作负载满足预定条件的区块作为源区块；第二存储设备选择模块，配置用于从多个存储设备中选择第二存储设备，第二存储设备的工作负载低于第一存储设备的工作负载；以及移动模块，配置用于将源区块中的数据移动至第二存储设备中的空闲区块。在此的设备可以配置用于执行上文描述的方法500中的各个步骤，在此不再赘述。
图10示意性示出了根据本公开的示例性实现的用于管理存储系统的设备1000的框图。如图所示，设备1000包括中央处理单元(CPU)1001，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1002中的计算机程序指令或者从存储单元1008加载到随机访问存储器(RAM)1003中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 1003中，还可存储设备1000操作所需的各种程序和数据。CPU 1001、ROM1002以及RAM 1003通过总线1004彼此相连。输入/输出(I/O)接口1005也连接至总线1004。
设备1000中的多个部件连接至I/O接口1005，包括：输入单元1006，例如键盘、鼠标等；输出单元1007，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元1008，例如磁盘、光盘等；以及通信单元1009，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元1009允许设备1000通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
上文所描述的各个过程和处理，例如方法500，可由处理单元1001执行。例如，在一些实现中，方法500可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元1008。在一些实现中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 1002和/或通信单元1009而被载入和/或安装到设备1000上。当计算机程序被加载到RAM 1003并由CPU 1001执行时，可以执行上文描述的方法500的一个或多个步骤。备选地，在其他实现中，CPU 1001也可以以其他任何适当的方式被配置以实现上述过程/方法。
根据本公开的示例性实现，提供了一种用于管理存储系统的设备，包括：至少一个处理器；易失性存储器；以及与至少一个处理器耦合的存储器，存储器具有存储于其中的指令，指令在被至少一个处理器执行时使得设备执行动作。该动作包括：获取与存储系统相关联的多个存储设备中的数据的数据类型；基于数据类型，将多个存储设备划分为第一组存储设备和第二组存储设备；分别确定第一组存储设备和第二组存储设备的第一处理能力和第二处理能力；以及基于第一处理能力和第二处理能力，在多个存储设备之间调度数据的分布。
根据本公开的示例性实现，数据类型包括用于管理存储系统的操作的第一类型的数据以及用于由存储系统的用户使用的第二类型的数据；以及第一组存储设备存储第一类型的数据和第二类型的数据，以及第二组存储设备存储第二类型的数据。
根据本公开的示例性实现，在多个存储设备之间调度数据的分布包括：在多个存储设备之间移动第二类型的数据。
根据本公开的示例性实现，移动第二类型的数据包括：确定多个存储设备的各自的工作负载；以及响应于确定多个存储设备中的第一存储设备的第一工作负载满足预定条件，将第一存储设备中的第二类型的数据的区块移动至第二存储设备，第一工作负载高于第二存储设备的第二工作负载。
根据本公开的示例性实现，确定多个存储设备的各自的工作负载包括：针对多个存储设备中的给定存储设备，获取给定存储设备的历史工作负载；确定给定存储设备中的数据的数据类型；以及根据数据类型，利用第一处理能力和第二处理能力校正历史工作负载。
根据本公开的示例性实现，获取给定存储设备的历史工作负载包括：基于以下中的至少任一方面来确定给定存储设备的历史工作负载：针对给定存储设备的数据访问请求的数量、针对给定存储设备的访问的所涉及的数据量以及给定存储设备的响应时间。
根据本公开的示例性实现，确定多个存储设备中的第一存储设备的第一工作负载满足预定条件包括：基于第一处理能力和第二处理能力校正第一工作负载和第二工作负载；以及
响应于确定校正的第一工作负载高于第二工作负载，确定第一存储设备的第一工作负载满足预定条件。
根据本公开的示例性实现，确定多个存储设备中的第一存储设备的第一工作负载满足预定条件包括：基于第一处理能力和第二处理能力校正多个存储设备的各自的工作负载；响应于确定校正的第一工作负载高于各自的工作负载的平均值达到预定比例，确定第一存储设备的第一工作负载满足预定条件。
