CN1766851A - 用于数据存储区管理的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

发明并公开数据存储区管理的系统及方法。数据存储区管理系统(400)包括可访问数据存储器(480)和数据存储区管理器(200)。数据存储区管理器(200)可通信地耦合到数据存储器(480)，并且配置成经由展示应用特定存储单元中的数据存储区的应用示例(318)来分配和使用数据存储器(480)的逻辑和物理存储元件。用于管理数据的方法(700)包括：将数据存储器耦合到一个或多个应用(702)，根据表示为与一个或多个应用中每个关联的应用示例的相应优化/最佳实际存储要求在数据存储器上分配存储区(704)，以及展示与一个或多个应用关联的应用存储单元中的数据存储器(706)。

Description

用于数据存储区管理的系统及方法
技术领域
本发明涉及数据存储领域，更具体地说，本发明涉及用于数据存储区管理的系统及方法。
背景技术
用于数据存储区管理的系统及方法在计算领域中长期以来已经得到认识。按照传统，数据存储区管理包括范围从寄存器到闪速存储装置的易失性和非易失性存储装置。现在暂时把操作系统配置成管理在逻辑装置下分层地组织的数据。近来，已经开发和实现了若干方案来管理逻辑装置阵列，例如更通常称作RAID的廉价磁盘冗余阵列。这些廉价磁盘阵列可布置及用来确保各种等级的数据完整性，即使当RAID中的磁盘之一出故障时。
但是，应用被配置成以大量的各种方式对这些及其它数据存储装置进行分配、使用和管理。一些个别的应用被配置了文档和/或帮助菜单来帮助管理员确定操作此应用所需的原始数据存储区的量。这些应用特定数据存储方案中的许多要求系统管理员了解与系统中部署的应用的存储需求没有明显或直接关系的许多细节。这些和其它数据存储实现要求系统管理员从物理/逻辑存储两个角度以及在系统中部署的各种应用特定的方面了解存储组件及数据抽象。
因此，希望对管理数据存储区的系统及方法的进一步改进。
发明内容
数据存储区管理系统的一个实施例包括网络可访问数据存储器和数据存储区管理器。数据存储区管理器可通信地耦合到数据存储器，并且配置成经由展示应用特定存储单元中的数据存储区的应用示例来分配和使用数据存储器的逻辑和物理存储元件。
另一个实施例描述用于管理数据的方法。该方法包括：将数据存储器耦合到一个或多个应用，根据表示为与一个或多个应用中的每个关联的应用示例的相应存储要求分配数据存储器上的存储区，以及展示与一个或多个应用关联的应用存储单元中的数据存储器。
附图说明
参照以下附图，能够更好地理解如权利要求中定义的用于数据存储区管理的本系统及方法。附图中的组件相互之间不一定按照比例，重点在于清楚地说明用于数据存储区管理的系统及方法的原理。
图1是示意图，说明包括数据存储区管理系统的操作环境的一个
实施例。
图2是原理框图，说明图1的数据存储管理系统的一个实施例。
图3是原理框图，说明配置了图2的数据管理器的计算装置的一个实施例。
图4是原理框图，说明图2的数据管理器的体系结构的一个实施例。
图5是示意图，说明图2的数据管理器使用的应用存储模型的一个实施例。
图6是原理框图，说明图1的数据存储区管理系统使用的存储区配置体系结构的一个实施例。
图7是流程图，说明用于管理数据的方法的一个实施例。
图8是流程图，说明用于管理数据的方法的一个备选实施例。
图9是示意图，说明图2的数据管理器使用的应用存储模型的一个备选实施例。
具体实施方式
所述用于数据存储区管理的系统及方法使数据存储区的管理得到简化以及自动化。除了原始存储单元之外，还从应用角度来管理所存储数据，从而允许管理员把注意力放在对其各自业务重要的方面。数据存储区管理的系统及方法将应用特定存储解决方案与数据存储区管理技术结合以产生一种工具，它指导系统管理员进行优化数据存储系统的设置和管理。虽然适用于管理与单一计算装置关联的数据存储区，但是本系统及方法很适合于其中部署和管理各具有其自己的数据存储方案和要求的大量应用的网络环境。
用于数据存储区管理的本系统及方法包括应用聚焦数据存储区管理器。数据存储区管理器包括到可访问数据存储器的接口、到具有数据存储要求的应用的接口以及用户界面。所述实施例包括网络连接存储区作为示例数据存储器。应当理解，数据存储区管理器可在耦合到一个或多个物理数据存储装置的单一计算装置上工作，并不限于网络连接存储区。
为数据存储区管理器提供应用特定信息，以便支持包括直接耦合到单一计算装置的存储区和网络连接存储区的数据存储区的最佳分配，现有数据的重新定位，以及将诸如备份、恢复、镜像、病毒检测和隔离等的数据管理服务应用于所存储数据。数据存储区管理器还配置成帮助管理员管理容量利用。
在与系统管理员及其它用户的最高级交互时，用于数据存储区管理的本系统及方法对应用示例建模。应用示例是描述应用所使用的在网络连接数据存储器的控制下的应用特定存储对象集合的数据对象。应用特定存储对象描述数据存储器的已分配且已使用部分以及数据存储器的已分配但未使用部分。作为一个实例，可在MicrosoftExchange Server上工作的电子邮件应用的应用示例包括网络连接存储区域的集合，其中包括Exchange数据库和日志。Microsoft ExchangeServer是Microsoft Corporation(Redmond，Washington，USA)的注册商标。文件共享应用示例包括网络连接存储区域，其中包含经由文件共享协议、如网络文件系统(NFS)和公用因特网文件系统(CIFS)访问的文件数据。这些文件共享通常作为固定点或共享文件夹展示给客户机。一般来说，应用示例将网络连接数据存储器内区域的集合与一个或多个应用关联，其中的每个标识在耦合到数据存储器的计算装置上运行的应用可访问的文件、目录和/或卷。应用示例是由数据存储区管理器管理的操作单元。
