TW201029393A - Atomic multiple modification of data in a distributed storage system - Google Patents

Description

201029393 、六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於分散式儲存系統内資料的基元多重修 改0 【先前技術】 分散式系統，包含伺服器基地、網路服務以及分散式 Φ 網路儲存系統已經越來越常見，其提供鉅量的計算與儲 存資源。分散式儲存系統運用橫跨遍及潛在廣域網路的 多個節點之儲存空間’用於存取分散式儲存系統内節點 上所儲存資料的資料存取例式必須管理需要同時存取的 多個用戶端’不過，為了維持資料一致性外觀，修改存 取必須限制成一次只能有一部主機可進行。此外，執行 多重修改的用戶端作業必須保持遍及多重修改的應用當 ® 中資料之一致性。 【發明内容】 本發明的具體實施例由底下的申請專利範圍所定義， 而非本發明内容。基於上述理由’此處提供本發明許多 態樣的詳細概觀，提供本發明所揭示事項的概觀，並且 對在底下實施方式段落會更進一步描述的觀念選擇做介 紹。本發明内容並無意於識別所主張申請標的之關鍵特 3 201029393 ‘徵或基本特徵，也無意於用來單獨幫助決定所主張申請 之標的之範疇》 本發明的具體實施例係關於將對於一或多個串流執行 多重修改當成單一基元單元，其被稱為一個基元多重修 改》在某些具體實施例内，若有多重修改的其中之一不 成功（例如若未符合先決條件），則表示該修改套用成功 的情形被逆轉，在基元多重修改開始之前將串流復原至 φ 其原始狀態。 【實施方式】 此處特地以特徵描述本發明的標的以符合法定需求。 不過，此敘述本身並無意於限制本專利的範疇。而是， 發明者考慮到所主張申請標的也可用其他方式具艘實 施、包含不同步驟或結合類似於本文件内所描述之步驟 φ 的步驟組合、與其他目前或未來技術結合❶再者，雖然 此處可能會使用術語「步驟」以及/或「方塊」等暗示運 用不同的方法元件，不過除非有明確描述個別步驟的順 序’否則不應該將這些術語解譯為暗示此處揭示的許多 步驟之間的任何特定順序。 本發明的具體實施例針對以分散方式儲存在健存節點 網路之間的資料進行多重修改》在由分散在大型網路内 多個節點所構成的網路中，可能同時有複數個用戶端作 4 201029393 . 業（client sessions)存取每一資料單元。更進一步，要維 持通過網路的不同資料片段之一致性。為了讓通過存取 資料的所有用戶端作業之資料維持一致的外觀，資料的 修改就必須經過協調。若資料修改上並未協調，則可能 發生兩個用戶端以不一致的方式修改兩段資料，導致無 法預期的結果。更進一步，在沒有多重相依修改的基元 應用當中，可能發生修改用戶端作業失敗，造成資料不 〇 一致狀態，或讓第二用戶端作業讀取到代表中間不一致 狀態的資料。 若要避免這種不一致，需要進行基本操作來協調資料 的修改。尤其是，當個別修改的獨立應用建立一暫時不 一致狀態時，要有能力套用多重相依修改至一或多個資 料片段做為基元異動，藉此避免讓分散式網路内其他用 戶端作業資料看起來不一致。更進一步，若一或多個多 春 重修改無法成功套用時，也要可取消整個多重修改集 合，藉此避免因為部分成功異動所導致資料看起來不一 致。此外，吾人想要指定在成功套用一特定修改之前， 必須符合的一或多個預期之先決條件，藉此允許用戶端 作業以「最佳化」方式協調獨立、潛在衝突異動的應用， 而不需要使用分散式鎖定。 依照範例，用戶端作業X和用戶端作業γ都執行一種 演算法，需要Χ、Υ讀取資料Α的值，並且根據之前的 5 201029393

資料A的值以及由個別用戶端作業所決定的其他外部資 料（用戶端作業X的資料Cx以及用戶端作業丫的資料心) 計算資料A和資料B的新值。然後可將a*b的新值寫 入成為基元運算。不過，因為讀取資料A的值與寫入資 料A和資^的新值之間未維持鎖定，~以用戶端作業 X與用戶端作業Υ可能同時讀取"Α，各自計算資料 Α和資料Β的新值先是用戶端然後是用戶端作 業Y將嘗試使用基it修改異動來寫人資料A和資料_ 各自的新值’而兩者都將順利完成。不過，由用戶端作 業X所套㈣修改效果會遭到請戶端作業Y所套用的 修改所覆蓋’導致相對於外部f料的潛在性不—致。為 了避免發生此狀況’許多傳統網路式標案系統要求用戶 端作業宣告跨越資料a讀取到和資❹寫入的分 散式鎖藉此避免直刺戶端作以已經完成更新資 料A和資料B之前，用戶端作取資料a的值。不 過使用分散式鎖定會以重理請，並且導致更脆 弱的分散式系統；例如若用戶端作業又無法釋放鎖定， 則會無限期停止用戶端作業γ進一步處理。本發明藉由 讓用戶端作業X和用戶端作業γ當其f試寫人資料Α與 資料B的新值時’指定必須符合的先決條件來避免明 確的分散式敎的需要。在此範例中，用戶端作業又和 用戶端作業Y都要求在取代資“和資料0之前，資料 6 201029393 A之值必須從被讀取後就未改變。因為在讀取資料a與 寫入資料A和資料B之間並無修改發生，所以用戶端作 業Y將成功更新。不過，因為資料A的值在讀取資料A 與嘗試更新之間已經變更’所以用戶端作業χ將無法成 功更新資料。用戶端作業自由放棄操作，或再次藉 由讀取資料Α重新啟動整個程序。