CN111176568B - 一种数据分析的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种数据分析的方法和装置，该方法包括以下步骤：在内存中分配预设存储量的内存空间；响应于数据写入磁盘，将数据的校验信息存储在磁盘中并发送到内存空间；响应于接收到对数据的操作的指令，读取磁盘中存储的校验信息；将从磁盘中读取的校验信息与内存空间中存储的校验信息进行对比；响应于对比结果不一致，将内存保存信息存储在磁盘中，并对内存保存信息进行解析以分析数据不一致的原因。通过使用本发明的方法，能够快速且有效的分析出数据不一致的原因，减小系统计算资源占用，提高效率，提高一致性信息的访问速度，提高整机性能。

Description

一种数据分析的方法和装置
技术领域
本领域涉及计算机领域，并且更具体地涉及一种数据分析的方法和装置。
背景技术
存储系统是承载用户生产数据的容器，同时又是数据高效利用、容灾备份的融合体，在数据化极大发展的今天，完整、安全的保证用户的数据是存储系统最基本也是最重要的一个底线。存储系统I/O流程复杂，大量异常处理场景相互交叉，同时大负载、多线程等，都是造成数据不一致的关键场景，数据不一致的定位代价是巨大的，不仅要占用存储的计算资源，降低性能，日志方式还会占用大量存储空间，大量日志读写更会拖慢系统I/O处理性能。客户现场的数据不一致定位起来更是复杂，最常用的是依靠日志方式。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种数据分析的方法和装置，通过使用本发明的方法，能够快速且有效的分析出数据不一致的原因，减小系统计算资源占用，提高效率，提高一致性信息的访问速度，提高整机性能。
基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种数据分析的方法，包括以下步骤：
在内存中分配预设存储量的内存空间；
响应于数据写入磁盘，将数据的校验信息存储在磁盘中并发送到内存空间；
响应于接收到对数据的操作的指令，读取磁盘中存储的校验信息；
将从磁盘中读取的校验信息与内存空间中存储的校验信息进行对比；
响应于对比结果不一致，将内存保存信息存储在磁盘中，并对内存保存信息进行解析以分析数据不一致的原因。
根据本发明的一个实施例，数据写入磁盘包括：将数据写入精简卷中。
根据本发明的一个实施例，校验信息包括数据的物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。
根据本发明的一个实施例，内存保存信息包括校验信息对比处理过程中的I/O信息、数据、物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。
根据本发明的一个实施例，响应于对比结果不一致，将内存保存信息存储在磁盘中，并对内存保存信息进行解析以分析数据不一致的原因包括：
响应于读取的校验信息与内存空间中存储的校验信息不一致，触发存储系统的掉电数据保护，通过Binary Edit工具将内存保存信息进行解析以得到数据不一致的原因。
本发明的实施例的另一个方面，还提供了一种数据分析的装置，装置包括：
内存分配模块，内存分配模块配置为在内存中分配预设存储量的内存空间；
校验信息存储模块，校验信息存储模块配置为响应于数据写入磁盘，将数据的校验信息存储在磁盘中并发送到内存空间；
校验信息读取模块，校验信息读取模块配置为响应于接收到对数据的操作的指令，读取磁盘中存储的校验信息；
校验模块，校验模块配置为将从磁盘中读取的校验信息与内存空间中存储的校验信息进行对比；
解析模块，解析模块配置为响应于对比结果不一致，将内存保存信息存储在磁盘中，并对内存保存信息进行解析以分析数据不一致的原因。
根据本发明的一个实施例，数据写入磁盘包括：将数据写入精简卷中。
根据本发明的一个实施例，校验信息包括数据的物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。
根据本发明的一个实施例，内存保存信息包括校验信息对比处理过程中的I/O信息、数据、物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。
根据本发明的一个实施例，解析模块还配置为响应于读取的校验信息与内存空间中存储的校验信息不一致，触发存储系统的掉电数据保护，通过Binary Edit工具将内存保存信息进行解析以得到数据不一致的原因。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的数据分析的方法，通过在内存中分配预设存储量的内存空间；响应于数据写入磁盘，将数据的校验信息存储在磁盘中并发送到内存空间；响应于接收到对数据的操作的指令，读取磁盘中存储的校验信息；将从磁盘中读取的校验信息与内存空间中存储的校验信息进行对比；响应于对比结果不一致，将内存保存信息存储在磁盘中，并对内存保存信息进行解析以分析数据不一致的原因的技术方案，能够快速且有效的分析出数据不一致的原因，减小系统计算资源占用，提高效率，提高一致性信息的访问速度，提高整机性能。
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实施例。
图1为根据本发明一个实施例的数据分析的方法的示意性流程图；