根据本公开的示例性实现，将第一存储设备中的第二类型的数据的区块移动至第二存储设备包括：从第一存储设备包括的多个区块中选择源区块，区块的工作负载高于多个区块中的另一区块的工作负载；以及将源区块从第一存储设备移动至第二存储设备中的空闲区块。
根据本公开的示例性实现，存储系统是独立磁盘冗余阵列，动作进一步包括：确定与源区块相关联的条带中包括的多个区块；以及从多个存储设备中的不同于多个区块所在的相应存储设备中，选择第二存储设备。
根据本公开的示例性实现，提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品被有形地存储在非瞬态计算机可读介质上并且包括机器可执行指令，机器可执行指令用于执行根据本公开的方法。
根据本公开的示例性实现，提供了一种计算机可读介质。计算机可读介质上存储有机器可执行指令，当机器可执行指令在被至少一个处理器执行时，使得至少一个处理器实现根据本公开方法。
本公开可以是方法、设备、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实现中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实现的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实现的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实现，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所公开的各实现。在不偏离所说明的各实现的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实现的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文公开的各实现。

Claims (21)

1.一种用于管理存储系统的方法，包括：
获取与所述存储系统相关联的多个存储设备中的数据的数据类型；
基于所述数据类型，将所述多个存储设备划分为第一组存储设备和第二组存储设备；
分别确定所述第一组存储设备和所述第二组存储设备的第一处理能力和第二处理能力；以及
基于所述第一处理能力和所述第二处理能力，在所述多个存储设备之间调度数据的分布。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述数据类型包括用于管理所述存储系统的操作的第一类型的数据以及用于由所述存储系统的用户使用的第二类型的数据；以及
所述第一组存储设备存储所述第一类型的数据和所述第二类型的数据，以及所述第二组存储设备存储所述第二类型的数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述多个存储设备之间调度数据的分布包括：在所述多个存储设备之间移动所述第二类型的数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其中移动所述第二类型的数据包括：
确定所述多个存储设备的各自的工作负载；以及
响应于确定所述多个存储设备中的第一存储设备的第一工作负载满足预定条件，将所述第一存储设备中的第二类型的数据的区块移动至第二存储设备，所述第一工作负载高于所述第二存储设备的第二工作负载。
5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述多个存储设备的各自的工作负载包括：针对所述多个存储设备中的给定存储设备，
获取所述给定存储设备的历史工作负载；
确定所述给定存储设备中的数据的数据类型；以及
根据所述数据类型，利用所述第一处理能力和所述第二处理能力校正所述历史工作负载。
6.根据权利要求5所述的方法，其中获取所述给定存储设备的历史工作负载包括：
基于以下中的至少任一方面来确定所述给定存储设备的所述历史工作负载：针对所述给定存储设备的数据访问请求的数量、针对所述给定存储设备的访问的所涉及的数据量以及所述给定存储设备的响应时间。
7.根据权利要求4所述的方法，其中确定所述多个存储设备中的第一存储设备的第一工作负载满足预定条件包括：
基于所述第一处理能力和所述第二处理能力校正所述第一工作负载和所述第二工作负载；以及
响应于确定校正的所述第一工作负载高于所述第二工作负载，确定第一存储设备的第一工作负载满足预定条件。
8.根据权利要求4所述的方法，其中确定所述多个存储设备中的第一存储设备的第一工作负载满足预定条件包括：