在任何情況下，所有 資料在内部以及外部狀態下都保持一致。 ❿ 已 經儲存在網路内的特定資料可為許多不同形式常 見形式包含檔案以及類似檔案的群組。根據本發明的某 些具趙實施例’將資料組織成串流，其中每—串流都為 由雜項串流元資料特性（例如串流名稱、存取控制政策、 有效期限等）以及參照範圍的排序序列所構成之一資料 實體。每一範圍都由附加方塊的連貫排序序列所構成。 每一附加區塊都不變，並且由位元組值的連貫排序序列 • 所構成。新範圍參照可附加至串流末端，但是一旦附加 之後，就無法從串流當中刪除範圍參照。可讓超過一個 串流含有對於相同範圍的參照，或甚至讓單一串流内含 有對於相同範圍的多個參照。新附加方塊可附加至範 圍，直到範圍封閉，之後範圍變成不可變。一旦範圍已 封閉，就無法解封。不管範圍是否封閉，附加區塊可不 會修改或從範圍當中移除。因此，串流與範圍的尺寸只 會變大。 7 201029393 根據本發明的一個具體實施例，利用將範圍資料儲存 在大型獨立、鬆散耦合的範圍伺服器群組内’以及將描 述每一串流的元資料儲存在集中式伺服器或小型、緊密 柄合的伺服器群組内，將串流組織在一播案系統内。若 要將資料附加至一個範圍，用戶端作業與正確的獨立範 圍伺服器互動，因此附加至範圍具備高度可縮放性，但 疋對於附加至各別範圍的協調沒有幫助。對照之下，所 ® 有相關串流的元資料都保留在集中式伺服器，如此可有 效協調對於串流元資料的更新。 經由範例，與每一串流相關的元資料應包含像是目前 串流名稱、總體唯一識別符（globally unique identifier， GUID)、存取控制政策、有效期限以及參照至組成串流 的範圍之排序清單之資訊。此組織的一項優點為範圍參 照、可從-個串流複製到另一個，不需要移動網路内任何 參資料。取而代之，只改變储存在集中式伺服器上元資料 内的參照清單。因為複製操作只影響到串流元資料因 此可有效包含作為基元多重修改的一部分。在本發明的 其他具體實施例内，元資料本身可散佈在網路内多重節 點之間。熟習此項技術者將了解，本發明可套用於串流 以外的資料格式。 根據某些具體實施例，本發明提供來批次處理多重串 流先決條件限制以及轉換操作成為操作清單，並且使其 201029393

作為-個基元多重修改來執行的能力。操作包含㈣ 元資料先決條件限制、串流建立、串流刪除、串流重新 命名從其他串流當中複製現有範圍參照以及像是有效 期限、唯讀旗標、存取控制資訊以及複製政策這些雜項 串流特性的設^。此外，本發明的某些具體實施例提供 以參照方式將跨串流操作表示成相同多重修改内的其他 修改操作的能力。例如：在多重修改當中，可在由多重 修改所建立的串流當中套用其他操作。類似地，在多重 修改當中，可在由多重修改操作所刪除或重新命名的串 流當中套用其他操作。利用將多重修改内記錄的每一個 別操作與目標串流識別產生㈣，並且制所執行多重 修改内索引的各別紀錄參照在跨串流操作内的來源串 流’在多重修改過程中任何時間上都可參照多重修改期 間已建立識別或已變更名稱的串流。例> :若在要執行 的操作清單内冑5 f紀錄，則&第三操作正建立新串 流，任何其他操作都可參照當成操作3内串流的該串流。 根據一個具體實施例，本發明提供將非修改先決條件 限制表示成多重修改内操作之能力。這些操作本身不會 導致串流狀態的㈣改變；不過，^不符合先決條件時 會導致整個多重修改失敗。這讓多個用户端不需要使用 外部鎖定或其他同步機制而能實施串流狀態的協調操 縱。可指定的先決條件範例包含：串流存在、串流名稱、 9 201029393 串流識別（透過重新命名保留下來的唯一 ID，不過可透過 刪除/重新建立來變更）、串流版本編號、串流有效期限 以及範圍參照計數。 根據進一步具體實施例，本發明提供有效複製部分串 流内容成為新串流當成基元多重修改一部分之能力。串 流可依照參照排序序列塑造成分散在儲存節點網路内的 連讀資料區塊（範圍）。簡單讀取串流内容並以相同資料 ❹ 寫入新串流内’如此就可複製串流’只不過係在新範圍 内。不過，不僅是將大量資料從一個範圍複製到另一個 會牵涉到多個網路節點的昂貴網路/磁碟密集活動，而且 超過一個串流可能參照相同範圍。只要複製範圍就可有 效將非常大的串流區段複製到一不同串流内（可能在一 不同位置内）；此動作無足輕重並且不需要複製實際串流 資料内容。更進一步，可由中央元資料伺服器維護經過 © 操縱來執行這種複製的所有狀態。此模型的結論就是’ 將潛在大部分串流内容從一個串流複製到另一個，可當 成基7G多重修改的一部分來執行，而不需要長時間保持 鎖定。用戶端可將此能力用於許多目的，包含串流串接、 垃圾收集、紀錄/曰誌截斷、單一實體以及頻疊。此外， 可將大量不相關的操作批次處理到一基元多重修改當 中’以減少完成特定工作量所需的異動數量。因為元資 料修改屬於耐久性異動，所以在認為完成之前必須重複 201029393 '、，續儲存。耐久性儲存（磁碟）的潛伏/效能確保操作 B異動系統可擴充性/效能當中一主要的限制因素，並 且優點在於具備可將許多操作合併成單一承諾的能力。 另外，因為飼服器可在套用任何變更之前試驗所有操 作，則可進行其他方式無法實施的最佳化。 根據某些具體實施例，本發明促進表示「全或無」語 意以及「同時操作」之能力。