DE112005001050T5

DE112005001050T5 - Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf der Speicherbereichnetzwerkebene

Info

Publication number: DE112005001050T5
Application number: DE112005001050T
Authority: DE
Inventors: Ismail San Jose Ari; Richard H. San Carlos Henze; Melanie San Jose Gottwals
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2007-05-10
Also published as: WO2005114428A3; JP4435831B2; JP2007537548A; US8549226B2; WO2005114428A2; US20060026229A1

Abstract

Ein Verfahren zum Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf einer Speicherbereichnetzwerkebene, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bestimmen (292), dass die Anzahl von Zugriffen auf einen Teil von Daten, der der Speichervorrichtung zugeordnet ist, eine Schwelle überschreitet, die größer als ein Zugriff ist;
Zuordnen (294) einer Kopie des Teils von Daten zu einer Cachespeicherungsressource, die eine Hilfscachespeicherung für die Speichervorrichtung liefert, wobei die Hilfscachespeicherungsressource sich auf der Speicherbereichnetzwerk- (SAN-) Ebene befindet, wenn die Anzahl von Zugriffen auf den Teil von Daten die Schwelle überschreitet; und
bei nachfolgenden Zugriffen auf den Teil von Daten, Zugreifen (296) auf die Kopie des Teils von Daten anstatt eines Zugreifens auf den Teil von Daten.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Cachespeichern von Daten. Insbesondere beziehen sich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf ein Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf der Speicherbereichnetzwerkebene bezüglich des Cachespeicherungsschemas, das durch einen Primärcache für eine Speichervorrichtung geliefert wird.
Stand der Technik
Da die Verwendung von Computern immer weiter verbreitet wird, haben große Organisationen und/oder Unternehmen sich Computer von einer großen Vielzahl von Plattformen und/oder Modellen zugeschafft und diese Computer miteinander vernetzt. Computer von einer großen Vielzahl von Plattformen und/oder Modellen sind auch als heterogene Computer bekannt. Speicherbereichnetzwerke (SAN) wurden entwickelt, um eine Speicherung für die heterogenen Computer durch ein Bereitstellen eines Hochgeschwindigkeitsnetzwerks von gemeinschaftlich verwendeten Speichervorrichtungen zu liefern. Eine SAN-Architektur macht normalerweise alle Speichervorrichtungen für viele der Computer in einem großen Netzwerk verfügbar, wie z. B. diejenigen, die großen Organisationen und/oder Unternehmen zugeordnet sind. In diesem Fall kann die SAN-Architektur die Speichervorrichtungen in einem Pool zusammenfassen, um z. B. die Verwaltung der Speichervorrichtungen zu vereinfachen.
Verschiedene Verfahren zum Erhöhen der I/O-Raten zum Zugreifen auf Daten zwischen Computern und Speichervorrichtungen sind entwickelt worden. Häufig liefern Speichervorrichtungen unterschiedliche Pegel von Zugriffslatenzzeiten, Durchsatz, der als Eingabe-/Ausgabe- (I/O-) Raten ausgedrückt ist, und/oder Übertragungsraten zum Lesen von Daten von den Speichervorrichtungen und zum Schreiben von Daten in die Speichervorrichtungen. Speichervorrichtungen, wie z. B. Cachespeicher, Systemspeicher oder Festkörpervorrichtungen (SSD), die z. B. eine schnelle Zugriffslatenzzeit, einen schnellen Durchsatz, schnelle I/O-Raten und/oder Übertragungsraten liefern, (im Folgenden als „schnelle Speichervorrichtungen" bezeichnet) können verwendet werden, um Daten dauerhaft oder vorübergehend zu speichern, wenn dieselben zwischen Anwendungen, die auf Computern ablaufen, und Speichervorrichtungen übermittelt werden, die z. B. eine langsamere Zugriffslatenzzeit, einen langsameren Durchsatz, langsamere I/O-Raten und/oder Übertragungsraten liefern (im Folgenden als „langsamere Speichervorrichtungen" bezeichnet). Wenn eine Anwendung anfordert, Daten zu schreiben, können die Daten zuerst in schnellen Speichervorrichtungen gespeichert und dann später in den langsameren Speichervorrichtungen gespeichert werden. Wenn die Daten in die schnelle Speichervorrichtung geschrieben werden, wird der Anwendung mitgeteilt, dass die Daten gespeichert worden sind, und dieselbe muss deshalb nicht warten, bis die Daten tatsächlich auf der langsameren Speichervorrichtung gespeichert sind.
Viele dieser Verfahren wurden verwendet, um die Übermittlung von Daten zwischen Computern, wie z. B. Clients, und den Speichervorrichtungen über ein SAN zum Zweck eines Erhöhens von I/O-Raten zu beschleunigen.
Offenbarung der Erfindung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Verfahren und Systeme zum Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf der Speicherbereichnetzwerkebene. Bei einem Ausführungsbeispiel wird bestimmt, dass die Anzahl von Zugriffen auf einen Teil von Daten, der einer Speichervorrichtung zugeordnet ist, eine Schwelle überschreitet, die größer als ein Zugriff ist. Eine Kopie des Teils von Daten wird einer Cachespeicherungsressource zugeordnet, die eine Hilfscachespeicherung für die Speichervorrichtung liefert. Die Hilfscachespeicherungsressource befindet sich auf der Speicherbereichnetzwerkebene. Auf die Kopie des Teils von Daten wird anstelle des Teils von Daten für nachfolgende Zugriffe zugegriffen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen, die in dieser Beschreibung enthalten sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern:
1 ist ein Blockdiagramm eines exemplarischen Systems zum Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf der Speicherbereichnetzwerkebene gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Flussdiagramm 200 zum Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf der Speichernetzwerkebene gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Graph, der die Anzahl von I/Os zeigt, die durch ein Liefern eines alternativen Cachespei cherungsschemas auf der Speicherbereichnetzwerkebene gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eingespart werden können.
Die Zeichnungen, auf die in dieser Beschreibung Bezug genommen wird, sollten nicht so verstanden werden, dass dieselben maßstabsgetreu gezeichnet sind, es sei denn, darauf wird speziell hingewiesen.
Bester Ausführungsmodus der Erfindung
Es wird nun im Detail Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei Beispiele derselben in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit diesen Ausführungsbeispielen beschrieben wird, sei drauf hingewiesen, dass dieselben die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränken sollen. Stattdessen soll die Erfindung Alternativen, Modifizierungen und Äquivalente abdecken, die innerhalb der Wesensart und des Schutzbereichs der Erfindung, wie derselbe durch die angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sein können. Außerdem werden in der folgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu liefern. In anderen Fällen wurden bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltungen nicht im Detail beschrieben, um Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht unnötig unklar zu machen.
Überblick über das Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf der Speichernetzwerkebene
1 ist ein Blockdiagramm eines Systems zum Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf der Speicherbereichnetzwerkebene gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Blöcke in 1 können anders als dargestellt angeordnet werden und können zusätzliche oder weniger Merkmale als hier beschrieben implementieren.
