[发明专利]自动调整快照设备的写入同步复制磁盘空间大小的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种存储系统管理方法，尤其涉及一种存储系统的快照设备管理方法。

背景技术

基于Linux系统的逻辑卷管理(Logical Volume Management，LVM)通过在输入/输出(I/O)子系统中增加一个额外层来实现，这个加在文件系统和实体磁盘驱动之间的层称为逻辑卷设备驱动层(Logical Volume Device Driver，LVDD。通过逻辑卷设备驱动层，上层的文件系统或其它应用获得了一个对磁盘或分区虚拟视图。请参考图1，逻辑卷管理在多个同一类型存储设备(如，硬盘、RAID设备)上开启由多个实体区块(Physical Extent，PE)140组成的实体卷(Physical Volume，PV)120，并将这些实体卷120通过串联或者分条(Stripe)的方式组合成卷组(Volume Group，VG)100。将卷组100划分为一个或多个逻辑卷(Logical Volume，LV)后，就可以如使用/盘符/分区(/disk/partition)一样使用/设备/卷组名/逻辑卷名(/device/vg-name/lv-name)来访问逻辑卷。逻辑卷管理可以动态地修改存储空间的大小，其上的数据亦不会丢失，且不需要重新启动计算机。

为了保证数据的安全性，逻辑卷管理采用了快照(Snapshot)机制。快照技术为一种针对包括硬盘、逻辑磁盘等区块设备的备份方式，开启快照的设备称作原区块设备，开启出的快照是与原区块设备相关联的区块设备，称作快照设备。原区块设备和快照设备的描述结构都保存在系统随机存取存储器(Random-access memory，简称RAM)中，快照设备本身也需要使用一定的实体存储空间。一般开启快照时需要指定原区块设备、快照实际容量大小以及快照设备本身使用的存储设备，快照设备的逻辑存储容量为原区块设备的大小。在快照设备上存储数据并划分空间的最小单位为数据区块(chunk)，一般大小为64k。

快照并不是对原区块设备存储的数据的完全备份，而是以数据区块为单位对原区块设备进行划分，直到原区块设备的数据需要被修改时，才将需要修改的数据区块的数据复制到快照设备，这种技术被称为“写入同步复制(copy-on-write，COW)”技术。

快照被开启时会被划分为多个实体区块(通常以M为单位)，每个实体区块被划分为多个数据区块。每个实体区块的第一个数据区块用以记录旧数据区块(old chunk)和新数据区块(new chunk)的对应关系(即，exception table)，其余数据区块则用以存放写入同步复制数据。

请参考图2，计算机启动时，系统内核读取硬盘上的exception table以在存储器上开启一个杂凑(hash)表。当在步骤200接收到用户发送的写入请求，需要进行写入同步复制(COW)操作时，首先在步骤202判断是否存在与写入请求数据区块相应的快照。当不存在快照时，在步骤210继续发送写入请求。否则，在步骤204遍历存储器中的杂凑表，在步骤206判断是否在杂凑表中查找到对应项。当在杂凑表中查找到对应项时，说明此写入请求的数据区块已完成写入同步复制操作，因此在步骤210继续发送写入请求；否则，在步骤208进行写入同步复制操作，然后在步骤210继续发送写入请求。

因此公知技术的主要缺点如下：

每修改一次数据区块，就需要进行一次写入同步复制操作，而写入同步复制操作采用了同步输入/输出(I/O)操作，即需要等此写入操作完成，系统才会进行后面的操作。因此，当有大量写入请求发生时，写入同步复制机制会导致大量输入/输出(I/O)操作，极大地降低了系统性能。

快照开启后，数据区块的大小不可以改变。如果数据区块设置过小，在处理大容量写入请求时会导致大量输入/输出操作，极大降低系统性能；反之，在处理小容量写入请求时会导致磁盘空间的浪费，并降低系统处理速度。

发明内容

为了解决上述公知技术中的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种自动调整快照设备的写入同步复制磁盘空间大小的方法。

本发明所提供的一种自动调整快照设备的写入同步复制磁盘空间大小的方法，包含以下步骤：

a初始化一个快照设备的一个第一磁盘空间，对第一磁盘空间的数据区块进行写入同步复制操作；

b判断一个写入请求的数据区块序号是否位于第一磁盘空间；

c当写入请求的数据区块序号位于第一磁盘空间时，继续维护第一磁盘空间；以及