应用示例使数据存储区管理器能够在多个数据存储方案上并且以小于整个数据存储系统的粒度跟踪存储区利用情况。例如，在Exchange存储区组下存储的Exchange数据最佳地采用数据库的独立卷和日志文件来存储。第一应用存储对象描述Exchange Mailstore(交换邮件存储器)。第一应用存储对象包括诸如应用存储单元、缺省应用存储单元大小之类的存储属性以及标识与数据存储区管理操作关联的服务等级的一个或多个指示符。对于Exchange Mailstore，应用存储单元为邮箱，以及应用存储单元大小为用于容纳Mailstore的卷的一部分。Exchange Log存储在与Exchange Mailstore分开的逻辑/物理存储装置中。第二应用存储对象描述Exchange Log。第二应用存储对象包括Exchange Log特定的存储属性。第三应用存储对象描述Exchange Public Store(交换公共存储器)。第三应用存储对象包括诸如应用存储单元(即文件夹)、缺省应用存储单元大小(即文件夹大小)之类的存储属性以及标识与对Public Store中数据所应用的数据存储区管理操作相关联的服务的最佳等级的一个或多个指示符。
第二应用示例描述打印机队列。打印队列中存储的数据可存储在一个或多个逻辑/物理存储装置中。应用存储对象是打印机队列。打印机高速缓存包括诸如应用存储单元、缺省应用存储单元大小之类的存储属性以及标识与数据存储区管理操作相关联的服务等级的一个或多个指示符。应用存储单元是打印机高速缓存。应用存储单元大小是单位为字节的平均打印机高速缓存大小。
第三应用示例描述文件共享。文件共享中存储的数据可存储在一个或多个逻辑/物理存储装置中。应用存储对象是文件系统。文件系统包括诸如应用存储单元、缺省应用存储单元大小之类的存储属性以及标识与数据存储区管理操作相关联的服务等级的一个或多个指示符。应用存储单元是文件夹。应用存储单元大小是单位为字节的平均文件夹大小。
经由共享文件夹展示的文件系统数据可跨越采用固定目录的多个卷，或者作为选择，多个共享文件夹可存储在单个文件系统中。有许多方式来展示网络连接存储区中存储的数据。两个常用方法是以上所述的NFS和CIFS文件共享协议。其它协议、例如基于传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)的小型计算机系统接口或iSCSI也可用于将网络连接存储区耦合到物理装置。iSCSI协议展示称作iSCSI逻辑单元或LUN的存储对象。
一旦应用使用网络连接存储区中存储的并在数据存储区管理器的控制下的信息，管理员可相对于网络连接存储区上保持的其它数据来监测应用的数据利用情况。可观察从所有可用存储区分配给卷的空间的利用情况。另外，还可观察分配给各应用示例的空间的利用情况。
数据存储区管理器采用应用示例定额机制将大小限制关联到应用。定额机制使数据存储区管理器能够对应用示例施加一个或多个大小限制，而不管基本数据是否与另一个应用的数据共驻留在文件系统中。大小限制可以是强制的或者建议的。强制限制禁止其它数据被应用存储，并将产生错误。建议限制将产生告警消息，它可能或者可能不与为操作员建议的纠正导致告警状况的存储区配置所采取的动作相关联。
每个应用示例经由基于应用类型和一个或多个属性的操作功能矩阵来管理。如上所述，应用类型包括电子邮件、文件共享、打印服务、桌面系统备份等等。属性包括分配、服务质量、备份策略、远程镜像以及病毒扫描操作。各种等级的数据分配、服务质量、备份策略以及远程镜像可经由缺省值、管理员选择的等级和/或应用客户选择的等级来应用。
现在详细参考如图所示的数据存储区管理的系统及方法的示范实施例的描述。参照图1，它包括说明包含数据存储区管理器200的操作环境100的一个实施例的示意图。操作环境100包括网络105以及经由网络105耦合的大量计算装置和数据存储装置。计算装置包括文件服务器120、打印服务器130、电子邮件服务器140和数据存储区管理器200。文件服务器120经由连接125耦合到网络105。打印服务器130经由连接135耦合到网络105。电子邮件服务器140经由连接145耦合到网络105。数据存储区管理器200经由连接205耦合到网络105。文件服务器120是配置成存储文件的计算装置以及一个或多个存储装置。打印服务器130是配置成管理一个或多个打印机的计算装置。电子邮件服务器140是配置成除任务、日历、记事本、联系人等中的一项或多项之外还管理消息的计算装置以及一个或多个存储装置。
数据存储区管理器200包括存储区分配器210、物理存储区接口215、应用接口220以及用户界面230。数据存储区管理器200配置了应用特定信息以支持最佳的网络连接存储区分配、现有数据在网络连接存储区上的重新定位以及对所存储的数据应用诸如备份、恢复、镜像、病毒检测等的数据管理服务。数据存储区管理器200还配置成帮助管理员观察和管理存储容量利用情况。数据存储区管理器200经由展示应用特定存储单元中的数据存储区的应用示例来分配和使用网络连接数据存储器的逻辑与物理存储元件。