Wie es in 1 dargestellt ist, übermitteln Anwendungen, die auf Computern, wie z. B. Clients 112, 114, 118, laufen, Daten an und/oder von Speichervorrichtungen 160, 170 über ein SAN 190. Daten 113, 115, 116, die den Clients 112, 114, 118 zugeordnet sind, können an Speichervorrichtungen 160, 170 gespeichert werden, was zu Daten 164, 174 führt. Ferner können die gespeicherten Daten 164, 174 jeweils in Primärcachespeichern 162, 172 cachegespeichert werden. Bei den Speichervorrichtungen 160, 170 kann es sich gemäß einem Ausführungsbeispiel um redundante Arrays von Laufwerken (RAIDs) handeln. Die Hilfscachespeicherressource 250 ist ein Teil des SAN 190 (z. B. „auf der SAN-Ebene") gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Primärcachespeicher 162, 172 können gemäß einem Ausführungsbeispiel Arraycachespeicher sein. 1 zeigt ferner eine Virtualisierungsvorrichtung 220, die ein Cachespeicherverwaltungsmodul (CMM) 222, ein alternatives Cachespeicherungsschema (ACS) 223, eine Ersetzungsbestimmung 224 und Metadaten 234, 244 umfasst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Virtualisierungsvorrichtung 220 eine „bandinterne" Virtualisierungsvorrichtung. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es sich bei einem Virtualisierungssystem entweder um eine bandinterne Virtualisierungsvorrichtung oder ein bandexternes Virtualisierungssystem handeln. Bei einem bandexternen Virtualisierungssystem werden Metadaten über die Steuerung einer Virtualisierungsfunktionalität von einem Datenverkehr getrennt und durch einen Metadatenserver aufrechterhalten. Die Hardware, wie z. B. die Virtualisierungsvorrichtung 220 und Verbindungen 192, die die Computer, wie z. B. Clients 112, 114, 118, mit den Speichervorrichtungen 160, 170 in einem SAN 190 verbinden, wird als SAN-Struktur bezeichnet.
Die SAN-Struktur ermöglicht normalerweise eine Viele-zu-Viele-Konnektivität zwischen den Clients 112, 114, 118 und den Speichervorrichtungen 160, 170, die einem SAN 190 zugeordnet sind. Bei den Verbindungen 192 kann es sich gemäß einem Ausführungsbeispiel um Faserkanal (FC) und/oder Gigabitethernet (GigE) handeln.
Das CMM 222 liefert gemäß einem Ausführungsbeispiel ein alternatives Cachespeicherungsschema 223 zu demjenigen, das durch die Primärcachespeicher 162, 172, die den Speichervorrichtungen 160, 170 zugeordnet sind, geliefert wird. Zum Beispiel verwenden normalerweise die Cachespeicher 162, 172, die den relativ langsameren Speichervorrichtungen 160, 170 zugeordnet sind, ein Cachespeicherungsschema, das als „bedarfsbasierte Cachespeicherung" bekannt ist, bei dem Daten immer in den Cachespeicher 162, 172 geschrieben werden, wenn auf die Daten zum ersten Mal entweder durch ein Lesen der Daten oder ein Schreiben der Daten zugegriffen wird. Falls z. B. eine Anwendung an dem Client 112 anfordert, die Daten 164 von der Speichervorrichtung 160 zum ersten Mal zu lesen, werden die Daten 164 in dem Primärcachespeicher 162 gespeichert. Falls auf ähnliche Weise eine Anwendung an den Client 112 anfordert, die Daten 113 zum ersten Mal zu schreiben, werden die Daten 113 in dem Primärcachespeicher 162 gespeichert, wobei angenommen wird, dass die Speichervorrichtung 160 ausgewählt ist, dass die Daten 113 darauf geschrieben werden.
Im Gegensatz zu „bedarfsbasierter Cachespeicherung" liefert das CMM 222 gemäß einem Ausführungsbeispiel ein alternatives Cachespeicherungsschema 223, indem nicht gestattet wird, dass Daten in der Hilfscachespeicherressource 250 cachegespeichert werden, bis die Anzahl von Zugriffen auf die Daten eine Schwelle überschritten hat, die größer als ein Zugriff ist. Zum Beispiel kann das CMM 222 bestimmen, dass auf einen Teil von Daten, der einer Speichervorrichtung 160 zugeordnet ist, wie z. B. auf einen Teil von Daten A, mehr als einmal zugegriffen wurde. Das CMM 222 kann Teile von Daten 260 zu der Hilfscachespeicherressource 250 „migrieren", was zu Kopien von Teilen von Daten 270 führt. Zum Beispiel kann ein bestimmter Teil von Daten A zu der Hilfscachespeicherressource 250 „migriert" werden, z. B. indem eine Kopie A' des bestimmten Teils von Daten A der Hilfscachespeicherressource 250 in dem Fall zugeordnet wird, dass auf den Teil von Daten A mehr als einmal zugegriffen worden ist. Auf die Kopie A' wird gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel anstatt des Teils von Daten A bei nachfolgenden Anforderungen, auf den Teil von Daten A zuzugreifen, zugegriffen. Dabei können Entitäten, wie z. B. Anwendungen, die auf Clients 112, 114, 118 ablaufen, schnellere Zugriffszeiten und/oder größere I/O-Raten erfahren, wenn auf die Kopien der Teile von Daten 270, wie z. B. Kopie A', zugegriffen wird, als wenn auf die Teile von Daten 260, wie z. B. den Teil von Daten A, zugegriffen wird. Obwohl die Beschreibungen hier sich zur Vereinfachung auf ein Zugreifen auf die Teile von Daten 260 und/oder die Kopien der Teile von Daten 270 beziehen, kann auf einen beliebigen Teilsatz der Teile von Daten 260 und/oder der Kopien der Teile von Daten 270 zugegriffen werden.
Die Schwelle kann gemäß einem weitern Ausführungsbeispiel statisch sein. Zum Beispiel wird die Schwelle statisch auf eine vorbestimmte Anzahl von Zugriffen, wie z. B. drei, gesetzt und danach nie mehr modifiziert. Falls auf einen bestimmten Teil von Daten 260, wie z. B. den Teil von Daten A, drei Mal zugegriffen wird, dann kann dieser Teil von Daten A zu der Hilfscachespeicherressource 250 migriert werden. Falls dann auf einen weiteren Teil von Daten 260, wie z. B. den Teil von Daten B, drei Mal zugegriffen wird, kann der Teil von Daten B migriert werden.
Die Schwelle kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eine dynamische Schwelle sein, die modifiziert wird, um sich im Lauf der Zeit an sich verändernde Umstände anzupassen. Zum Beispiel kann es sich bei der Schwelle um ein Kosten-Nutzen-Verhältnis handeln, wie z. B. die Kosten eines Migrierens von Teilen von Daten 260 gegenüber einem Nutzen, Kopien von Teilen von Daten 270 in der Hilfscachespeicherressource 250 resident zu lassen, gemäß einem Ausführungsbeispiel, das noch genauer beschrieben wird.
