[发明专利]虚拟磁盘驱动系统和方法

说明书

本申请是申请日为2004年8月13日、国际申请号为PCT//US2004/026499、中国国家申请号为200480026308.8、发明名称为“虚拟磁盘驱动系统和方法”的专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明一般涉及磁盘驱动器系统和方法，尤其设计具有诸如动态数据分配和磁盘驱动器虚拟化等能力的磁盘驱动器系统。 

背景技术

现有的磁盘驱动器系统是以这样的一种方式来设计的：使得虚拟卷数据存储空间与具有特定大小和位置的物理磁盘静态地相关联以供存储数据。这些磁盘驱动器系统需要了解和监视/控制数据存储空间的虚拟卷的精确位置和大小以便存储数据。另外，系统经常需要更大的数据存储空间，以便添加更多的RAID设备。然而，通常这些附加的RAID设备是昂贵的，且在实际需要额外的数据存储空间之前并不是所需的。 

图14A示出了包含与具有特定大小和位置的物理磁盘相关联的虚拟卷数据存储空间以供存储、读/写和/或恢复数据的现有磁盘驱动器系统。磁盘驱动器系统基于数据存储空间的虚拟卷的特定位置和大小来静态地分配数据。结果是，将不使用清空的数据存储空间，而预先获取额外的、有时是昂贵的数据存储设备，例如RAID设备以供存储、读/写和/或恢复系统中的数据。稍后，才需要和/或使用这些额外的数据存储空间。 

从而，存在对改进的磁盘驱动系统和方法的需求。还存在对有效的、动态数据分配和磁盘驱动器空间和时间管理系统和方法的需求。 

发明内容

本发明提供能够动态分配数据的改进的磁盘驱动器系统和方法。该磁盘驱动 器系统可包括含有磁盘存储块的矩阵的RAID子系统以及含有至少一个磁盘存储系统控制器的磁盘管理器。RAID子系统和磁盘管理器基于RAID-磁盘映射跨磁盘存储块的矩阵和多个磁盘驱动器来动态地分配数据。RAID子系统和磁盘管理器确定是否需要另外的磁盘驱动器，且如果需要另外的磁盘驱动器则发送通知。动态数据分配允许用户在稍后当需要时获取磁盘驱动器。动态数据分配也允许对磁盘存储块的虚拟卷矩阵或池的快照/时间点副本的有效数据存储，用于数据备份、恢复等的即时数据重放和数据即时融合，远程数据存储以及数据分级管理(dataprogression)等。由于将在稍后购买更便宜的磁盘驱动器，因此数据分级管理也允许推迟购买更便宜的磁盘驱动器。 

在一个实施例中，提供虚拟卷或磁盘存储块的矩阵或池与物理磁盘相关联。虚拟卷或磁盘存储块的矩阵或池是由多个磁盘存储系统控制器动态地监视/控制的。在一个实施例中，每一虚拟卷的大小可以是默认的或可由用户预定义，而每一虚拟卷的位置默认为空。在分配数据之前，虚拟卷为空。可在矩阵或池的任何网格中分配数据(例如，一旦在网格中分配数据，即为该网格中的一个“点”)。一旦删除该数据，该虚拟卷再次可用，指示为“空”。因此，可在需求的基础上在稍后获取额外的数据存储空间以及有时是昂贵的磁盘存储设备，例如RAID设备。 

在一个实施例中，磁盘管理器可管理多个磁盘存储系统控制器，多个冗余磁盘存储系统控制器可被实现来覆盖被操作的磁盘存储系统控制器上的故障。 

在一个实施例中，RAID子系统包括各RAID类型中至少一个的组合，RAID类型诸如RAID-0、RAID-1、RAID-5和RAID-10。可以理解，可在替换的RAID子系统中使用其它RAID类型，诸如RAID-3、RAID-4、RAID-6和RAID-7等。 

本发明也提供动态数据分配方法，它包括以下步骤：提供逻辑块或磁盘存储块的默认大小，使得RAID子系统的磁盘空间形成磁盘存储块的矩阵；在该磁盘存储块的矩阵中写数据和分配数据；基于RAID子系统的磁盘空间的历史占用率确定RAID子系统的磁盘空间的占用率；确定是否需要额外的磁盘驱动器；且如果需要额外的磁盘驱动器则向RAID子系统发送通知。在一个实施例中，通知是通过电子邮件发送的。 

本发明的磁盘驱动器系统的优点之一是，RAID子系统能够跨虚拟数量的磁盘使用RAID技术。其余的存储空间可供自由使用。通过监视存储空间和确定RAID子系统的存储空间的占用率，用户不必获取昂贵但购买时无用的大量驱动器。因此，当实际需要驱动器时添加驱动器以满足存储空间的渐增需求将显著地减少磁盘驱 动器的总成本。同时，基本上改进了对磁盘使用的效率。 

本发明的另一优点是，该磁盘存储系统控制器对任何计算机文件系统是通用的，而不仅用于特定计算机文件系统。