全或無語意保證多重修改 ®内若有任何操作失敗，則整個多重修改失敗，並且選擇 用於4改的串流狀態維持在開始多重修改之前的狀態。 這允許用戶端可信賴該狀態的一致性，以及該多重修改 的基元數。多重修改系統的同時操作讓在單一基元多重 修改當中發生特定修改集合，不過若是操作要嚴格依序 執盯時就會變的困難或無效率。經由範例在相同多重 修改當中可用-次操作將串流「A」重新命名為「b」， ❹並且在另—次操作當中將串流「B」重新命名為「A」（即 是用兩次操作交換命名空間中的兩串流這兩次操作若 依序執行的話就會失敗，因為第一次操作由於命名空間 衝突而失敗。依序執行交換需要三次操作，以及導入暫 時串流名稱（即是將「A」重新命名為「c」、將「B」重 新命名為「A」、將「C」重新命名為「B」）。若一項操 作在其他操作成功之後失敗，則將部分完成的多重修改 「解開」（全或無語意）的處理也會複雜化。基元多重修 201029393 改屬於一種同時套用的無排序操作集合、免除用戶端表 示中間-致性狀態之需要，並且讓飼服器將基元多重修 改實施最佳化。 ❿ 根據本發明進-步的具體實施例，本發明提供使用基 元多重修改實施簡單用戶端可存取分散式鎖定與分散式 租約之能力。串流元資料包含有效期限特性，除非有效 期限經過延長，否則此特性會在一指定時間間隔之後， 用來自動删除串流。藉由將有效期限與基元多重修改連 用，用戶端集合可利用嘗試建立具有一致名稱的新串流 來競爭租約或較，並且可利用延長已經成功建立的串 流上之有效期限來延長租約。利用新增自建式租約串流 的存在，以及其持續佔有—致的名稱做為多重修改的額 外先決條件’租_定的所有權可有效新增成為任何其 他串流元資料基元多重修改的先決條件。若用戶端無法 維持租約/鎖定’則租約或鎖定檔案在到期時會被自動刪 除’讓其他用戶端主張該租約。因為該租約或鎖定代表 流的工具與機制（例如命名空間组 ^存取控制、_/檢視等）基本上也可用於租約與鎖 種=本發明的具趙實施例係針對具體化用於執行-=的電觸可執行指令之電滕可讀取館存媒想，其中 對於或多個串流執行多重修 12 201029393 元。選取一或多個串流來修改成為選取的串流。而在與 該等選取的串流相關的一或多個元資料上獲取一鎖定。 與該等選取的串流相關的名稱會自該選取的串流去耦 合’然後在該等選取的串流上執行複數個修改，與該等 選取的串流相關的名稱會重新與該等選取的串流耦合。 之後釋放與該一或多個選取的串流相關的該元資料有關 之鎖定。 ® 根據其他具體實施例，本發明係針對具體化用於執行 一種方法的電腦可執行指令之電腦可讀取儲存媒體，其 中該方法對於一或多個串流執行多重修改作為單一基元 單元。選取一或多個串流來修改成為選取的串流。在與 該等選取的串流相關的元資料上獲取一鎖定。與每一選 取的串流相關的名稱會自該等選取的串流去耦合，然後 在該選取的串流上執行第一次修改，判定若執行第二次 ® 修改會產生不—致。對於該等選取串流的第-次修改已 逆轉’然後與該等選取串流相關的名稱會重新與該等選 取的串流柄合。之後釋放與該等選取串流相關的元資料 上之該鎖定。 根據更進步具體實施例’本發明係針對儲存用於執 订一種方法的電腦可執行指令之電腦可讀取媒體，其中 該方法對於-或多個串流執行多重修改作為單—基元單 元選取或多個只附加（aPPend-only)的串流來修改成 13 201029393 ‘·《選取的串流。在與該等選取串流相關的元資料上獲取 一鎖定，在此獲取該鎖定包括使用作為鎖定串流的一預 疋名稱來修改一與每一選取串流相關的名稱會與 其相關的選取串流去耦合，在該選取的串流上套用第一 次修改。判定若套用第二次修改是否會產生不一致。若 修改會產生不一致，則逆轉對於該選取串流的第一次修 改。若第二次修改不會產生不一致，則將第二次修改套 ® 用至該等選取串流。然後與該選取串流相關的名稱會重 新與該等選取的串流耦合。之後釋放與該等選取串流相 關的該元資料有關之鎖定。 前述已說明本發明具體實施例的概觀，底下說明可實 施本發明具體實施例的一示例性作業環境，以便提供本 發明許多態樣的一般内容。一開始請特別參閲第丨圓， 典型網路拓撲100由許多互連的網路區段1〇1、1〇2、 ® 1〇3、104所組成，其中每一區段都連接至大型網路115» 網路區段1〇1具有主機1〇6以及參與資料儲存的兩節點 105、1〇7。網路區段102具有參與資料儲存的兩節點 108、109。網路區段1〇3具有主機hi以及參與資料儲 存的兩節點110、112。最後，網路區段1〇4具有參與資 料儲存的兩節點113、114。 經由範例’網路上的任何節點都可作為描述網路上所 儲存串流的元資料位置，包含每一串流内範圍參照的清 201029393