Die Speichervorrichtungen 160, 170 umfassen normalerweise eine Logik zum Erfassen, wenn eine Anwendung, die einem Client 112, 114, 118 zugeordnet ist, anfordert, auf Daten 164, 174, die in den Speichervorrichtungen 160, 170 gespeichert sind, auf eine sequentielle Weise zuzugreifen. Zum Beispiel kann die Speichervorrichtung 160, 170 Daten, die dieselbe in ihrem Cachespeicher 162, 172 hat, schneller an die Anwendung liefern, als dieselbe Daten 164, 174 liefern kann, die dieselbe mit ihren mechanischen Betätigungsvorrichtungen lesen muss. Falls deshalb eine Speichervorrichtung 160, 170 erfasst, dass eine Anwendung, die auf einem Client 112, 114, 118 abläuft, auf ihre Daten 164, 174 sequentiell zugreift, kann die Speichervorrichtung 160, 170 erwarten, dass die Anwendung fortfährt, auf die Daten 164, 174 sequentiell zuzugreifen, und zusätzliche Teile ihrer Daten 164, 174 „vorab abrufen" und die vorab abgerufenen Daten in ihrem Cachespeicher 162, 172 speichern. Deshalb liefern die Speichervorrichtungen 160, 170 optimale Übertragungsraten für sequentielle Zugriffe auf Daten 164, 174, die in diesen Speichervorrichtungen 160, 170 gespeichert sind. Für weitere Informationen über ein Verwenden von sequentiellen Zugriffen, um die Übertragungsraten zu optimieren, sei verwiesen auf „Maximizing Sequential Read Streams While Minimizing the Impact on Cache and Other Applications, US-Patent 625,3289 B1 von Bates u. a., dessen Inhalt hier aufgenommen ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel liefert das CMM 222 ein alternatives Cachespeicherungsschema 223, indem nicht gestattet wird, dass Teile von Daten 260 in der Hilfscachespeicherressource 250 in dem Fall cachegespeichert werden, dass auf die Teile von Daten 260 an den Speichervorrichtungen 160, 170 sequentiell zugegriffen wird. Falls z. B. eine Anwendung, die auf dem Client 114 abläuft, auf einen Teil von Daten B zugreift, der in der Speichervorrichtung 160 gespeichert ist, kann das CMM 222 erfassen, dass auf den Teil von Daten B sequentiell zugegriffen wird. In diesem Fall kann es sein, dass das CMM 222 nicht zulässt, dass der Teil von Daten B in die Hilfscachespeicherressource 250 kopiert wird, somit fährt die Anwendung, die auf dem Client 114 abläuft, damit fort, auf den Teil von Daten B an der Speichervorrichtung 160 für nachfolgende Zugriffe zuzugreifen. Die optimalen Übertragungsraten, die durch die Speichervorrichtungen 160, 170 für sequentielle Zugriffe auf die Daten 164, 174 geliefert werden, werden weiterhin verwendet. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden sequentielle Zugriffe auf Teile von Daten 260 als ein Zugriff z. B. durch das CMM 222 bei der Bestimmung einer Zugriffsschwelle für diesen Teil von Daten gezählt, um ein Cachespeichern von Teilen von Daten 260 in der Hilfscachespeicherressource 250 zu vermeiden, auf die bei den Speichervorrichtungen 160, 170 sequentiell zugegriffen wird.
Die Primärcachespeicher 162, 172 cachespeichern Daten 164, 174 in Cachespeicherleitungen, die normalerweise eine Größe von 1 Kilobyte bis 16 Kilobyte aufweisen. Normalerweise ist es nicht praktisch, für bedarfsbasiertes Cachespeichern eine sehr große Cachespeicherleitung zu verwenden, da es keinen Mechanismus gibt, um Teile von Daten auszuwählen, die räumlich lokalisierte Zugriffsmuster enthalten. Deshalb würde es zu einer schlechten Ausnutzung der Cachespeicherressource führen, während Mehraufwand hinzugefügt wird, der einem Handhaben von Daten zugeordnet ist, auf die eventuell nicht zugegriffen wird. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel liefert das CMM 222 ein alternatives Cachespeicherungsschema 223 durch ein Cachespeichern von Teilen von Daten 260, die wesentlich größer als eine Cachespeicherleitung sind. Damit Teile von Daten 260 in der Hilfscachespeicherressource 250 cachegespeichert werden, werden die Teile von Daten 260 zu der Hilfscachespeicherressource 250 „migriert". Die Migration kann durch ein Auswählen von bestimmten Teilen von Daten 260, wie z. B. dem Teil von Daten A, ein Lesen des gesamten ausgewählten Teils von Daten A, ein Erzeugen einer Kopie A' des ausgewählten Teils von Daten A und ein Migrieren (z. B. durch „Zuordnen") der Kopie A' zu der Hilfscachespeicherressource 250 erreicht werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Größe der Teile von Daten 260 groß genug, so dass die Speichervorrichtungen 160, 170 erfassen, dass auf die Teile von Daten 260 sequentiell zugegriffen wird, z. B. durch eine Anwendung, die auf einem Client 112, 114, 118 abläuft. Wie es hier bereits beschrieben ist, können die Speichervorrichtungen 160, 170, wie z. B. RAIDs, eine Logik aufweisen, die es denselben ermöglicht, optimale Übertragungsraten für Daten zu liefern, auf die sequentiell zugegriffen wird. Ein Migrieren von Teilen von Daten 260 zu der Hilfscachespeicherressource 250, wie dasselbe hier bereits beschrieben ist, kann die Fähigkeit der Speichervorrichtungen 160, 170 ausnutzen, Übertragungsraten für sequentielle Zugriffe zu optimieren. Um das Beispiel fortzuführen, kann die Migration des Teils von Daten A optimiert werden, wenn die Speichervorrichtung 160 erfasst, dass auf den Teil von Daten A sequentiell zugegriffen wird, wenn derselbe gelesen wird, um die Kopie A' zu erzeugen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind Teile von Daten 260 wesentlich größer als eine Cachespeicherleitung. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die Teile von Daten 160 zumindest 128K auf, um von optimalen Übertragungsraten z. B. aufgrund von Sequentiellzugriffserfassung zu profitieren, wie es hier bereits beschrieben ist.
Wenn ein bestimmter Teil von Daten 260, wie z. B. der Teil von Daten B, von der Speichervorrichtung 160 zu der Hilfscachespeicherressource 250 migriert wird, wird es anderen Entitäten, wie z. B. Anwendungen, die auf den Clients 112, 114, 118 ablaufen, nicht gestattet, auf die Daten 164, 174 in der Speichervorrichtung 160 zuzugreifen, um eine Konsistenz zu bewahren. Je größer die Teile von Daten 260 sind, desto länger dauert es, den Teil von Daten B zu der Hilfscachespeicherressource 250 zu migrieren, und desto länger müssen die anderen Entitäten warten. Deshalb können die Teile von Daten 260 groß genug sein, um zu ermöglichen, dass die Speichervorrichtungen 160, 170 sequentielle Zugriffe auf diese Teile von Daten 260 erfassen, jedoch gleichzeitig nicht so groß, dass für Entitäten, wie z. B. Anwendungen, eine erhebliche Wartezeit verursacht wird, die z. B. größer ist als eine normale Plattenzugriffs- und Übertragungszeit während einer Migrationsverarbeitung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Größe der Teile von Daten 260 klein genug, um zu der Hilfscachespeicherressource migriert zu werden, ohne Entitäten zu stören, die auf die Daten 164, 174 zugreifen, die einer Speichervorrichtung 160, 170 zugeordnet sind. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Größe der Teile von Daten 260 geringer als 10 Megabyte.
Ein Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas 223 führt dazu, dass die Primärcachespeicher 162, 172 und die Hilfscachespeicherressource 250 für unterschiedliche Typen von Zugriffen verwendet werden, wodurch die Primärcachespeicher 162, 172 und die Hilfscachespeicherressource 250 für die Typen von Zugriffsverhalten beeinflusst werden, für die jedes am besten geeignet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Zum Beispiel sind typische Speichervorrichtungen, die mechanische Betägigungsvorrichtungen und eine Logik zum Erfassen von sequentiellen Zugriffen aufweisen, relativ gut bei sequentiellen Zugriffen und relativ schlecht bei wahlfreien Zugriffen. Speichervorrichtungen, die keine mechanischen Betätigungsvorrichtungen aufweisen, sind relativ gut bei wahlfreien Zugriffen.