计算装置中的每个与网络105之间的数据通信可采用许多局域网体系结构和通信协议中的任一个来实现。例如，总线或星形拓扑可用于将附近设置的计算装置耦合到网络105。载波侦听多路访问/冲突检测、以太网、快速以太网和千兆位以太网的骨干网可用来管理网络105与计算装置之间的并发数据通信。
数据存储装置包括备份目标150、远程镜像目标160、磁带备份170、存储区域网络180、简单磁盘捆绑(JBOD)190以及RAID 110。RAID 110经由连接115耦合到网络105。备份目标150经由连接155耦合到网络105。远程镜像目标160经由连接165耦合到网络105。磁带备份170经由连接175耦合到网络105。存储区域网络180经由连接185耦合到网络105。JBOD 190经由连接195耦合到网络105。RAID 110包括两个或两个以上盘驱动器，它们结合起来为容错和性能而工作。RAID 110可配置成以多个不同数据存储模式工作。备份目标150包括为备份数据存储指定的一个或多个数据存储装置。远程镜像目标160包括为存储应用数据的再生品而指定的一个或多个数据存储装置。如果主存储装置出故障，则再生品可被编程为取代主数据存储装置或者有选择地与其“交换”。JBOD 190包括两个或两个以上盘驱动器，它们可由可在耦合到网络105的计算装置上工作的各种应用来访问和选择。
磁带备份170是对涂敷到塑料条的磁层上的数据编码的数据存储装置。磁带和磁带驱动器具有各种尺寸，并采用各种数据存储格式。磁带具有范围从数百千字节到数千兆字节的大存储容量。沿磁带顺序地施加和访问数据，从而使数据访问与可针对可控制地访问介质上任何点的盘相比较慢。因此，磁带用于传输大量数据、用于长期存储数据，并且如果更易于访问的盘驱动器失效时作为备份。
存储区域网络180是包括可用于可在耦合到网络105的各种计算装置上运行的应用的一个或多个附加数据存储装置的网络。在一些实施例中，存储区域网络180作为对数据订户的服务来提供以便存储远程数据备份。
连接155、连接165、连接175、连接185、连接195和连接115中的每个可包括转换为用于与相应物理存储装置通信的并行接口的高带宽通信接口。一些实施例包括小型计算机系统接口(SCSI)，用于将网络连接存储区270耦合到物理装置。基于传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)的小型计算机系统接口或iSCSI也可用于将网络连接存储区耦合到物理装置。iSCSI协议层叠在以太网之上，用于各种计算及物理数据存储装置之间的通信。
图2是原理框图，说明图1中介绍的操作环境的一个备选实施例。备选操作环境250表示数据存储区管理系统的部署模型。如图2所示，网络连接存储区270和数据存储区管理器200管理及控制各种应用和/或装置与一个或多个数据存储器之间的数据流。网络连接存储区270经由连接256耦合到数据存储区管理器200。连接256可以是有线或无线连接。在优选实施例中，连接256是能够允许数据存储区管理器200的各种组件和计算装置内结合的各种代理及模块与网络连接存储区270之间同时通信的高带宽链路。所述实施例把文件服务器120和打印服务器130描述成与网络连接存储区270分开的计算实体。应当理解，文件服务器120、打印服务器130和其它应用服务器可与网络连接存储区270结合(即共处在一地)。由此可见，应用服务器到应用服务器的数据传送可在单个计算装置的管理下在内部数据总线上进行传递。还可以断定，应用服务器到网络连接存储区的传送可类似地进行传递。
网络连接存储区270经由连接266耦合到电子邮件服务器140。电子邮件服务器140还经由连接243耦合到电子邮件客户机245。网络连接存储区270经由连接252耦合到文件服务器120。文件服务器120还经由连接223耦合到文件共享客户机225。网络连接存储区270经由连接254耦合到打印服务器130。打印服务器130经由连接233耦合到打印机235。ES代理242与电子邮件服务器140关联。FS代理222与文件服务器120关联。PS代理232与打印服务器130关联。
注意，在备选实施例中，网络连接存储区270可耦合到一种或多种类型的一个或多个服务器。网络连接存储区270还管理各种物理存储装置之间的数据分配以及写和读操作。又如图2所示，网络连接存储区270经由连接258耦合到物理存储装置290。网络连接存储区270经由连接262耦合到磁带驱动器292。网络连接存储区270经由连接264耦合到光盘驱动器294。连接258、连接262和连接264中的每个可包括用于将网络连接存储区270耦合到相应物理存储装置的并行接口。如上所述，一些实施例可包括SCSI协议和/或iSCSI协议，用于将网络连接存储区270耦合到物理装置。
数据存储区管理构架包括与相应计算装置关联的一个或多个代理、与网络连接存储区270关联的服务模块以及数据存储区管理器客户机202。一个或多个代理(即ES代理242、FS代理222和PS代理232)中的每个、服务模块275以及数据存储区管理器客户机202驻留在其自己的相应进程中。