單以及保有每一範圍的節點集合。主機lu和主機 上的用戶端作業可同時想要對節點112和節點1〇9上所 儲存具備範圍實體的串流執行基元多重修改。節點ιι〇 可作為元資料控制器。在此情況下，主機lu和1〇6會 同時傳送要求給節點110來變更所要的串流之元資料， 並且產生競爭。利用規定適當先決條件限制發出第一 要求讓節點110成功處理的節點將被允許去修改與該串 流相關的元資料。第二節點的要求將失敗，例如藉由要 求第二節點放棄操作或從一致點重新啟動來處理先決條 件失敗情況。此為樂觀並行模型内的所需行為。若第一 與第二節點需要協調牵涉到多重各別異動的更複雜活 動’則可在其多重修改要求内建立内含先決條件的鎖定 與租約’並且操縱專屬的鎖定/租約串流要求一遺失節 點等待直到釋放該鎖定來執行其修改。 此時請參閱第2圖，其中顯示一示例性節點並且一般 被指定為計算裝置200。計算裝置2〇〇只為合適之計算 環境的個範例，並且不對本發明的使用範鳴或功能性 建議任何限制。也不可將計算襄置細解譯成具有任何 與圖示的任—組件或組件組合有關之相依性或要件。 本發明可在電腦程式喝或機械可用的指令的一般範圍 來描述，包含可由電腦或其 味丹他機器（像是個人資料助理或 其他手持式裝置）執行的電腦可抽—a ^ 4觸可執打指令，像是程式模 15 201029393 組。一般而言，程式模組包含例式、程式、物件、組件、 資料結構等等，參照執行特定工作或實施特定抽象資料 類型之程式碼。本發明可在許多種系統組態内實行，包 含手持式裝置、消費型電子設備、一般用途電腦、特製 計算裝置等。本發明也可在分散式計算環境中實行，其 _工作由透過通訊網路連接的遠端處理裝置所執行。 請參閱第2圖，計算裝置200包含匯流排201，其直 ® 接或間接與下列裝置耦合：網路裝置202、CPU 203、記 憶體204、儲存裝置2〇5以及輸入/輸出（inpUt/output，I/O) 裝置206。匯流排201代表可能是一或多個匯流排（像是 位址匯流排、資料匯流排或這些的組合）。雖然第2圖的 許多方塊為了清晰起見都用線條表示，事實上，用線條 描繪許多組件並不是很清楚，比喻來說，線條會更精確 地為灰色並且模糊。例如，許多處理器具有記憶體。吾 ® 人知道此技術之性質如此，並且重複說明第2圖的圖式 僅說明可與本發明一或多個具體實施例連用的示例性計 算裝置"在像是「工作站」、「伺服器」、「膝上塑電腦」、 「手持式裝置」等等這些類別之間並不做區別，這全都 被考量在第2圖的範疇内’並且意指為「計算裝置」或 「節點」。 汁算裝置200典型上包含許多電腦可讀取媒體，電腦 可讀取的媒艎可以為任何可獲#的媒體（可由計算裝置 16 201029393 200存取）’並且包含揮發以及非揮發性媒體可移除與 不可移除媒體。經由範例並且不受限於此範例電腦可 讀取的媒體可包括電腦儲存媒體以及通訊媒體。電腦儲 存媒體包含在任何方法或技術内實施的揮發與非揮發 性、可移除與不可移除媒體，用於儲存像是電腦可讀取 指令、資料結構、程式模組或其他f料的資訊。電腦儲 存媒體包含但不受限於RAM、R〇M、EEpR〇M、快閃記 © 憶體或其他記憶體技術、CD_R〇M、數位多功能光碟 (digital versatile disk，DVD)或其他光學碟片儲存、磁 ®、磁帶、磁碟片儲存或其他磁性儲存裝置或其他任 何可用於料所要資訊並且可由計算裝置2⑼存取的媒 體。 ' 記憶體204包含揮發性記憶體形式的電腦儲存媒體。 不例後硬體裝置包含固態記憶體，像是RAM。儲存裝置 © 205包含非揮發性記憶體形式的電腦儲存媒體。該記憶 體可為可移除式、不可移除式或這兩者的組合。示例性 硬體裝置包含固態記憶體、硬碟、光碟機等等。計算裝 置2〇0包含一或多個從許多實鱧，像是記憶體204、儲 存裝置205或1/〇裝置2〇6讀取資料的處理器（cpu) 203 I/O裝置2〇6讓計算裝置2⑼邏輯耦合至其他包含 有些可能是内建之輸人組件與輸出組件之裝置。例示的 組件包含麥克風、搖桿、遊戲控制器、衛星碟、掃描器、 17 201029393 印表機、無線裝置等等◊計算裝置200包含便於與其他 網路裝置通訊的網路裝置202，網路裝置2〇2作為一額 外的I/O裝置。 熟習此項技術者將了解，儲存在計算裝置(稱為節點或 儲存節點）的網路内之資料可用許多方式格式化。經由範 例，常見於獨立資料檔，像是音樂檔、視訊槽、文字處 理文件以及以分散式方式儲存的同類檔案。根據本發明 © 的一具體實施例，將資料塑造成串流的集合，其可組織 成為-傳統階層式命名空間。第3圖描述串流綱作為 -示例性資料格式，用於資料儲存並且其上可根據本發 明的某些具邇實施例進行基元多重修改。串流遍為邏 輯上相關的資料之集合。根據本發明的某些具體實施 例’串流3G0屬於只附加型並且尺寸可能非常大，可能 超出網路節點單獨儲存容量好幾倍。串流3〇〇可由握把 β (handie)或名稱所存取，並且每—串流，例如串流则， 具備維持與存取政策。根據本發明的某些具體實施例， 每一串流也具有相關的總體唯一識別符（gl〇baUy unique identifier，GUID),這在串流壽命期間無法改變（即與 名稱不同，該名稱可被修改，GUID永久識別與其相關的 串流）。例如，串流300可看待成一系列位元組。串流3〇〇 由系列有排序的範圍301、302、303所構成，範圍301、 〇2 303為串流300的配置單元。範圍3〇1、3〇2、3〇3 18 201029393 也屬於只附加型’並且每一範圍301、3 02、303都使用 一總艘唯一識別符（GUID)來識別。範圍301、302、303 可分散在網路内許多節點之間。範圍3〇1、3〇2、3〇3可 被共同複製，並且範圍301、3〇2、3〇3的複製可分散在 網路内許多節點之間。範圍3〇1、3〇2、3〇3具有尺寸限 制（例如2 GB) ’並且是有許多用途的一分割單元。範圍 3 01、302、303的尺寸有時受到限制，以便將串流區分 ® 成可平行處理的厚片段，用於故障恢復、負載平衡、複 製、搜尋以及/或資料探勘。範圍的尺寸也受到儲存系統 故障恢復模式的限制。 根據本發明的某些具體實施例，串流3〇〇儲存對於每