Deshalb werden gemäß einem Ausführungsbeispiel Daten, auf die sequentiell zugegriffen wird, bei den Speichervorrich tungen 160, 170 gespeichert, wodurch die Logik der Speichervorrichtungen 160, 170 zum Erfassen von sequentiellen Zugriffen verwendet wird. Ferner werden relativ kleine Datenmengen (z. B. von der Größe einer Cachespeicherleitung oder kleiner), auf die wahlfrei zugegriffen wird, die jedoch keine ausreichende Zugriffsaktivität innerhalb eines Teils von Daten gezeigt haben, die ausreichend ist, um eine Migration zu der Hilfscachespeicherressource 250 zu bewirken, bei den Speichervorrichtungen 160, 170, wie z. B. RAIDs, gespeichert und in den Primärcachespeichern 162, 172 cachegespeichert, wodurch die schlechte Leistung der Speichervorrichtungen 160, 170 während wahlfreien Zugriffen minimiert wird.
Im Gegensatz dazu können relativ große Datenmengen (z. B. Kopien von Teilen von Daten 170, die z. B. von etwa der Größe einer Cachespeicherleitung bis zu 10 Megabyte reichen), die eine ausreichende Aktivität bei ihren Zugriffsmustern aufweisen, bei den Hilfscachespeicherressourcen 250, wie z. B. SSDs, cachegespeichert werden, wobei die gute Leistung der Hilfscachespeicherressource 250, wenn wahlfreie Zugriffe durchgeführt werden, ausgenutzt wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Exklusivität zwischen dem Inhalt der Kopien von Teilen von Daten 270, die der Hilfscachespeicherressource 250 zugeordnet sind, und den Teilen von Daten, die in den Primärcachespeichern 162, 172 cachegespeichert sind, gefördert.
VIRTUALISIERUNG
„Virtualisierung" ist ein Teil eines Lieferns einer Viele-zu-Viele-Konnektivität zwischen den Clients 112, 114, 118 und den Speichervorrichtungen 160, 170, so dass es physischen Entitäten, wie z. B. Clients, Anwendungen, Dateisystemen und Speichervorrichtungen, ermöglicht wird, die physischen Charakteristika anderer physischer Entitäten nicht zu kennen. Ferner ermöglicht eine Virtualisierung eine kontinuierliche Datenverfügbarkeit durch ein Bereitstellen von mehreren Wegen zu den Daten. Im Allgemeinen umfasst eine Virtualisierung die Neubenennung oder die Neuabbildung einer Entität, wie z. B. einer physischen Entität, auf eine andere Entität, wie z. B. eine Logikentität. Zum Beispiel können die physischen Entitäten, wie z. B. die Speichervorrichtungen 160, 170, in kleinere Stücke partitioniert werden oder zusammen zu einer logischen Entität gruppiert werden, die als logische Einheit bekannt ist und mit einer Logikeinheitnummer (LUN) identifiziert ist. Ferner können physische Entitäten gemäß LUNs gruppiert werden. Auch können einzelne LUNs einzelnen Entitäten zugeordnet werden, wie z. B. einem bestimmten Client, einer Anwendung, einem Dateisystem oder einer Speichervorrichtung.
LUNs können durch eine Virtualisierungsvorrichtung auf andere LUNs abgebildet oder „konfiguriert" werden. Zum Beispiel kann LUN X einer bestimmten Speichervorrichtung 160 zugewiesen werden, und LUN Y kann einer Speichervorrichtung 170 zugewiesen werden. Diese LUNs können durch die Virtualisierungsvorrichtung 220 zusammen konfiguriert werden oder „in einem Pool zusammengefasst" werden, um eine neue LUN, z. B. LUN Z, zu erzeugen. LUN Z kann dann durch die Virtualisierungsvorrichtung 220 auf eine bestimmte Anwendung abgebildet werden, die auf dem Client 114 abläuft. Daten von der Anwendung auf dem Client 114 werden nun in den Speichervorrichtungen 160 und 170 gespeichert.
Heute ist ein Konfigurieren von LUNs z. B. an einer herkömmlichen Virtualisierungsvorrichtung ein manueller Prozess, der durch einen Systemadministrator durchgeführt wird. Normalerweise verwendet der Systemadministrator eine bereits bestehende Kenntnis von Anwendungsanforderungen oder Profilierungssoftwarefolgen, um Speicherzugriffsmuster von Daten zu bestimmen. Dann kann der Systemadministrator die LUNs geeignet konfigurieren. Falls z. B. auf die Daten für eine bestimmte Anwendung häufig zugegriffen wird, kann der Systemadministrator die LUN für diese Anwendung zu einer Speichervorrichtung mit einem großen Cachespeicher konfigurieren. Falls im Gegensatz dazu die bestimmte Anwendung nicht häufig auf ihre Daten zugreift, kann der Systemadministrator ihre LUN zu einer Speichervorrichtung konfigurieren, die keinen Cachespeicher aufweist.
Bei einem weiteren Beispiel kann es sein, dass eine bestimmte Anwendung häufig auf ihre Daten zugreift, aber es kann sein, dass die Anwendung keine antwortzeitkritische Anwendung ist, es z. B. nicht notwendig ist, dass eine I/O-Operation rasch abgeschlossen wird. Es kann jedoch sein, dass eine andere Anwendung weniger häufig auf ihre Daten zugreift, aber eine zeitkritische Anwendung ist. Bei herkömmlichen Systemen ist das Verwalten dieser Anwendungen ein manueller Prozess, bei dem ein Systemadministrator z. B. die LUN für die zeitkritische Anwendung auf eine schnelle Speichervorrichtung abbildet, die eine schnelle Zugriffszeit auf ihre Daten liefern kann, und die LUN für die nicht-zeitkritische Anwendung auf eine langsamere Vorrichtung oder eine andere RAID-Konfiguration.
Die Kosten von SSDs nehmen kontinuierlich ab, und die Kosten für ein manuelles Konfigurieren von LUNs bleiben teuer. Das alternative Cachespeicherungsschema 223 lädt automatisch Arbeit von den Speichervorrichtungen 160, 170 zu einer Hilfscachespeicherressource 250, wie z. B. einer SSD, ab, ohne dass ein manuelles Eingreifen von einem Systemadministrator erforderlich ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das alternative Cachespeicherungsschema 223 nur für ausgewählte LUNs aktiviert sein.
Die Virtualisierungsvorrichtung 220 kann Daten in ihrem Systemspeicher 132, 142 zusätzlich zu einem Virtualisieren z. B. durch ein „Poolbilden" von physischen Entitäten cachespeichern. Normalerweise weist eine Virtualisierungsvorrichtung 220 zumindest zwei Server 130, 140 auf. Die Virtualisierungsvorrichtung 220 kann Kopien von Daten, mit denen Anwendungen arbeiten, die auf den Clients 112, 114, 118 ablaufen, in dem Systemspeicher 132, 142 enthalten, der den beiden Servern 130, 140 zugeordnet ist. Zwei exakte Kopien der gleichen Daten können in dem Systemspeicher 132 und dem Systemspeicher 142 enthalten sein (auch als „Spiegeln" bekannt).