服务模块275在网络连接存储区270上运行。除了经由客户机202实现与数据存储区管理器200的通信之外，服务模块275保留保持应用特定知识的对象。服务模块275经由网络连接存储区270中保持的数据允许可用于各种应用的大量数据存储操作。数据存储操作包括数据分配、数据迁移和数据观察。其它数据存储操作包括管理存储增长、对数据备份和镜像、扫描病毒以及保证各种服务质量等级。
一个或多个代理(即ES代理242、FS代理222和PS代理232)中的每个与相应计算装置上的操作系统接口，从而连接及使用网络连接存储区270所提供的存储区。在一个示范实施例中，这包括与物理装置引发器进行通信以便安装和配置逻辑存储单元、与文件系统交互以便对逻辑存储单元上的卷进行创建和格式化、采用该卷来消耗可用存储区并使它可用于应用。一个或多个代理(即ES代理242、FS代理222和PS代理232)中的每个还与在相应计算装置上运行的一个或多个应用接口。代理采集与涉及可在其相应计算装置上运行的一个或多个应用的分配大小和使用情况有关的信息，调用应用特定接口以便将现有数据迁移到网络连接存储区270，以及向应用通知新分配的存储区被定位的时间和位置。
本领域的技术人员会理解，ES代理242、FS代理222、PS代理232、服务模块275和客户机202中的每个可通过硬件、软件、固件或其组合来实现。在一个实施例中，ES代理242、FS代理222、PS代理232、服务模块275和客户机202中的每个采用硬件和存储于存储器中并由适当的指令执行系统执行的软件或固件的组合来实现。但是，应当注意，ES代理242、FS代理222、PS代理232、服务模块275和客户机202不依靠基本处理器和/或存储器基础结构的性质来实现指定功能。
如果只用硬件来实现，例如在一个备选实施例中，则ES代理242、FS代理222、PS代理232、服务模块275和客户机202可采用本领域众所周知的技术(例如，离散逻辑电路、专用集成电路(ASIC)、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)等)或者将来开发的技术的任何一种或其组合来实现。
图3是原理框图，说明配置了图1和图2的数据存储区管理器的计算装置的一个实施例。图3所示的实施例表示存储器320中的数据存储区管理器200的各种功能模块中的每一个。本领域的技术人员会理解，各种功能模块中的每个可在具有与存储器320分开的存储器的分开的计算装置中实现。存储器320可以是集成电路器件、内部硬盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器和/或现在已知或者将来开发的可与处理器310配合工作的其它数据存储装置。在一些实施例中，与数据存储区管理器200关联的软件指令和/或数据可分布在上述数据存储装置中的若干个之上。
一般来说，在硬件体系结构方面，如图3所示，计算装置300可包括可通信地经由接口350耦合的处理器310、存储器320、输入/输出装置接口360以及LAN/WAN接口370。接口350可以是例如但不限于一个或多个总线或者本领域已知的或者可将来开发的其它有线或无线连接。接口350可具有实现通信的附加元件，为简洁起见省略了这些附加元件，例如控制器、缓冲器(高速缓存)、驱动器、中继器和接收器。此外，接口350可包括地址、控制和/或数据连接，以便实现上述组件之间的适当通信。
在图3的实施例中，处理器310是用于执行可存储在存储器320中的软件的硬件装置。处理器310可以是任何定制或市场销售的处理器、中央处理器(CPU)或者与计算装置300关联的若干处理器之中的辅助处理器以及基于半导体的微处理器(以微芯片的形式)或其它可执行指令处理器。
存储器320可包括易失性存储元件(例如随机存取存储器(RAM，如动态RAM即DRAM、静态RAM即SRAM等))和非易失性存储元件(例如只读存储器(ROM)、硬盘驱动器、磁带驱动器、光盘(CD-ROM)等)的任何一个或其组合。另外，存储器320可结合现在已知或者将来开发的电子、磁、光和/或其它类型的存储介质。注意，存储器320可具有分布式体系结构，其中的各种组件相互远离但可由处理器310存取。
存储器320中的软件可包括一个或多个分开的程序，其中的每个包含用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表。在图3的实例中，存储器320中的软件和数据元素包含存储分配器210、物理存储区接口315、应用示例318、属性319、应用接口220、用户界面230以及使用情况监测器340，它们根据操作系统322来运行和/或存储作为其结果的信息。操作系统322最好是控制诸如数据存储区管理器200的各种功能组件之类的程序的运行，并且提供调度、输入/输出控制、文件和数据管理、存储器管理以及通信控制及相关服务。
在一个优选实施例中，数据存储区管理器200的各种功能模块(即存储区分配器210、物理存储区接口315、应用接口220、用户界面230以及使用情况监测器340)包括一个或多个源程序、可执行程序(对象代码)、脚本或者各包含待执行指令集的其它集合。在已经掌握数据存储区管理器200的理论之后，本领域的技术人员会非常理解，数据存储区管理器200及其功能模块中的每个可采用现在已知的或者将来开发的多种编程语言来编写。