增至串流300 ❹ 至串流，而不用複製或移動與該範圍相關 ，呈由範例’若要將範目301的其他複製新 並不需要改變或複製節點（伺服器）304上 19 201029393 的資料。反而，一額外範圍參照新增至已經在串流3〇〇 内的範圍參照清單。 串流由元資料表示，根據本發明的具體實施例，元資 料其本身可分散遍及網路或儲存在集中式㈣器上。此 時月參閱第4圖’經由圖不’元資料4〇。為含有關於串 流之資訊的㈣集合。根據本發明某些具體實施例，與 串流相關的元資料400包冬θ I & Λ ^ ❹ 匕3目則與串流401相關的名 稱。串流名稱定位目錄結構内由用戶端存取資料所使用 的串流，名稱可隨串流移動與修改而變。根據本發明的 某些具體實施例’主機依照名稱4G1存取串流。元資料 彻也包含GUID4G2,此為總趙唯—、永久並且專屬相 關於串流的識別符(即是-串流的GUID 402永遠不變， 並且/又有兩個串流分享相同# GUID)。與串流相關的元 參 -貝料400也含有組成串流的範圍參照的清單。每一 範圍參照403都識別-特定範圍，並允許用戶端或飼服 器定位出網路内範圍的所有複製，提供實際資料之實體 存取。 基元多重修改牵涉到對一或多個串流執行多重修改。 經由範例，修改包含建立新串流、刪除串流、重新命名 串流、串接兩或多個串流、建立一現有串流的複本以及 將一串流範園的子集複製到第二串流。熟習此項技術者 將了解’有許多其他可能的修改可組合用來組成基元多 20 201029393 重修改。此時缚知 磧翻閱第5圖，考慮基元多重修改的一範 例。指令5〇3沾之4〜 的多重修改集合由將串流5〇1從r Aj重新 命名為「Β, 且將串流502從「Β」重新命名為「a」 成晃、習此項技術者就會了解，使用標準資料複製 方法需要％時儲存區來執行這種修改，並且讓故障恢 復更複雜目為如果發生錯誤，復原邏輯需要清除暫存 區並更需要確定串流501和串流502在從故障恢復之 後到違總體-致狀態。不過，根據本發明的一個具體實 施例基7〇多重修改當成一個步驟來執行藉此簡化復 原邏輯因為串流5〇1和串流5〇2在面對故障時都呈現 致狀態ϋ且無暫存區要清除。經由範例，首先從串 流训和串流502的元資料當中移除其名稱（分別為％ 和「Bj)，如此兩串流都變成無名稱。這種將串流與串 流命名空間的W合允許多重修改發生。 ❷ 修改集合503内的笛 u J4t L. 内的第一次修改509已執行。在此情況 下，串流5〇i將被重新命名為「B」。要達成此情況，串 流训的名稱設定為「B」，並且串流5〇1重新附加至串 流命名空間。其可在無命名空間衝突之下達成，因為當 串流502與串流命名空間分離時，名稱％變成可用。 來自修改集合503的第二次修改512也已執行。在此情 況下，串流502將被重新命名 串流502的名稱設定為「a」， 為「A」。要達成此情況， 並且串流502重新附加至 21 201029393 串流命名空間。其可在無命名空間衝突之下達成，因為 當串流5〇1與串流命名空間分離時，名稱「A」變成可用。

此時請參閱第6圖’其緣示了提供根據本發明具體實 施例用於在—或多選取的串流上執行基元多重修改的方 法600之流程圖。選取一或多個串流來修改如方塊6〇1 上所示。熟習此項技術者將了解，有許多方式可選取串 流用於修改。經由範例’一應用程式可提供一串流清單， 每-都由其目前名稱或GUID所參照，要包含成為選取 用於修改的串ϋ稱及/或Gum的清單用於找出每一 _流的7C資料’包含與串流相關的範圍參照清單。根據 本發明的某些具體實施例，也根據元資料内的資訊來定 位每一串流的實體位置。 一或多個串流的元資料 在相關於選取每個用於修改的 上，以及多重修改涵蓋的串流命名空間上獲取一鎖定， 如方塊602上所示…旦已獲取—鎖定，主要用於刪除 或重新命名的選取串流會與其各別名稱去耦合如方塊 60S上所示。根據本發明的某些具體實施例，這幫助多 重修改的應用，該等修改影響串流的方式猶如修改同時 發生、經由㈣’則建立暫時映射儲存串流GmD的 原始輕合來命名每一選取串流， 名稱去柄合。 如此可將串流與其相關 ’雖然 多重修改可用作為基元多重修改的方式來製作 22 201029393 第6圖内顯示兩修改，熟習此項技術者將了解任何數 量的修改都可結合形成單一基元多重修改，而在一或多 個選取的串流上操作。第一次修改在一或多個串流上執 行，如方塊604上所示，並且執行第二次修改，如方塊 605上所示。根據本發明的某些具體實施例這些修改 同時發生，相對於依序發生。經由範例，修改包含建立 新串流、刪除串流、重新命名串流、更新串流的元資料、 ❹ 建立現有串流的複本、串接兩或多個串流以及將串流範 圍的子集複製到第二串流。 一旦基元多重修改内所有修改都已完成，則串流與名 稱重新連結，如方塊606上所示。根據本發明的某些具 體實施例，基於由套用至對應串流的每一修改對暫時映 射進行之變更’將串流名稱编合至串流β串流的Guid 用於追蹤這些變更，並且影響重新搞合。元資料上之一 〇 鎖定或複數個鎖定與一或多個串流的每一個都相關，以 及多重修改涵蓋的串流命名空間已釋放，如方塊607上 所示。 