METADATEN
Im Allgemeinen sind Metadaten Daten, die Daten beschreiben, z. B. wo die Daten gespeichert sind und wie auf dieselben zugegriffen wird. Metadaten 234, 244, die der Funktionalität des CMM 222 zugeordnet sind, beschreiben, welche Teile der Daten 164, 174 zu der Hilfscachespeicherressource 250 migriert worden sind, und ermöglichen, dass die Virtualisierungsvorrichtung 220 auf die Daten von dem geeigneten Ort, entweder den Speichervorrichtungen 160, 170 oder der Hilfscachespeicherressource 250, zugreift, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Metadaten 234, 244, die der Funktionalität des CMM 222 zugeordnet sind, beschreiben auch eine Statistik, die Teilen von Daten 260 zugeordnet ist, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Zum Beispiel können in diesem Fall die Metadaten 234, 244 unter anderem zum Bestimmen verwendet werden, ob die Anzahl von Zugriffen auf die Teile von Daten 260 eine Schwelle erreicht hat. Die Metadaten 234, 244 können eine Statistik, die Kopien von Teilen von Daten 270 zugeordnet ist, zusätzlich zu oder anstelle von der Statistik beschreiben, die Teilen von Daten 260 zugeordnet ist, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. In diesem Fall können die Metadaten 234, 244 verwendet werden, um eine dynamische Schwelle unter Verwendung eines Kosten-Nutzen-Verhältnisses zu berechnen, wie es hier beschrieben wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Metadaten 234, 244 in der Virtualisierungsvorrichtung 220 in Speichern 132, 142 gehalten und gespiegelt sowie in stabiler Speicherung gespeichert. Die speicherinterne Kopie liefert eine Hochgeschwindigkeitsantwort, während die stabile Kopie Zuverlässigkeit und Wiederherstellung nach Ausfällen garantiert. Zum Beispiel kann eine Kopie der Metadaten 234 in dem Systemspeicher 132 eines der Server 130 gespeichert sein, der der Virtualisierungsvorrichtung 220 zugeordnet ist, und eine exakte Kopie der Metadaten 244 kann in dem Systemspeicher 142 des anderen Servers 140 gehalten werden, der der Virtualisierungsvorrichtung 220 zugeordnet ist. Ein „Spiegeln" der Metadaten 234, 244 liefert eine verbesserte Verfügbarkeit und Fehlererholung der Metadaten 234, 244 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das „Spiegeln" der Metadaten 234, 244 umfasst keine übermäßige Mehraufwandmenge, da die Größe der Metadaten 234, 244 handhabbar ist.
DIE ERSETZUNGSBESTIMMUNG
Eine Ersetzungsbestimmung 224 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Bestimmen verwendet, welche Kopien der Teile von Daten 270 aus der Hilfscachespeicherressource 250 entfernt werden, um wertvollere Teile von Daten 270 vorzugsweise zu der Hilfscachespeicherressource 250 zu migrieren. Eine Ersetzungsbestimmung 224 kann eine bestehende Ersetzungsbestimmung verwenden, wie z. B. am wenigsten aktuell verwendet (LRU – least recently used), Adaptiversetzungscachespeicher (ARC – adaptive replacement cache) oder adaptives Cachespeichern unter Verwendung von mehreren Experten (ACME – adaptive caching using multiple experts), gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Für eine Beschreibung von ACME sei verwiesen auf „ACME: adaptive caching using multiple experts" von I. Ari u. a., in Proceedings in Informatics, Bd. 14, S. 143–158, Carleton Scientific, 2002, dessen Inhalt hier aufgenommen ist. Für eine Beschreibung von ARC sei verwiesen auf „ARC: A self-tuning, low overhead replacement cache" von N. Megiddo u. a., in Proceedings of the 2003 Conference on File and Storage Technologies (FAST), S. 114–130, San Francisco, CA, März 2003, dessen Inhalt hier aufgenommen ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Ersetzungsbestimmung 224 eine neue Ersetzungsbestimmung verwenden. Zum Beispiel kann die Ersetzungsbestimmung 224 ein Kosten-Nutzen-Verhältnis verwenden, wie es hier beschrieben ist, um zu bestimmen, welche Kopien von Teilen von Daten 270 aus der Hilfscachespeicherressource 250 entfernt werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Hilfscachespeicherressource 250 eine neue Ersetzungsbestimmung verwenden, wie z. B. das Kosten-Nutzen-Verhältnis, wie es hier bereits beschrieben ist, um eine bestehende Ersetzungsbestimmung zu vergrößern.
DYNAMISCHE SCHWELLEN
Wie bereits erwähnt, kann die Schwelle eine dynamische Schwelle sein, die eingestellt wird, um sich im Lauf der Zeit an sich verändernde Umstände anzupassen, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Ferner kann es sich bei der Schwelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel um ein dynamisches Kosten-Nutzen-Verhältnis handeln. Zum Beispiel kann eine dynamische Schwelle zumindest teilweise auf Kosten eines Zuordnens einer Kopie eines Teils von Daten zu der Hilfscachespeicherressource basieren, die gegenüber einem Nutzen eines Ermöglichens gewichtet werden, dass eine Kopie eines anderen Teils von Daten weiterhin der Hilfscachespeicherressource zugeordnet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Insbesondere bestehen Kosten, die einem Migrieren eines bestimmten Teils von Daten C zu der Hilfscachespeicherressource 250 zugeordnet sind, hinsichtlich der Systemressourcen, die für die Migration verwendet werden. Ferner kann es sein, dass, um einen Teil von Daten C zu der Hilfscachespeicherressource 250 zu migrieren, etwas, das sich bereits in der Hilfscachespeicherressource 250 befindet, wie z. B. entweder eine Kopie eines Teils von Daten A' oder D', aus der Hilfscachespeicherressource 250 entfernt werden muss.
Deshalb bleibt der Nutzen, der sich hätte ergeben können, wenn es einer Kopie A', D' ermöglicht würde, in der Hilfscachespeicherressource 250 zu bleiben, nicht länger bestehen, wenn die Kopie A', D' aus der Hilfscachespeicherressource 250 entfernt wird. Deshalb können gemäß einem Ausführungsbeispiel die Kosten eines Zuordnens eines Teils von Daten C gegenüber dem Nutzen eines Ermöglichens gewichtet werden, dass eine Kopie eines anderen Teils von Daten 270, wie z. B. A' oder D', weiterhin in der Hilfscachespeicherressource 250 bleibt. Ferner ändern sich Kosten und Nutzen im Laufe der Zeit und in Abhängigkeit von der Arbeitsbelastung, was zu einer dynamischen Schwelle führt, die angepasst werden kann, um diese sich verändernden Kosten und Nutzen widerzuspiegeln.
Durch ein dynamisches Anpassen der Schwelle können mehr Teile von Daten 260 migriert werden, wenn der Nutzen maximiert werden kann, und weniger Teile von Daten 260 werden migriert, wenn die Kosten den Nutzen übersteigen. Die folgende Tabelle 1 zeigt ein Muster von Pseudocode zum dynamischen Anpassen der Schwelle basierend auf einem Kosten-Nutzen-Verhältnis gemäß einem Ausführungsbeispiel. Tabelle 1: Musterpseudocode für eine dynamische Schwelle
Wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, ist in Zeile 4 „Gesamt-Treffer" die gesamte, z. B. kumulative Anzahl von „Treffern" (auch als „Zugriffe" bekannt) bei allen Kopien von Teilen von Daten 270 (A' und D'), die der Hilfscachespeicherressource 250 zugeordnet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das CMM 22 kann beginnen, die „GesamtTreffer" für eine spezifische LUN zu akkumulieren, wenn die spezifische LUN aktiviert ist, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei der „AnzahlVonMigriertenTeilenVonDaten" kann es sich um einen kumulativen Zählwert aller Teile von Daten 260 handeln, die zu der Hilfscachespeicherressource 250 „migriert" worden sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ein bestimmter Teil von Daten 260, wie z. B. der Teil von Daten A, kann so gezählt werden, dass derselbe zweimal zu der Hilfscachespeicherressource 250 migriert, falls derselbe migriert, ausgestoßen und erneut migriert wird, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Die „Metrik" wird durch ein Teilen von „GesamtTreffer", einem Nutzen, durch die „AnzahlVonMigriertenTeilenVonDaten", Kosten, in Zeile 4 gemäß einem Ausführungsbeispiel berechnet. Zum Beispiel wurden, wie es in 1 gezeigt ist, zwei Teile von Daten 260 zu der Hilfscachespeicherressource 250 migriert, was zu Kopien von Teilen von Daten A' und D' führt. Falls auf A' und D' 500 Mal zugegriffen wurde, oder dieselben 500 Mal „getroffen" wurden, dann beträgt „Metrik" 500/2, d. h. 250.