输入/输出装置接口360可采取用于经由各种装置进行通信的人/机装置接口的形式，例如但不限于键盘、鼠标或其它适当的指示装置、话筒等。LAN/WAN接口370可包括可建立计算装置300与网络105(图1)之间的一个或多个通信会话的大量装置。LAN/WAN接口370可包括但不限于：调制器/解调器或调制解调器(用于访问另一个装置、系统或网络)；射频(RF)或其它收发信机；电话接口；桥接器；光接口；路由器；等等。为了简化图示和说明，上述这些双向通信装置未示出。
当计算装置300工作时，处理器310配置成运行存储在存储器320中的软件，与存储器320之间往返传递数据，以及按照软件一般控制计算装置300的操作。功能模块中的每个和操作系统322完全或部分(但通常是后一种情况)被处理器310读取，也许在处理器310中缓冲，然后再被执行。
存储器320中所示的功能模块中的每个可包含在任何计算机可读介质中，供例如基于计算机的系统、包含处理器的系统或者可从指令执行系统、设备或装置中取指令并执行指令的其它系统之类的指令执行系统、设备或装置使用，或者与其结合使用。在本公开的上下文中，“计算机可读介质”可以是能够存储、传递、传播或传送由指令执行系统、设备或装置使用的或与其结合使用的程序的任何装置。计算机可读介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外线或半导体系统、设备、装置或者现在已知或将来开发的传播介质。注意，计算机可读介质甚至可以是纸张或者可在其上打印程序的另一种适当介质，因为程序能够经由例如对纸张或其它介质的光学扫描以电方式捕捉、再编译、解释或根据需要以适当方式处理、然后再存储在计算机存储器中。
图4是原理框图，说明采用操作系统322和数据存储区管理器200来分配和展示数据存储器480上的存储空间的数据存储区管理系统的一个实施例。操作系统322将数据存储区管理器200耦合到数据存储器480、一个或多个应用以及显示器410。连接415将多个视频信号从用户界面230转发到显示器410。连接485将多个数据信号从串行通信端口460转发到数据存储器480。应用接口220将可在一个或多个计算装置上运行的一个或多个应用耦合到数据存储区管理器200。对数据存储区管理系统400的输入从可在一个或多个服务器(例如电子邮件、文件和打印服务器)或其它计算装置上运行的一个或多个应用和经由操作系统322可通信地耦合到数据存储区管理器200的数据存储器480被接收。来自数据存储区管理器200的输出包括在数据存储器480中保存的数据、从应用接口220转发到一个或多个应用的信息以及经由用户界面230转发到显示器410的信号。
操作系统322控制例如数据存储区管理器200的各种功能组件之类的程序的运行，并且提供调度、输入/输出控制、文件和数据管理、存储器管理以及通信控制及相关服务。数据管理应用470配置成提供长期文件和数据管理以及随机存取存储器管理。操作系统322经由操作系统接口450与数据存储区管理器200通信。
除了前面所述的应用接口220和用户界面230之外，数据存储区管理器200还包括存储区分配器210、存储区配置管理器420、物理存储区接口215以及持久数据425。数据存储区分配器210包括服务430，它配置成创建、增长、保护及提供与数据存储器480中的存储位置有关的状态信息。数据存储区分配器210还包括解决方案描述符440，它包含定义例如电子邮件、文件共享、打印服务、备份和恢复操作等的特定数据存储应用的存储方案的信息。数据存储区管理器200包括数据存储区管理算法，它响应一个或多个应用而运用最佳数据存储解决方案。数据存储区管理算法包含平衡各种应用上的数据安全性、数据传送速率优化以及其它数据存储管理目标的数据存储区配置。
存储区配置管理器420协调接口、存储区分配器210的各种功能，并控制对持久数据425的更新。如图所示，存储区配置管理器420在物理存储单元方面与物理存储区接口215通信，以及在应用特定存储单元和原始存储单元方面与用户界面230和应用接口220通信。作为实例，客户机邮箱是电子邮件应用的应用特定存储单元。共享文件夹是文件共享应用的应用特定存储单元的一个实例。
持久数据425包括一个或多个应用示例318，它们描述由可在耦合到数据存储区管理器200和数据存储器480的计算装置上运行的特定应用分配及使用的数据存储区集合。持久数据425还包括一个或多个属性319，它们定义数据存储区管理器200将对数据存储器480中存储的数据协调及执行的各种服务和操作功能。缺省属性319可根据将数据存储到数据存储器480中的应用的类型来定义。属性319还可有选择地配置可由系统管理员访问及配置的一个或多个属性。其它属性可配置成对于应用的用户可有选择地配置。属性319控制数据管理操作，例如备份频度、备份类型、数据恢复以及数据镜像操作。附加属性319定义服务质量以及定义什么数据将包括在备份操作中的备份策略。
图5是示意图，说明图2的数据管理器使用的应用存储模型的一个实施例。应用存储模型500包含四级抽象，范围从模型的基础上的物理存储区到模型顶部的应用示例。如图5所示，应用示例包括与应用关联的数据存储器的一组已分配部分(例如网络连接存储区270)。第一部分包括已使用区域510和未使用区域512。第二部分包括已使用区域514和未使用区域516。第三部分包括已使用区域518。已使用区域510、已使用区域514和已使用区域518包括当前包含与应用关联的信息的已分配存储位置。未使用区域512和未使用区域516包括当前可用于应用但没有包含与应用关联的信息的已分配存储位置。如对于应用存储模型500的图例中所示，未使用区域512和未使用区域516一般还描述为空闲存储空间。如图中进一步所示，增加应用示例扩展数据存储容量。