此時請翻閱第7圖’其繪示了提供根據本發明具體實 施例用於在一或多個選取串流上執行基元多重修改的方 法700之流程圖，其中該多重修改内的修改無法成功完 成。在執行期間有可能使修改組成基元多重修改，該修 改的其中之一在執行後無法成功完成。經由範例，多重 23 201029393 修改内的兩修改都嘗試造成具有相同名稱的串流（例如 透過串流建立或重新命名）。因此，若讓多重修改成功， 則結果狀態取決於修改執行的排序’並且無法執行該等 修改猶如他們同時發生《一旦發現這種情況，則逆轉到 目前為止執行過屬於基元多重修改一部分的所有修改， 並且將串流元資料重設成基元多重修改開始之前的狀 感。類似於第6圖的方法600，選擇一或多個串流用於 〇 基元多重修改的應用，如方塊701上所示，並且在與每 一選取串流相關的元資料上獲取一鎖定，如方塊7〇2上 所示。 每一選取的串流都與其相關名稱去耦合，如方塊7〇3 上所示，並且第一次修改套用到一或多個選取的串流， 如方塊704上所示’這類似於第6圖的方塊603和604。 然後做出對於選取串流的第二次修改未成功完成之判 ® 定’如方塊705上所示。熟習此項技術者可了解，有許 多方式可做出這種判定。根據本發明的某些具體實施 例’暫時往復突變（reversible mutation)歷史用來額外提 供機制，以解開執行基元多重修改處理内之任何步驟。 一旦已經判定基元多重修改應用内將發生失敗，則逆 轉已經套用的修改’如方塊706上所示。在逆轉對於選 取串流所做任何修改之後，串流重新與其各別原始名稱 輕合’並且刪除新建立的串流，如方塊707上所示。一 24 201029393 旦已經逆轉修改、串流重新與其原始名稱耦合，並且刪 除新建立的串流，則釋放鎖定，如方塊708上所示，這 類似於第6圖内的方塊607。 根據本發明的某些具體實施例，底下第8圖的流程圖 中說明用於在一或多選取串流上執行基元多重修改之方 法。若價測到組成基元多重修改的修改中之一者將失 敗，則中斷該基元多重修改並且讓串流回到開始基元多 G 重修改之前的狀態。選擇一或多個串流用於修改，如方 塊801上所示’並且在與選取串流相關的元資料上獲取 一鎖定’如方塊802上所示，這類似於第6圖的方塊601 和 602。 目標在於刪除或重新命名的每一串流都舆其相關名稱 去耦合，如方塊803上所示，並且執行第一次修改，如 方塊804上所示’這類似於第6圖的方塊603和604。 ® 然後判定第二次修改的應用是否無法成功完成，如方塊 805上所示。此判定之作出可以類似於第7圖的方塊705 之判定的方式。例如，若套用第二次修改將相關於一串 流，該串流名稱已經由第一次修改相關於其他串流，或 在之前的異動内，判定第二次修改將不會成功完成。 若判定第二次修改可被成功執行，則執行第二次修 改’如方塊806上所示’串流會重新耦合至其最終相關 名稱，如方塊808上所示，並且釋放與選取用於修改和 25 201029393 串流命名㈣的串流相關之元資料上的—鎖定與複數個 鎖定’如方塊8G9上所示 這些步驟的每—個可分別以 類似於第6圖的步驟605、6〇6和607來執行。 不過，若判定第二次修改會失敗，則逆轉第—次修改， 如方塊807上所示，串流重新耦合至其原始相關名稱， 如方塊808上所示，刪除任何新建立的串流並且釋放 與選取用於修改和_流命名空間的串流相關之元資料上 ® 的一鎖定與複數個鎖定，如方塊809上所示。這些步驟 的每一個可分別以類似於第7圖的步驟7〇6、7〇7和7〇8 來執行》 如圖所示’第9圖展示已執行的多重修改範例。第9 圖的範例包含在系統内說明狀態的「檢查點+紀錄」系統 的實施。在這種系統内’系統狀態由含有完整狀態資訊 的快照’稱為檢查點，以及許多含有從最後已知檢查點 ® 所做之變更的更小差量所表示。紀錄含有這些差量的清 單°若要到達系統的目前狀態’用戶端應該對於最後快 照套用記錄内在最後快照之後所發生的所有差量。發生 在最近快照之前的快照與差量都已過時並且不再需要， 因此垃圾收集處理可定期清除過期的快照與差量。熟習 此項技術者將了解，對於基元多重修改而言還有許多其 他系統應用。 例如：考量儲存相薄的系統’其中用三個串流代表相 26 201029393 薄：ALBUM.CHECKPOINTS 901、ALBUM.DELTA 902 以及 ALBUM.DATA 903。ALBUM.CHECKPOINTS 901 儲 存所有相片的完整清單，以及相薄内特定時間點上的註 釋。相片的刪除與新增都儲存在ALBUM.DELTA 902内。 實際相片則儲存在ALBUM.DATA 903内。此相薄可同時 由數千個用戶端存取，每一用戶端都可新增相片、編輯 與取代相片、刪除相片、重新命名相片、註釋相片等等， ❹ ALBUM.DELTA 902檔會定期地變得非常大並導致用戶 端歷經非常長的載入時間。另外，ALBUM.DATA 903内 的範圍不再有來自任何最近檢查點或差量的任何參照 (例如在那些範圍内的相片已經被刪除）。