Die Codezeilen 6 bis 9 werden verwendet, um zu bestimmen, ob die „Metrik", die einem Cachespeichern von Kopien der Teile von Daten 270 zugeordnet ist, zunimmt oder abnimmt. Falls die „Metrik" zunimmt, wird die „Schwelle" um eine Konstante in Zeile 7 verringert, um mehr Teile von Daten 260 zu der Hilfscachespeicherressource 250 zu „migrieren", was dazu führt, dass mehr der Kopien von Teilen von Daten 270 der Hilfscachespeicherressource 250 zugeordnet werden. Falls jedoch die „Metrik" abnimmt, wird die „Schwelle" in Zeile 9 um eine Konstante erhöht, um die Migration von Teilen von Daten 260 zu der Hilfscachespeicherressource 250 zu verlangsamen. Ein Migrieren von mehr Teilen von Daten 260 kann dazu führen, dass mehr der Kopien von Teilen von Daten 270 aus der Hilfscachespeicherressource 250 entfernt werden.
BETRIEBSBEISPIELE
2 zeigt ein Flussdiagramm 200 zum Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf der Speichernetzwerkebene gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Obwohl spezifische Schritte in dem Flussdiagramm 200 offenbart sind, sind derartige Schritte beispielhaft. Das heißt, Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind gut dazu geeignet, verschiedene andere Schritte oder Variationen der Schritte, die in dem Flussdiagramm 200 aufgeführt sind, durchzuführen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Schritte in dem Flussdiagramm 200 in einer Reihenfolge durchgeführt werden können, die sich von der präsentierten unterscheidet, und dass es sein kann, dass nicht alle Schritte in dem Flussdiagramm 200 durchgeführt werden. Alle Ausführungsbeispiele, die durch das Flussdiagramm 200 beschrieben werden, oder ein Teil derselben kann unter Verwendung von computerlesbaren und von Computern ausführbaren Anweisungen implementiert werden, die sich z. B. in von Computern verwendbaren Medien eines Computersystems oder einer ähnlichen Vorrichtung befinden.
Zu Veranschaulichungszwecken soll sich die Erörterung des Flussdiagramms 200 auf die Strukturen beziehen, die in 1 gezeigt sind. Für das folgende Betriebsbeispiel sei angenommen, dass die LUN für eine bestimmte Anwendung X aktiviert ist. Bei Schritt 292 überschreitet die Anzahl von Zugriffen auf einen Teil von Daten, der einer Speichervorrichtung zugeordnet ist, eine Schwelle, die größer als ein Zugriff ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Zum Beispiel kann die Anwendung X, die auf dem Client 114 abläuft, Daten 115 in die Speichervorrichtung 160 schreiben. Infolgedessen kann ein Schreiben von Daten 115 dazu führen, dass ein Teil von Daten A in der Speichervorrichtung 160 gespeichert wird. Einige Zeit später kann es z. B. sein, dass die Anwendung X den Teil von Daten A lesen muss. Normalerweise sind die Daten 115 zu diesem Zeitpunkt aus dem Systemspeicher, der dem Client 114 zugeordnet ist, entfernt worden und sind für den Client 114 nicht mehr verfügbar. Die Anwendung X kann ihre Daten durch ein Zugreifen auf einen Teil von Daten A in der Speichervorrichtung 160 erhalten. Wenn die Anwendung X den Teil von Daten A verarbeitet, kann das CMM 222 bestimmen, dass auf den Teil von Daten A in der Speichervorrichtung 160 über eine Schwelle hinaus zugegriffen worden ist, bei der es sich bei diesem Betriebsbeispiel um einen Zugriff handelt.
Bei Schritt 294 wird eine Kopie des Teils von Daten einer Hilfscachespeicherressource zugeordnet, die ein Hilfscachespeichern für die Speichervorrichtung liefert, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Zum Beispiel kann das CMM 222 den Teil von Daten A zu der Hilfscachespeicherressource 250 durch ein Zuordnen einer Kopie A' zu der Hilfscachespeicherressource 250 migrieren.
Eine Statistik, wie z. B. die Anzahl von Zugriffen auf den Teil von Daten A, kann in Metadaten 234, 244 gespeichert sein. Die Metadaten 234, 244 können beim Bestimmen verwendet werden, wann eine Schwelle für einen Abschnitt von Daten A überschritten worden ist und deshalb eine Kopie A' dieses Teils von Daten A der Hilfscachespeicherressource 250 zuzuordnen ist.
Bei Schritt 296 wird auf die Kopie des Teils von Daten in der Hilfscachespeicherressource anstatt auf den Teil von Daten in der Speichervorrichtung für nachfolgende Anforderungen zugegriffen, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Zum Beispiel kann, wenn die Anwendung X weiterhin abläuft, die Anwendung X ihre Daten durch ein Zugreifen auf die Kopie A' in der Hilfscachespeicherressource 250 anstatt des Teils von Daten A in der Speichervorrichtung 160 verarbeiten. Die Anwendung X kann schneller ablaufen, weil die I/O-Rate zwischen der Hilfscachespeicherressource 250 und dem Client 114 schneller ist als die I/O-Rate zwischen der Speichervorrichtung 160 und dem Client 114, oder weil die Antwortzeit zu dem Client 114 der Hilfscachespeicherressource 250 schneller ist als die Antwortzeit der Speichervorrichtung 160.
Obwohl das im Vorhergehenden genannte Betriebsbeispiel angenommen hat, dass alles von dem Teil von Daten A von den Daten 115 stammte, existieren andere Möglichkeiten. Zum Beispiel kann der Teil von Daten A von einem Teilsatz der Daten 115, einem Teilsatz der Daten 113 und Daten 116 stammen, usw.
3 ist ein Graph, der die Anzahl von I/Os zeigt, die bei der Speichervorrichtung verringert werden kann, die ein alternatives Cachespeicherungsschema auf der Speicherbereichnetzwerkebene liefert, gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt 3 die Zeit in Sekunden über einem Platten-I/O-Zählwert in I/Os pro Sekunde, während die SPC-1-Vergleichspunktarbeitsbelastung des Speicherleistungskomitees ausgeführt wird, um auf Teile von Daten zuzugreifen. Zu Veranschaulichungszwecken sei angenommen, dass eine bestimmte LUN einer Anwendung, und nur einer Anwendung zugeordnet ist, die auf Teile von Daten 260 zugreift, was in 1 gezeigt ist. Ferner sei angenommen, dass diese LUN aktiviert ist.
Die SPC-1-Vergleichspunktarbeitsbelastung bei diesem Beispiel ist konfiguriert, um zu konstanten 1.200 I/Os 410 für die aktivierte LUN zu führen. Das CMM 222 ist etwa die ersten 1.200 Sekunden 402 lang, die die Arbeitsbelastung läuft, nicht aktiviert. Deshalb sammelt das CMM 222 keine Statistik über die Anfangsplatten-I/Os während der ersten 1.200 Sekunden 402 bezüglich Teilen von Daten 260. Nach in etwa den ersten 1.200 Sekunden 402 wird das CMM 222 aktiviert, und dasselbe beginnt, eine Statistik zu sammeln, wie oft auf Teile von Daten 260 zugegriffen wird. Die Statistik kann in Metadaten 234, 244 gespeichert werden.