文件系统定义应用存储模型500中的数据存储区的下一个较低抽象。文件系统包括第一部分和第二部分。第一部分包括已使用区域520。第二部分包括未使用区域522。已使用区域520包括当前包含与应用示例关联的信息的已分配存储位置。在已使用区域520中为每个应用示例分配的区域由文件系统中可用的标准定额管理软件来强制实行。未使用区域522包括当前可用于应用示例但没有包含与应用示例关联的信息的已分配存储位置。如对于应用存储模型500的图例中所示，未使用区域522一般还描述为空闲存储空间。如虚线所示，已使用区域520是已使用区域510、已使用区域514和已使用区域518之和。未使用区域522是未使用区域512和未使用区域516之和再加上文件系统中任何未使用和未分配的数据存储空间。
卷定义应用存储模型500中的数据存储区的下一个较低抽象。卷530包括文件系统的已使用区域520和未使用区域522之和。如图中进一步所示，增加卷大小扩展数据存储容量。
物理存储区是应用存储模型500中的数据存储区的最低级。物理存储区包括已使用数据位置540和未使用数据位置542。添加更多存储区扩展物理数据存储容量。
采用iSCSI协议作为数据传输机制的网络可访问数据存储区配置在文件系统与图5的应用存储模型500所示的卷之间引入各种附加数据抽象层。数据抽象的这些层的一部分包括远程卷、iSCSI逻辑盘、iSCSI池以及附加可选文件系统。
iSCSI是用于链接数据存储设备的基于IP的存储区连网标准，由因特网工程任务组(IETF)制订。通过在IP网络上传送SCSI命令，iSCSI用来帮助通过内联网的数据传送以及管理远距离存储区。由于IP网络的普遍存在，因此iSCSI可用于通过局域网(LAN)、广域网(WAN)或者因特网传送数据，并且可实现位置无关的数据存储及检索。
当终端用户或应用发送请求时，操作系统产生适当的SCSI命令和数据请求，它们然后经过封装以及必要时的加密过程。包头在所产生的IP包通过以太网连接传送之前被添加。当接收信息包时，它经过解密(如果在传送之前被加密)并拆卸，将SCSI命令和请求分离。SCSI命令被发送给SCSI控制器，并且从那里再发送给SCSI存储装置。由于iSCSI是双向的，因此协议还可用来响应原始请求而返回数据。
iSCSI是通过IP网络的存储数据传送的两种主要方式之一；另一种方法是基于IP的光纤信道(FCIP)，它将光纤信道控制代码和数据转换为IP包，用于地理上远距离的光纤信道存储区域网络之间的传送。FCIP(又称作光纤信道隧道或存储隧道技术)只可与光纤信道技术结合使用；相比之下，iSCSI可通过现有以太网网络运行。许多厂商已经引入基于iSCSI的产品(例如交换机和路由器)。
数据存储区管理器200(图1)在应用数据的整个生存周期中对其进行管理。应用示例在数据存储器480中创建，应用数据被迁移到数据存储器480，以及数据存储器480中的应用数据根据用户/应用要求随时间被监测和处理。
例如，包括Exchange存储区组的Exchange示例根据应用存储对象和存储属性自动创建。数据存储区管理器200自动确定所建议的存储区配置，并且允许用户在使用存储区之前可选地忽略所建议配置。确定最佳数据存储区配置时所考虑的项目包括物理和逻辑布局。物理级考虑事项包括是否采用盘阵列、要使用的驱动器类型(例如SCSI、光纤信道等)、LUN属性(例如转轴数量、RAID等级、条带大小、转轴布局等)以及控制器参数。逻辑级考虑事项包括是否采用一个或多个卷、分区、格式化与原始数据区域、软件RAID设定等。特定布局将是应用特定的，并且在数据存储区管理器200控制附加应用时是可修改的。
一旦所建议的存储区组布局被识别，则数据存储区管理器200确认所建议存储区组布局适用于数据存储区管理器200可访问的物理硬件。全面配置存储区的操作可能相当复杂。因此，在对数据存储器480实际执行操作之前，数据存储区管理器200以高置信度确认配置物理存储区的必要操作可顺利完成。当确认过程表明所建议的物理存储区布局无法实现时，在一个迭代过程中提出下一个最佳存储区配置，直到物理布局被确认为止。
一旦物理存储区布局被确认，则对数据存储器480的物理和逻辑存储层执行实现此配置所需的操作。然后，数据存储区管理器200调用应用特定API以引入新的存储区组。这包括传递关于新建存储区的位置和详细情况。
随后，新建存储区可填充先前存储的应用特定数据。应用一般将作为迁移到数据存储器480的候选者而被发现或识别。一旦被选择，应用特定信息、如数据成分则被传递给数据存储区管理器200。此后，应用被挂起，同时每个成分被传送给数据存储器480。一旦数据迁移已经完成，数据存储区管理器200则发信号通知应用恢复。在这时，应用示例是可操作的，以及数据存储区管理器200根据用户/应用要求随时间监测和处理数据存储器480。数据处理包括增长、缩小以及移动物理存储空间、修改服务等级等。
