[发明专利]基于磁盘进行I/O请求缓存的方法和装置以及SAN存储设备

说明书

技术领域

本发明涉及存储区域网络技术领域，尤其涉及一种基于磁盘进行I/O请求缓存的方法和装置，还涉及一种SAN存储设备。

背景技术

SAN(Storage Area Network，存储区域网络)是一种通过专用光纤通道网络或者IP网络将一个或多个网络存储设备与客户端连接起来的专用存储系统，用于提供客户端与存储系统之间的数据传输。SAN的工作原理为：存储设备为客户端分配块存储资源，客户端和存储设备基于存储协议，如FC(Fibre Channel，光纤通道)、iSCSI(internet Small Computer System Interface，Internet小型计算机系统接口)进行通信，实现存储资源的数据读写操作。

其中，存储设备的基础存储单元是磁盘，而且出于可靠性、大容量等方面的考虑，存储设备往往会使用多块磁盘进行数据存储。如图1所示，显示了存储设备上的一种资源管理模型：存储设备使用RAID(Redundant Array ofIndependent Disks，独立冗余磁盘阵列)策略，如RAID0、RAID1、RAID5等，将多块磁盘构成一个阵列；在阵列上创建LV(Logical Volume，逻辑卷)；之后基于存储协议把LV共享给客户端，图中以iSCSI协议为例。

客户端通过在分配给它的LV上进行数据读写操作实现在存储设备上的数据存储。但限于存储设备自身的处理能力，或者磁盘接口的处理能力，对于客户端的I/O(Input&Output，读/写操作)请求往往无法做到100％的及时响应和处理，因此必须先对客户端的I/O请求进行队列缓存，之后加以调度处理。

现有技术中，I/O请求缓存技术是基于客户端或者说LV进行的：存储设备基于LV为I/O请求建立缓存队列；在接收到客户端的I/O请求时，把不同LV的I/O请求分别放入不同的缓存队列中；再由CPU轮询不同缓存队列，按先进先出的原则调度处理。这种基于LV进行I/O请求缓存的缺陷在于导致了磁盘I/O操作的随机性。

为了便于描述，在此基于图1所示的资源管理模型提供一个资源管理示例：以4块磁盘(标记为Disk 0/Disk 1/Disk 2/Disk 3)创建一个RAID0阵列(标记为Array 0)，之后在Array 0上创建3个逻辑卷(标记为LV0，LV 1和LV 2)。由于磁盘和LV的基本存储单位是扇区(每扇区固定512Byte)，如果按照通常的以多个(2的整数次方，如4K个)扇区为单位进行空间管理，那么在每块磁盘的地址空间为0～16384的情况下，阵列Array 0的地址空间就是0～65535；则可以分配LV 0的地址空间为0～32767，LV 1和LV 2的地址空间均为0～16383。本示例中LV、阵列和磁盘之间的映射关系如表1所示：