數千個用戶端的每一個都可——開啟這些串流，垃圾 收集處理最終可決定從串流當中移除不需要的項目，例 如：假設ALBUM.CHECKPOINTS 901由兩範圍構成，第 Φ 一個具有舊檢查點904並且第二個具有最新檢查點 905。因為新檢查點含有完整系統快照，因此可移除舊檢 查點。ALBUM.DELTA 902也由多個範圍構成，此範例 中，假設來自目前檢查點905的相關差量全都在 ALBULM.DELTA 的最後範圍 906 内。ALBUM.DATA 903 含有許多範圍並且散布其中的是無參照串流的範園，換 言之，就是可移除的範圍。例如：只有ID是R、S、Y、 Z (912、913、914、91 5)的範圍要保留在 ALBUM.DATA 27 201029393 串流内。若要清除不需要的範圍，垃圾收集處理可執行 下列修改：從ALBUM.CHECKPOINTS 901當中移除舊範 圍、從ALBUM.DELTA 902當中移除舊範圍，以及移除 ALBUM.DATA 903 内 ALBUM.CHECKPOINTS 901 和 ALBUM.DELTA 902當中剩餘範圍内無參照的任何範 圍。垃圾收集處理可使用基元多重修改以達成這些修改。 垃圾收集處理可使用的基元多重修改範例含有下列修 φ 改，修改1 :建立名為ALBUM.CHECKPOINTS 907的新 串流、刪除具備STREAM_ID 901的串流以及將

EXTENT_ID 5 910附加至新串流，其指派為ID 修改2 :建立名為ALBUM.DELTA 908的新串流、刪除具 備 STREAM_ID 902 的串流以及將 EXTENT—ID I 911附加至新串流，其指派為STREAM_ID FCZXE。修改 3 :建立名為ALBUM.DATA 909的新串流、刪除具備 ❷ STREAM_ID DEFF 903 的串流以及將 EXTENT_ID 及 912、EXTENT ID S 913、EXTENT ID Y 914 和 EXTENT_ID Z 915附加至新串流，其指派為ID i?«STF。 因為所有修改都以基元方式執行，所以用戶端所見都是 一致的相薄。在此特定範例中，在個別多重修改異動内 修改每一串流，在邏輯上也是正確的。為了效率，這些 串流在單一多重修改異動内被修改（以減少異動量）《但 是熟習此項技術者將了解，在許多情境内還是有多個串 28 201029393 =須:一個基元多重修改内修改，以確保這些串流之 間的-致性，並且這些情境，可使用多重修改支援。 的 離本發明精神與料之下，可能有許多已說明 明具體實Γ顯示組件的許多不同配置。6說明的本發 睁解不^例在於圖示而並非設限，熟習此項技術者將 參 料之下冑㈣㈣代具趙實施例。在不背離本發明 置。 ，精通的技師可發展出實施前述改良的替代裝 昭=瞭解，特定特徵與子集都有其用處，可在不參 的範蜂内徵與子集之下運用並且被考量在申請專利範圍 二:順::r_所有步驟並一 【圖式簡單說明】 #下將參閲附圖詳細說明本發明的具體實施例， 1圖說明適合用來實施本發明的示例性網路環境 第圖式 其中： 之 第2圖說明適合用來實施本發明的 方塊阖 示例性計算裝置 之 第 塊圖； 3圖為根據本發明之具體實施例的示例性串流之方 料方 第4圖為根據本發明之具體實施例的示例性元資 29 201029393 塊之方塊圏； :圖圖為根據本發明之具體實施例的示例性多重修改 重：:至圖說明顯示根據本發明之具體實施例用於執行多 i至―或多個串流作為單一基元單元的方法之流程 圖， 第7圖說明顯示根據本發明之具體實施例用於若判定 ® 在一或多個選取串流内第二次修改將失敗時，逆轉成功 修改的方法之流程圖； 第8圖說明顯示根據本發明具體實施例用於執行多重 修改至一或多個串流作為單一基元單元’包含判定該多 重修改的其中之一是否導致不一致或失敗的方法之流程 圖；以及 第9圖說明根據本發明具體實施例的多重修改之範 例。 【主要元件符號說明】 100網路拓撲 105節點 1 〇 1網路區段 106主機 102網路區段 107節點 103網路區段 108節點 104網路區段 109節點 30 201029393

11 0節點 501串流 111主機 502串流 112節點 503指令/修改集合 11 3節點 509第一次修改 11 4節點 5 12第二次修改 11 5大型網路 601-607步驟流程 200計算裝置 701-708步驟流程 201匯流排 202網路裝置 801-809步驟流程 901 ALBUM.CHECKPOINTS 203 CPU 902 ALBUM.DELTA 204記憶體 903 ALBUM.DATA 205儲存裝置 904舊檢查點 206輸入/輸出裝置 905最新/目前檢查點 300串流 906最後範圍 301範圍 907 ALBUM.CHECKPOINTS φ 302範圍 908 ALBUM.DELTA 303範圍 909 ALBUM.DATA 304節點（伺服器） 910 EXTENT_ID B 305節點（伺服器） 911 EXTENT_ID L 400元資料 912 EXTENT_ID R 401串流/名稱 913 EXTENT_ID S 402 GUID 914 EXTENT_ID Y 403範圍參照 915 EXTENT_ID Z 31

Claims (1)