图6是原理框图，说明图1的数据存储区管理系统使用的存储区配置体系结构的一个实施例。如图6所示，电子邮件应用610经由连接611耦合到数据存储区管理器200。客户机备份应用612经由连接613耦合到数据存储区管理器200。万维网存储系统应用614经由连接615耦合到数据存储区管理器200。打印服务器应用616经由连接617耦合到数据存储区管理器200。也考虑其它应用，其中包括包含与面向对象的数据库关联的数据的联机表或数据库的存储。
卷、卷组、文件系统和共享所表示的逻辑资源640经由连接641耦合到数据存储区管理器200。卷、卷组、文件系统和共享640经由连接651耦合到本地盘650。卷、卷组、文件系统和共享640经由连接653耦合到存储区阵列652。逻辑单元和/或存储区域网络654经由连接655耦合到卷、卷组、文件系统和共享640。
数据存储区管理器200包括应用特定分配器630、分配调节器632、使用情况监测器340以及属性319。应用特定分配器630包括与相应的最佳应用数据存储方案及要求有关的信息。例如，电子邮件应用最好是在分开的卷上存储数据库文件和日志。
电子邮件应用的数据存储区管理算法的一个更完整实例运用以下方针来优化性能。日志和数据库文件存储在分开的物理存储装置上。如果日志或数据库存储区被损坏，则日志和数据库文件的分离使恢复能够简化。另外，日志和数据库文件的分离在给定的不同工作负荷情况下提供最佳性能。日志存储在与其它应用存储区分离的专用物理存储装置上。日志采用RAID 1来存储，从而优化数据传送速率。数据库采用RAID 5来存储，从而平衡数据传送速率和容量利用。数据存储区分配设置为数据库大小的至少两倍，以便允许从备份的局部恢复以及防止碎片不利地影响系统性能。
典型的电子邮件客户机邮箱可被分配固定数量的物理数据存储区，直到那个特定客户机的邮箱存储区需要增长。分配调节器632被提供与一个或多个应用有关的信息，并包含如何在各种活动应用上采用受管理数据来分布一个或多个可用物理存储资源的分配规则。分配调节器632可配置成与用户界面230结合工作，从而当已分配数据已经对于另一个应用增加时，减少分配给一个或多个应用的已分配数据。分配调节器632保持受管理应用上的优化的整体数据分配和使用情况。
使用情况监测器340与各种物理资源接口，以便提供反映受管理应用上的当前数据利用情况的一个或多个表示。使用情况监测器340配置成提供存储数据的每个应用的数据存储区使用信息。信息可按照应用特定存储单元和原始物理存储单元来提供。信息也可按照诸如卷、卷组、文件共享等的逻辑单元来提供。又如图6所示，使用情况监测器340配置了一个或多个限制634。一个或多个限制可根据应用类型、应用用户或其它因素与各个受管理应用关联。限制634可反映实际存储区使用情况的多个等级，并且可包括建议限制和强制限制。当达到或超过建议限制时，使用情况监测器340发出关于特定应用正接近分配给该应用的物理存储空间的完全使用情况的告警消息。在一些实施例中，数据存储区管理器200可配置成随着应用示例正达到和/或超过建议限制而自动分配额外存储空间。在另一些实施例中，具有适当权限和访问权的责任管理员在应用示例达到和/或超过相应建议限制时得到通知。强制限制禁止数据被存储到数据存储器，并向系统管理员和/或关联应用的用户发出一个或多个出错通知。
属性319包括服务质量标识符635、远程镜像标识符636以及备份策略标识符637。服务质量标识符635指示数据存储区管理器200应用一个或多个安全和/或容错等级。远程镜像标识符636指示数据存储区管理器200对特定应用示例应用数据镜像处理。备份策略标识符637指示数据存储区管理器200关于待备份的数据、备份数据的频度以及要执行的备份类型。
存储区配置体系结构600说明多个数据抽象等级。在应用级，应用特定存储单元用来描述被存储的数据。数据存储区管理器200创建逻辑存储区，并根据应用特定数据存储要求来分配物理存储区。另外，数据存储区管理器200向应用通知存储位置。例如卷、卷组、文件系统、文件共享等的逻辑资源桥接数据存储区管理器200与多个物理存储资源之间的间隙。
图7是流程图，说明用于管理数据的方法的一个实施例。方法700以框702开始，在其中，一个或多个应用耦合到数据存储器。此后，如框704所示，在数据存储器上根据表示为与一个或多个应用中的每个关联的应用示例的相应优化/最佳实际数据存储要求来分配存储区。然后，数据存储区管理器展示与一个或多个应用关联的应用存储单元中的数据存储器，如框706所示。
图8是流程图，说明用于管理数据的方法的一个备选实施例。方法800以框802开始，在其中，一个或多个应用耦合到数据存储器。此后，如框804所示，在数据存储器上根据表示为与一个或多个应用中的每个关联的应用示例的相应优化/最佳实际数据存储要求来分配存储区。然后，数据存储区管理器展示与一个或多个应用关联的应用存储单元中的数据存储器，如框806所示。
一旦数据存储器与一个或多个应用结合，则方法800如框808所示继续进行将数据存储到数据存储器的一个或多个应用。数据存储器利用情况被监测，如框810所示。数据存储器监测可包括观察对于可通信地耦合到数据存储器的一个或多个应用的存储区所指定的数据存储器的选择已分配部分。来自监测过程的信息可用作原始存储资源信息(例如字节)以及可用于耗用数据存储器的应用特定的单元中。另外，数据存储器分配在采用数据存储器的一个或多个应用上经过调节或者调整，如框812所示。数据存储器调节可对用户输入进行响应，和/或可根据包括与一个或多个应用关联的优化存储结构大小和方案的知识库自动进行。