图2为根据本发明一个实施例的数据分析的装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种数据分析的方法的一个实施例。图1示出的是该方法的示意性流程图。
如图1中所示，该方法可以包括以下步骤：
S1在内存中分配预设存储量的内存空间，该内存空间用来存储一致性校验信息，该内存空间数量与一致性校验数据大小成正比；
S2响应于数据写入磁盘，将数据的校验信息存储在磁盘中并发送到内存空间，数据在写入磁盘时会记录数据的一致性校验信息，首先先计算数据的指纹值，写入磁盘后获取数据的PBA(物理地址)，记录时间戳等信息，并将该这些信息通过hash链表维护起来；
S3响应于接收到对数据的操作的指令，读取磁盘中存储的校验信息，在读取数据时或者更改数据时，将数据写入磁盘时得到的一致性校验信息从磁盘中读出来；
S4将从磁盘中读取的校验信息与内存空间中存储的校验信息进行对比，内存空间中存储的一致性校验信息作为基准，与上面从磁盘中读取的一致性校验信息做对比以检测该数据是否发生变化；
S5响应于对比结果息不一致，将内存保存信息存储在磁盘中，并对内存保存信息进行解析以分析数据不一致的原因，校验信息不一致说明数据在存储过程中或者读取过程中发生了变化，与存储时的数据不一致，这时需要将内存保存信息进行保留，通过内存分析工具将内存保存信息进行解析以得到数据发生变化的原因。
通过本发明的技术方案，能够快速且有效的分析出数据不一致的原因，减小系统计算资源占用，提高效率，提高一致性信息的访问速度，提高整机性能。
在本发明的一个优选实施例中，数据写入磁盘包括：将数据写入精简卷中。精简配置的卷能够独立的管理后端数据空间，做到按需分配存储空间，精简卷能够管理的空间单元(grainSize)最小为8K(可调)，因此数据一致性校验的粒度为8K。主机I/O会在精简卷模块切分成grainSize大小的数据块，同时维护逻辑地址(LBA)到物理地址(PBA)等元数据，元数据量在8K粒度下为了支持存储大容量的需求，其元数据量是巨大的，需要落盘保存。因此，数据不一致则可以出现在两个方面，首先是用户数据块，其次则是维护的元数据。
在本发明的一个优选实施例中，校验信息包括数据的物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。该数据在写入磁盘时会将数据的信息按照既定格式进行记录，既定的格式可以根据操作系统设置，也可以根据实际需求设置。
在本发明的一个优选实施例中，内存保存信息包括校验信息对比处理过程中的I/O信息、数据、物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。对比处理过程中的I/O信息包括了整个过程中的信息，通过解析该内存保存信息可以分析出数据不一致的原因。
在本发明的一个优选实施例中，响应于对比结果不一致，将内存保存信息存储在磁盘中，并对内存保存信息进行解析以分析数据不一致的原因包括：
响应于读取的校验信息与内存空间中存储的校验信息不一致，触发存储系统的掉电数据保护，通过Binary Edit工具将内存保存信息进行解析以得到数据不一致的原因。数据发生不一致时，会触发存储系统dump(掉电数据保护)，将内存保存信息进行保留存储到磁盘中，通过已知的Binary Edit工具就可以解析内存空间，进行相应的数据分析操作。
本发明的方法可以通过数据一致性校验模块实现，该模块对外提供API接口，主要实现两方面的功能：一是数据一致性信息的记录；二是数据一致性信息的检测。写I/O进入精简卷时，会将数据的落盘信息按照既定格式进行记录，信息包括LBA、PBA、fp(指纹)、timestamp(时间戳)等信息。
数据一致性校验模块主要包括以下接口：PBA校验接口、fp校验接口。PBA校验属于元数据校验，校验元数据落盘时记录的物理地址是否正确；fp校验为数据内容校验，指纹值计算有专用硬件加持，可提高计算速度，降低对系统性能的影响。数据校验一般发生在读I/O流程中。读写I/O时会比对上次读写I/O时记录的校验信息，校验信息的数据块粒度为grainSize。通过记录和校验接口，可灵活的在I/O流程中进行数据校验。当校验与上次写入不一致时，会触发存储系统的dump进程，将内存保存信息写到系统盘上，这样就保存了现场，通过解析该内存保存信息来进行分析。
实施例
首先，一致性校验模块初始化时，会在内存中分配一定存储量的内存空间，用于一致性校验信息的保存。注意这里分配的内存空间数量与一致性校验数据大小成正比。
其次，一致性校验模块基于存储系统精简卷提供grainSize粒度的数据一致性校验信息的记录接口。数据落盘时会记录数据的一致性校验信息，先计算数据的指纹值，落盘后获取数据的PBA，记录时间戳等信息，并将该信息通过hash链表维护起来。
然后，当数据发生读操作或者更改时，会磁盘上获取PBA然后获取数据。此时，可以调用一致性校验接口进行检测。
最后，数据发生不一致时，会触发存储系统dump，将内存保存信息进行保留，通过工具，解析内存空间，进行相应的数据分析操作。
该方法能够快速搭建环境，并且主动dump产生可分析的内存I/O栈信息。合理负载均衡，提高存储系统数据一致性分析的处理效率。
通过本发明的技术方案，能够快速且有效的分析出数据不一致的原因，减小系统计算资源占用，提高效率，提高一致性信息的访问速度，提高整机性能。