1. 201029393 七 ❹ Ο 申請專利範圍： 一種儲存用於勃 、執仃一方法的電腦可執行指令之電腦 可讀取媒體，其巾姑上 、中該方法對於一或多個串流執行多重 修改作為一軍_ 基7ο單元，該方法包含以下步驟： 選取一或客Λο " 個串流來修改成為一或多個選取的 串流； 、" 辣多個選取串流相關的一或多個元資 料上獲取一鎖定； "Λ —或多個選取串流與相關於每一串流 的一或多個名稱去耦合； ^ ^ 或多個選取串流執行複數個修改； 將' βΛ —或多個選取串流與相關於每一串流 的至少一名稱麵合；以及 釋放該一或多個選取串流的該一或多個元資料 上的該鎖定。 申請專利範圍第1項所述之媒體，其中該一或多個 串流都為只附加串流。 申請專利範圍第1項所述之媒體，其中該去耦合步 驟包含下列步驟： 從與每一串流相關的該名稱中維持一暫時映 32 201029393 射’該映射中儲存每一該一或多個選取串流的一原始 耦合。 4.如申請專利範圍第3項所述之媒艎，其中該暫時映射 係基於每一該一或多個串流的一 GUID。 5·如申請專利範圍第丨項所述之媒體，其中該複數個修 ❹ 改步驟包含一或多個下列步驟： 建立一新串流、附加至一現有串流、建立一現有 串流的複本、刪除一串流、重新命名一串流、更新一 串流的該元資料以及將一串流的該範圍之一子集複 製到一第二串流。 6. 如申請專利範圍第1項所述之媒體，其中該重新耗合 φ 步驟包含下列步驟： 將該一或多個選取串流的一或多個GUID與該 一或多個名稱產生相關。 7. 如申請專利範圍第6項所述之媒體’其中該重新耗合 步驟包含下列步驟： 使用一或多GUID之間一暫時映射識別串流與 一或多個名稱。 33 201029393 8.如申清專利範園第1項所述之媒體，其中該複數個修 改利用改變—或多個指標器至範圍而不移動該-或 夕個範圍的該資料，來影響該一或多個選取串流。 .種儲存用於執行—方法的電腦可執行指令之電腦 °讀取媒體其中該方法對於-或多個串流執行多重 修改作為' 一單一.- gg ^ 丞疋單7〇，該方法包含以下步驟： 選取一或多個串流來修改成為—或多個選取的 串流； 在與該一或多個選取串流相冑的—或多個元資 料上獲取一鎖定； 將每一該一或多個選取串流與相關於每一串流 的一名稱去耦合； 對該一或多個選取串流執行-第-複數個修改； 判定對該-或多個選取串流的―第：複數個修 改會產生一不一致； 逆轉對該-或多個選取串流的該第一複數個修 改； 將每一該一或多個選取串流與相關於每一串流 的至少一名稱耦合；以及 釋放該一或多個選取串流的該一或多個元資料 34 201029393 上的該鎖定》 1〇.如申請專利範園第9項所述之媒體，其中該一或多個 串流都為只附加串流。 U.如申請專利範圍第9項所述之媒體，其中該去輕合步 驟包含下列步驟： ® 從與每一串流相關的該名稱中維持一暫時映 射’該映射中儲存每-該一或多個選取串流的一原始 耗合。 12·如申請專利範圍第u項所述之媒體，其中該複數個 修改影響該暫時映射内一或多個變更。 ® u.如申請專利範圍第Η項所述之媒體，其中每—該複 數個修改建立該暫時映射的一新複本，在與該暫時映 射的該新複本相關之該複數個修改中一修改應用之 後，每一複本指示該一或多個選取串流的一快照❶ 14.如申請專利範圍第丨丨項所述之媒體其中該逆轉該 第一複數個修改之步驟包含下列步驟： 35 201029393 逆轉對每一該選取串流的變更。 如申清專利範圍第11項所述之媒體，其t該重新輕 合使用儲存該原始耦合的該暫時映射，以將每一該一 或多個選取串流重新耦合至相關於每一串流的該名 稱。 鵪 16. 如申請專利範圍第9項所述之媒體，其中該複數個修 改步驟包含一或多個下列步驟:建立一新串流、附加 現有串/·»0_、建立一現有串流的複本、刪除一串 气重新命名串流、更新一串流的該元資料以及將 串流的該範圍之一子集複製到一第二串流。 17. 鍮 如申請專利範圍第9項所述之媒體，其中該複數個修 改利用改變一或多個指標器至範圍而不移動該一或 多個範圍的該資料’來影響該一或多個選取串流。 U. 一種儲存用於執行—方法的電腦可執行指令之電腦 可讀取媒體，其中該方法對於一或多個串流執行多重 修改作為丨-基元單元’該方法包含以下步驟： 選取一或多個只附加串流來修改成為#或多個 選取的串流； 36 201029393 在與該一或多個選取串流相關的一或多個元資 料上獲取一鎖定，其中獲取該鎖定包含使用一要成為 一鎖定串流的預定名稱來修改一串流； 將每一該一或多個選取串流與相關於每一串流 的一或多個名稱去耦合； 對該一或多個選取串流執行一第一複數個修改； 判定對該一或多個選取串流的一第二複數個修 改是否會產生一不一致； 若該第二複數個修改會產生一不一致，逆轉對於 該一或多個選取串流的該第一複數個修改； 若該第二複數個修改不會產生一不—致，則對該 一或多個選取串流執行一第二複數個修改； Λ 將每一該一或多個選取串流與相關於每一串流 的至少一名稱耦合；以及 釋放該-或多個選取串流的該—或多個 上的該鎖定。 19. 如申請專利錢第18項所述之媒體，其中該複數個 修改利用改變一或多個指標器至範圍而不移動該一 或多個範圍的該資料，來影響該一或多個選取串”流―。 20. 如申請專利範圍第18項所述之媒體，其中該複數個 37 201029393 修改步驟包含~ # 或多個下列步驟：建立一新串访 加至一現有串流、建立一現有串流的複本、刪除 流、重新命名一串流、更新一串流的該元資料以 一串流的該範圍之一子集複製到一第二串液。 L、附 一串 及將

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