Bei Schritt 292 überschreitet die Anzahl von Zugriffen auf einen Teil von Daten, der einer Speichervorrichtung zugeordnet ist, eine Schwelle, die größer als ein Zugriff ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wenn auf Teile von Daten 260 zugegriffen wird, bestimmt das CMM 222, dass auf die Teile von Daten 260 über eine bestimmte Schwelle hinaus zugegriffen worden ist. Zum Zweck eines Veranschaulichens diese Betriebsbeispiels von 3 soll es sich bei der Schwelle um eine statische Schwelle von 16 Zugriffen handeln, und die Größe der Teile von Daten 260 beträgt 128 Kilobyte.
Bei Schritt 294 wird eine Kopie des Teils von Daten einer Hilfscachespeicherressource zugeordnet, die ein Hilfscachespeichern für die Speichervorrichtung liefert, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Zum Beispiel wird begonnen, Teile von Daten 260, auf die mehr als die Schwelle zugegriffen worden ist, zu der Hilfscachespeicherressource 250 zu migrieren (Bezugnahme auf Bezugszeichen 418), was dazu führt, dass Kopien von Teilen von Daten 270 der Hilfscachespeicherressource 250 zugeordnet werden. Migrations-I/Os 406 werden verwendet, um Teile von Daten 260 zu der Hilfscachespeicherressource 250 „zu migrieren".
Bei Schritt 296 wird auf die Kopie des Teils von Daten in der Hilfscachespeicherressource anstatt des Teils von Daten in der Speichervorrichtung für nachfolgende Anforderungen zugegriffen, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Wenn Kopien von Teilen von Daten 270 der Hilfscachespeicherressource 250 zugeordnet sind, wird auf die Kopien der Teile von Daten 270 anstatt der Teile von Daten 260 zugegriffen, was zu einer Verringerung der Platten-I/Os 404 führt. Bei den Gesamt-Platten-I/Os 408 handelt es sich um die Gesamt zahl der verringerten Platten-I/Os 404 plus die Migrations-I/Os 406.
SCHLUSSFOLGERUNG
Durch ein Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas 223 und einer Hilfscachespeicherressource 250 verringern Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in hohem Maße die Arbeitsbelastung der Speichervorrichtungen 160, 170. Zum Beispiel zeigt 3, dass die I/O-Rate zu einer Speichervorrichtung 160, 170 um 58 % (etwa 700 I/Os pro Sekunde) von etwa 1.200 auf etwa 500 für eine LUN bei einem I/O-intensiven Anwendungsvergleichspunkt (412) verringert wurde. Ferner ist die Anzahl von Migrations-I/Os 406 extrem klein (etwa 100), führt jedoch zu einer großen Verringerung der I/Os 412 zu der Speichervorrichtung 160, 170 (z. B. etwa 700).
Durch ein Verringern der Arbeitsbelastung der Speichervorrichtungen 160, 170 verringern Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die I/O-Rate zu den Speichervorrichtungen 160, 170, wodurch die Warteschlangenlänge und die Wartezeit für die Speichervorrichtungen 160, 170 verringert wird, was zu einer besseren Zugriffsleistung für die Daten 164, 174 in den Speichervorrichtungen 160, 170 führt.
Durch ein Verringern der Arbeitsbelastung der Speichervorrichtungen 160, 170 unter Verwendung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erfahren die sequentiellen I/O-Ströme, die hauptsächlich durch die Speichervorrichtungen 160, 170 unterhalten werden, eine verringerte Konkurrenz, was zu effizienteren sequentiellen Zugriffen führt.
Durch ein Liefern einer statischen Schwelle verringern Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die Arbeitsbelastung der Speichervorrichtungen 160, 170.
Durch ein Liefern einer dynamischen Schwelle verringern Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung nicht nur die Arbeitsbelastung der Speichervorrichtungen 160, 170, sondern können auch sich verändernde Bedürfnisse von Clients, Anwendungen usw. erfassen und sich an dieselben anpassen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind einfach bei Vorläufersystemen zu implementieren. Zum Beispiel kann ein Cachespeicherverwaltungsmodul 222 ohne Weiteres in eine Virtualisierungsvorrichtung 220 eingebaut werden, ohne irgendwelche Veränderungen der Speichervorrichtungen 160, 170 oder der Clients 112, 114, 118 zu erfordern.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung führen zu einer Architektur, die skalierbar ist. Zum Beispiel ist es einfach, mehr Hilfscachespeicherressourcen 250, wie z. B. SSDs, zu einem System hinzuzufügen, wie z. B. demjenigen, das in 1 gezeigt ist. Die Hilfscachespeicherressourcen 250 können unabhängig von der Gesamtspeicherkapazität erhöht werden. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ermöglichen ein Verwenden von getrennten Hilfscachespeicherressourcen, wie z. B. SSDs, um die Cachespeicherkapazität zu erhöhen, die für relativ langsamere Speichervorrichtungen, wie z. B. RAIDs, verfügbar ist.
Durch ein Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas liefern Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Verringern der Menge an manuellem Eingreifen, das zur Handhabung von Speicherkonfigurationen erforderlich ist, wie z. B. Einrichten und Unterhalten der Hilfscachespeicherressourcen.
Ein Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas 223 führt dazu, dass die Primärcachespeicher 162, 172 und die Hilfscachespeicherressource 250 für unterschiedliche Typen von Zugriffsverhalten verwendet werden, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Zum Beispiel kann die Hilfscachespeicherres source 250 hauptsächlich für wahlfreie Zugriffe innerhalb relativ großer Teile von Daten 260 verwendet werden (z. B. Teile von Daten 260, die z. B. von etwa 128K bis zu 10 Megabyte reichen), wohingegen die Primärcachespeicher 162, 172 hauptsächlich für sequentielle Zugriffe und für ein wahlfreies Zugreifen auf relativ kleine Mengen von Daten 260 verwendet werden können, die z. B. die Größe einer Cachespeicherleitung aufweisen und die nicht zur Migration zu der Hilfscachespeicherressource 250 geeignet sind. Ein Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas 223 führt zu einem Beeinflussen der Primärcachespeicher 162, 172 und der Hilfscachespeicherressource 250 für die Typen von Zugriffsverhalten, für die jedes am besten geeignet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ferner führt ein Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas 223 zu einem Optimieren der Verwendung von teuren Ressourcen, wie z. B. Cachespeicher 162, 174, Speichervorrichtungen 160, 170 und Virtualisierungsvorrichtungen 220. Zum Beispiel führt ein Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas 223 zu einer erheblich verbesserten Leistung (Bezugnahme auf 3 und die zugehörige Beschreibung) unter dynamischen Arbeitsbelastungsbedingungen, während der Bedarf an einer manuellen Systemadministration und Neukonfiguration verringert wird.
ERWEITERUNGEN UND ALTERNATIVEN
Obwohl bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer SSD für die Hilfscachespeicherressource 250 beschrieben wurden, ist die vorliegenden Erfindung nicht auf eine SSD beschränkt. Zum Beispiel kann es sich bei der Hilfscachespeicherressource 250 unter anderem um ein Plattenarray, wie z. B. ein RAID, einen batteriegepufferten dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM), einen Magnetdirektzugriffsspeicher (MRAM), Flash oder einen anderen Typ von Vorrichtung handeln, die verwendet werden kann, um Daten vorübergehend und/oder dauerhaft zu speichern.
Obwohl bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, wobei das CMM 222 in einer Vorrichtung, wie z. B. einer Virtualisierungsvorrichtung 220, implementiert war, kann sich das CMM 222 in einem beliebigen oder in einer Kombination von einer Vorrichtung 220, einem Strukturschalter, einem Plattenarray, wie z. B. den Speichervorrichtungen 160, 170, oder einem anderen Computer, wie z. B. den Clients 112, 114, 118, befinden. Zum Beispiel kann sich das CMM 222 in der Speichervorrichtung 160 anstatt der Vorrichtung 220 befinden. Bei einem zweiten Beispiel kann sich das CMM 222 in dem Client 114 anstatt der Vorrichtung 220 befinden. Bei einem dritten Beispiel kann sich ein Teil des CMM 222 in der Vorrichtung 220 befinden, und ein Teil des CMM 222 in der Speichervorrichtung 160, usw. Für den Fall, dass sich Teile des CMM 222 auf unterschiedlichen Vorrichtungen befinden, kann eine Steuerlogik verwendet werden, damit die verschiedenen Teile kommunizieren.