基于所述第一处理能力和所述第二处理能力校正所述多个存储设备的各自的工作负载；
响应于确定校正的所述第一工作负载高于所述各自的工作负载的平均值达到预定比例，确定第一存储设备的第一工作负载满足预定条件。
9.根据权利要求4所述的方法，其中将所述第一存储设备中的第二类型的数据的区块移动至所述第二存储设备包括：
从所述第一存储设备包括的多个区块中选择源区块，所述区块的工作负载高于所述多个区块中的另一区块的工作负载；以及
将所述源区块从所述第一存储设备移动至所述第二存储设备中的空闲区块。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述存储系统是独立磁盘冗余阵列，所述方法进一步包括：
确定与所述源区块相关联的条带中包括的多个区块；以及
从所述多个存储设备中的不同于所述多个区块所在的相应存储设备中，选择所述第二存储设备。
11.一种用于管理存储系统的设备，包括：
至少一个处理器；
易失性存储器；以及
与所述至少一个处理器耦合的存储器，所述存储器具有存储于其中的指令，所述指令在被所述至少一个处理器执行时使得所述设备执行动作，所述动作包括：
获取与所述存储系统相关联的多个存储设备中的数据的数据类型；
基于所述数据类型，将所述多个存储设备划分为第一组存储设备和第二组存储设备；
分别确定所述第一组存储设备和所述第二组存储设备的第一处理能力和第二处理能力；以及
基于所述第一处理能力和所述第二处理能力，在所述多个存储设备之间调度数据的分布。
12.根据权利要求11所述的设备，其中：
所述数据类型包括用于管理所述存储系统的操作的第一类型的数据以及用于由所述存储系统的用户使用的第二类型的数据；以及
所述第一组存储设备存储所述第一类型的数据和所述第二类型的数据，以及所述第二组存储设备存储所述第二类型的数据。
13.根据权利要求12所述的设备，其中在所述多个存储设备之间调度数据的分布包括：在所述多个存储设备之间移动所述第二类型的数据。
14.根据权利要求13所述的设备，其中移动所述第二类型的数据包括：
确定所述多个存储设备的各自的工作负载；以及
响应于确定所述多个存储设备中的第一存储设备的第一工作负载满足预定条件，将所述第一存储设备中的第二类型的数据的区块移动至第二存储设备，所述第一工作负载高于所述第二存储设备的第二工作负载。
15.根据权利要求11所述的设备，其中确定所述多个存储设备的各自的工作负载包括：针对所述多个存储设备中的给定存储设备，
获取所述给定存储设备的历史工作负载；
确定所述给定存储设备中的数据的数据类型；以及
根据所述数据类型，利用所述第一处理能力和所述第二处理能力校正所述历史工作负载。
16.根据权利要求15所述的设备，其中获取所述给定存储设备的历史工作负载包括：
基于以下中的至少任一方面来确定所述给定存储设备的所述历史工作负载：针对所述给定存储设备的数据访问请求的数量、针对所述给定存储设备的访问的所涉及的数据量以及所述给定存储设备的响应时间。
17.根据权利要求14所述的设备，其中确定所述多个存储设备中的第一存储设备的第一工作负载满足预定条件包括：
基于所述第一处理能力和所述第二处理能力校正所述第一工作负载和所述第二工作负载；以及
响应于确定校正的所述第一工作负载高于所述第二工作负载，确定第一存储设备的第一工作负载满足预定条件。
18.根据权利要求14所述的设备，其中确定所述多个存储设备中的第一存储设备的第一工作负载满足预定条件包括：
基于所述第一处理能力和所述第二处理能力校正所述多个存储设备的各自的工作负载；
响应于确定校正的所述第一工作负载高于所述各自的工作负载的平均值达到预定比例，确定第一存储设备的第一工作负载满足预定条件。
19.根据权利要求14所述的设备，其中将所述第一存储设备中的第二类型的数据的区块移动至所述第二存储设备包括：
从所述第一存储设备包括的多个区块中选择源区块，所述区块的工作负载高于所述多个区块中的另一区块的工作负载；以及
将所述源区块从所述第一存储设备移动至所述第二存储设备中的空闲区块。
20.根据权利要求11所述的设备，其中所述存储系统是独立磁盘冗余阵列，所述动作进一步包括：
确定与所述源区块相关联的条带中包括的多个区块；以及
从所述多个存储设备中的不同于所述多个区块所在的相应存储设备中，选择所述第二存储设备。
21.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品被有形地存储在非瞬态计算机可读介质上并且包括机器可执行指令，所述机器可执行指令用于执行根据权利要求1-10中的任一项所述的方法。
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