需要说明的是，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，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，上述的程序可存储于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。其中存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
基于上述目的，本发明的实施例的第二个方面，提出了一种数据分析的装置，如图2所示，装置200包括：
内存分配模块201，内存分配模块201配置为在内存中分配预设存储量的内存空间；
校验信息存储模块202，校验信息存储模块202配置为响应于数据写入磁盘，将数据的校验信息存储在磁盘中并发送到内存空间；
校验信息读取模块203，校验信息读取模块203配置为响应于接收到对数据的操作的指令，读取磁盘中存储的校验信息；
校验模块204，校验模块204配置为将从磁盘中读取的校验信息与内存空间中存储的校验信息进行对比；
解析模块205，解析模块205配置为响应于对比结果不一致，将内存保存信息存储在磁盘中，并对内存保存信息进行解析以分析数据不一致的原因。
在本发明的一个优选实施例中，数据写入磁盘包括：将数据写入精简卷中。
在本发明的一个优选实施例中，校验信息包括数据的物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。
在本发明的一个优选实施例中，内存保存信息包括校验信息对比处理过程中的I/O信息、数据、物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。
在本发明的一个优选实施例中，解析模块205还配置为响应于读取的校验信息与内存空间中存储的校验信息不一致，触发存储系统的掉电数据保护，通过Binary Edit工具将内存保存信息进行解析以得到数据不一致的原因。
需要特别指出的是，上述系统的实施例采用了上述方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到上述方法的其他实施例中。
此外，上述方法步骤以及系统单元或模块也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元或模块功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实现的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。

Claims (6)

1.一种数据分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在内存中分配预设存储量的内存空间；
响应于数据写入磁盘，将所述数据的校验信息存储在所述磁盘中并发送到所述内存空间；
响应于接收到对所述数据的操作的指令，读取所述磁盘中存储的所述校验信息；
将从所述磁盘中读取的校验信息与所述内存空间中存储的校验信息进行对比；
响应于所述对比结果不一致，将内存保存信息存储在所述磁盘中，并对所述内存保存信息进行解析以分析数据不一致的原因；
其中，响应于所述对比结果不一致，将内存保存信息存储在所述磁盘中，并对所述内存保存信息进行解析以分析数据不一致的原因包括：
响应于所述读取的校验信息与所述内存空间中存储的校验信息不一致，触发存储系统的掉电数据保护，通过Binary Edit工具将所述内存保存信息进行解析以得到数据不一致的原因；所述内存保存信息包括所述校验信息对比处理过程中的I/O信息、所述数据、物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，数据写入磁盘包括：将所述数据写入精简卷中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校验信息包括所述数据的物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。
4.一种数据分析的装置，其特征在于，所述装置包括：
内存分配模块，所述内存分配模块配置为在内存中分配预设存储量的内存空间；
校验信息存储模块，所述校验信息存储模块配置为响应于数据写入磁盘，将所述数据的校验信息存储在所述磁盘中并发送到所述内存空间；
校验信息读取模块，所述校验信息读取模块配置为响应于接收到对所述数据的操作的指令，读取所述磁盘中存储的所述校验信息；
校验模块，所述校验模块配置为将从所述磁盘中读取的校验信息与所述内存空间中存储的校验信息进行对比；
解析模块，所述解析模块配置为响应于所述对比结果不一致，将内存保存信息存储在所述磁盘中，并对所述内存保存信息进行解析以分析数据不一致的原因；
其中，所述解析模块还配置为响应于所述读取的校验信息与所述内存空间中存储的校验信息不一致，触发存储系统的掉电数据保护，通过Binary Edit工具将所述内存保存信息进行解析以得到数据不一致的原因；所述内存保存信息包括所述校验信息对比处理过程中的I/O信息、所述数据、物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，数据写入磁盘包括：将所述数据写入精简卷中。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述校验信息包括所述数据的物理地址、逻辑地址、指纹值和时间戳。
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