Obwohl bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit einer Virtualisierungsvorrichtung beschrieben wurden, die eine Hilfscachespeicherressource verwaltet, können sich die hier genannten Ausführungsbeispiele auf eine Virtualisierungsvorrichtung beziehen, die mehr als eine Hilfscachespeicherressource verwaltet. In diesem Fall kann die Virtualisierungsvorrichtung Metadaten für alle Hilfscachespeicherressourcen unterhalten, die derselben zugeordnet sind.
Obwohl bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung so beschrieben wurden, dass dieselben eine Hilfscachespeicherressource 250 nur für ein Cachespeichern von Kopien von Teilen von Daten 270 verwenden, kann die Hilfscachespeicherressource 250 auch zu anderen Zwecken zusätzlich zu einem Cachespeichern von Kopien von Teilen von Daten 270 verwendet werden.
Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele können mit einem Spiegeln der Kopien der Teile von Daten 270 verwendet werden. Zum Beispiel können zwei Kopien von A' und zwei Kopien von B' vorliegen. Diese gespiegelten Kopien können sich in einer Hilfscachespeicherressource oder in unterschiedlichen Hilfscachespeicherressourcen befinden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind somit beschrieben. Obwohl die vorliegende Erfindung in bestimmten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht als durch solche Ausführungsbeispiele eingeschränkt aufgefasst werden sollte, sondern stattdessen gemäß den folgenden Ansprüchen aufgefasst werden sollte.
Zusammenfassung der Erfindung
Verfahren und Systeme zum Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf der Speicherbereichnetzwerkebene sind beschrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel wird bestimmt, dass die Anzahl von Zugriffen auf einen Teil von Daten, der einer Speichervorrichtung zugeordnet ist, eine Schwelle überschreitet, die größer als ein Zugriff ist. Eine Kopie des Teils von Daten wird einer Cachespeicherungsressource zugeordnet, die eine Hilfscachespeicherung für die Speichervorrichtung liefert. Die Hilfscachespeicherungsressource befindet sich auf der Speicherbereichnetzwerkebene. Auf die Kopie des Teils von Daten wird anstatt des Teils von Daten für nachfolgende Zugriffe zugegriffen.

Claims

Ein Verfahren zum Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf einer Speicherbereichnetzwerkebene, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bestimmen (292), dass die Anzahl von Zugriffen auf einen Teil von Daten, der der Speichervorrichtung zugeordnet ist, eine Schwelle überschreitet, die größer als ein Zugriff ist; Zuordnen (294) einer Kopie des Teils von Daten zu einer Cachespeicherungsressource, die eine Hilfscachespeicherung für die Speichervorrichtung liefert, wobei die Hilfscachespeicherungsressource sich auf der Speicherbereichnetzwerk- (SAN-) Ebene befindet, wenn die Anzahl von Zugriffen auf den Teil von Daten die Schwelle überschreitet; und bei nachfolgenden Zugriffen auf den Teil von Daten, Zugreifen (296) auf die Kopie des Teils von Daten anstatt eines Zugreifens auf den Teil von Daten.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Größe des Teils von Daten wesentlich größer ist als die Größe einer Cachespeicherleitung, die dem Primärcachespeicher zugeordnet ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die Größe des Teils von Daten groß genug ist, so dass die Speichervorrichtung sequentielle Zugriffe auf den Teil von Daten erfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Größe des Teils von Daten klein genug ist, um zu der Hilfscache speicherressource migriert zu werden, ohne Daten zu stören, die der Speichervorrichtung zugeordnet sind.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist: Bestimmen, dass auf einen zweiten Teil von Daten sequentiell bei der Speichervorrichtung zugegriffen wird; und Nicht-Zuordnen einer Kopie des zweiten Teils von Daten zu der Hilfscachespeicherungsressource, weil auf den Teil von Daten sequentiell zugegriffen wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem das Nicht-Zuordnen der Kopie des zweiten Teils von Daten zu der Hilfscachespeicherungsressource ferner folgenden Schritt aufweist: Zählen von sequentiellen Zugriffen auf den zweiten Teil von Daten als ein Zugriff.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Schwelle eine dynamische Schwelle ist, die zumindest teilweise auf Kosten eines Zuordnens der Kopie des Teils von Daten zu der Hilfscachespeicherungsressource basiert, wobei die Kosten gegenüber einem Nutzen gewichtet werden, es einer Kopie eines anderen Teils von Daten zu ermöglichen, weiterhin der Hilfscachespeicherungsressource zugeordnet zu sein.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Schwelle eine statische Schwelle ist, die auf einer vorbestimmten Anzahl von Zugriffen basiert, und wobei das Zuordnen einer Kopie des Teils von Daten zu einer Cachespeicherungsressource, die eine Hilfscachespeicherung für die Speichervorrichtung liefert, ferner folgenden Schritt aufweist: Zuordnen der Kopie des Teils von Daten zu der Hilfscachespeicherungsressource, wenn die Anzahl von Zugriffen auf den Teil von Daten die vorbestimmte Anzahl von Zugriffen überschreitet.
Ein System zum Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf der Speicherbereichnetzwerkebene, das folgende Merkmale aufweist: ein Cachespeicherverwaltungsmodul zum Bestimmen (292), dass die Anzahl von Zugriffen auf einen Teil von Daten, der der Speichervorrichtung zugeordnet ist, eine Schwelle überschreitet, die größer als ein Zugriff ist; wobei das Cachespeicherverwaltungsmodul bewirkt, dass eine Kopie des Teils von Daten einer Cachespeicherungsressource zugeordnet wird (294), die eine Hilfscachespeicherung für die Speichervorrichtung liefert, wobei die Hilfscachespeicherungsressource sich auf der Speicherbereichnetzwerk- (SAN-) Ebene befindet, wenn die Anzahl von Zugriffen auf den Teil von Daten die Schwelle überschreitet; und wobei bei nachfolgenden Zugriffen auf den Teil von Daten das Cachespeicherverwaltungsmodul bewirkt, dass auf die Kopie des Teils von Daten zugegriffen wird (296) anstatt eines Zugreifens auf den Teil von Daten.
Ein computerverwendbares Medium, das einen computerlesbaren Programmcode aufweist, der darin ausgeführt ist, zum Bewirken, dass ein Computersystem ein Verfahren zum Liefern eines alternativen Cachespeicherungsschemas auf der Speicherbereichnetzwerkebene durchführt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bestimmen (292), dass die Anzahl von Zugriffen auf einen Teil von Daten, der der Speichervorrichtung zugeordnet ist, eine Schwelle überschreitet, die größer als ein Zugriff ist; Zuordnen (296) einer Kopie des Teils von Daten zu einer Cachespeicherungsressource, die eine Hilfscachespeicherung für die Speichervorrichtung liefert, wobei die Hilfscachespeicherungsressource sich auf der Speicherbereichnetzwerk- (SAN-) Ebene befindet, wenn die Anzahl von Zugriffen auf den Teil von Daten die Schwelle überschreitet; und bei nachfolgenden Zugriffen auf den Teil von Daten, Zugreifen (296) auf die Kopie des Teils von Daten anstatt eines Zugreifens auf den Teil von Daten.