图7和图8提供的流程图中的任何过程描述或框应当理解为表示模块、段或者代码或逻辑的部分，它们包括用于实现相关过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或多个可执行指令。备选实现包括在本系统的范围之内，其中，功能可按照与所示或所述次序不同的次序来执行，其中包括基本上同时或者相反的顺序，取决于所涉及的功能性，如本领域的技术人员在已经掌握用于数据存储区管理的本系统及方法的理论之后会理解的那样。
图9是示意图，说明图2的数据存储区管理器200使用的应用存储模型的一个备选实施例。应用存储模型900说明多个应用示例如何存储在数据存储器480中。应用存储示例A 910包括Exchange存储区组，它分布在三个独立且不同的逻辑/物理存储装置上。第一逻辑/物理卷912包括MailStore。MailStore的存储对象还由其中包括邮箱的应用存储单元的多个属性来描述。MailStore包括附加属性(未示出)，例如服务质量(QOS)等级、平均邮箱大小、一个或多个大小门限、病毒扫描、备份以及镜像指示符等，它们描述要在对MailStore数据执行数据操作时应用的数据存储区管理器200的各种服务等级。第二逻辑/物理卷914包括Exchange Log。日志的存储对象还由其中包括一个字节的应用存储单元的多个属性来描述。日志可包括附加属性(未示出)，例如QOS等级、一个或多个大小门限、备份以及镜像指示符等，它们描述要在对Log数据执行数据操作时应用的数据存储区管理器200的各种服务等级。第三逻辑/物理卷916包括Exchange PublicStore。Public Store的存储对象还由其中包括文件夹的应用存储单元的多个属性来描述。Public Store可包括附加属性(未示出)，例如平均文件夹大小、QOS等级、一个或多个大小门限、备份以及镜像指示符等，它们描述要在对Public Store数据执行数据操作时应用的数据存储区管理器200的各种服务等级。
应用存储示例B 920包括打印服务器队列，它存储在单个逻辑/物理存储装置922中。应用存储示例B 920包括打印机队列高速缓存的存储对象。打印机队列高速缓存还由其中包括打印机的应用存储单元的多个属性来描述。打印机队列高速缓存包括附加属性，例如QOS等级(例如RAID 0)、平均打印队列大小以及一个或多个大小门限等(未示出)，它们描述要在对打印队列数据执行数据操作时应用的数据存储区管理器200的各种服务等级。
应用存储示例C 930包括文件共享器，它存储在单个逻辑/物理存储装置932中。应用存储示例C 930包括文件系统的存储对象。文件系统还由其中包括若干字节的应用存储单元的多个属性来描述。文件系统包括附加属性，例如QOS等级(例如RAID 5)、平均文件夹大小、一个或多个大小门限等(未示出)，它们描述要在对文件系统数据执行数据操作时应用的数据存储区管理器200的各种服务等级。

Claims (10)

1.一种数据存储区管理系统(250)，包括：
网络可访问数据存储器(270)；以及
数据存储区管理器(200)，可通信地耦合到所述网络可访问数据存储器(270)，并且配置成经由展示应用特定存储单元中的数据存储区的应用示例(318)来分配和使用所述网络可访问数据存储器(270)的逻辑和物理存储元件。
2.如权利要求1所述的系统(250)，其特征在于，所述应用示例(318)定义由可在耦合到所述网络可访问数据存储器(270)和所述数据存储区管理器(200)的计算装置上运行的应用使用的所述网络可访问数据存储器(270)内的一组区域。
3.如权利要求2所述的系统(250)，其特征在于，所述数据存储区管理器(200)包括数据存储区管理算法，它响应所述应用而运用优化数据存储解决方案。
4.如权利要求1所述的系统(250)，其特征在于，所述网络可访问数据存储器(270)包括配置成与所述数据存储区管理器(200)通信的服务模块(275)。
5.如权利要求4所述的系统(250)，其特征在于，所述服务模块(275)实现从包括应用数据的备份、恢复、镜像和防病毒扫描的组中选取的数据管理操作。
6.如权利要求1所述的系统(250)，其特征在于，所述应用示例(318)包括定义要运用于所述网络可访问数据存储器(270)的数据管理操作的属性(319)。
7.一种用于管理数据的方法(700)，包括：
将数据存储器耦合到一个或多个应用(702)；
根据表示为与所述一个或多个应用中的每个关联的应用示例的相应存储要求分配所述数据存储器上的存储区(704)；以及
展示与所述一个或多个应用关联的应用存储单元中的所述数据存储器(706)。
8.如权利要求7所述的方法(700)，其特征在于，耦合包括在展示所述数据存储器(480)的服务模块(275)与展示所述一个或多个应用的代理(222，232，242)之间进行通信。
9.如权利要求7所述的方法(700)，其特征在于，分配包括响应所述一个或多个应用而运用优化数据存储解决方案。
10.如权利要求7所述的方法(700)，其特征在于，在所述数据存储器(480)上分配存储区包括为与所述一个或多个应用中的每个关联的应用示例(318)指定属性(319)，所述属性(319)定义数据管理操作。
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