[发明专利]一种自适应应用负载变化的快照生成方法

说明书

技术领域

一种自适应应用负载变化的快照生成方法属于计算机存储技术领域，具体涉及其中的快照自动生成领域。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，人们要处理的数据量不断增加，这对存储系统可靠性和可用性提出了巨大需求。快照是关于指定数据集的一个完全可用的拷贝，该拷贝包括相应数据在某个时间点的印象。应用快照技术能够保留存储系统不同时刻的数据，一方面在发生故障时能将系统数据恢复到过去某个时间点，提高系统可靠性，另一方面可以实现在线数据备份。快照技术广泛应用在各种大规模存储系统中以提供数据备份和数据恢复支持。

随着存储系统规模的不断扩大，快照的数量和进行快照的频度也不断增加，以人工手动输入命令来进行快照的方式已经不能适应数据保护的需要。定时生成快照的方式每隔一段时间自动生成快照，简化了快照过程中的人工操作，但是生成快照的时间间隔是固定的，不能适应应用负载的动态化，如果某一间隔内应用没有对源数据区进行修改，那新创建快照将造成资源的浪费，如果某一间隔应用对源数据区的修改非常频繁，该间隔内只创建一个快照则将造成大量历史数据的丢失。本发明提出的自适应应用负载变化的快照生成方法，随着源数据区上应用负载的变化，以动态的时间间隔自动生成快照，并具有以下特点：

1.负载变化的自适应性：当应用负载对数据的修改频度提高时，生成快照的时间间隔缩短，有效地保护历史数据，当应用负载对数据的修改频度降低时，生成快照的间隔延长，节省存储资源；

2.简单的计数结构：采用占用空间很小的位图记录数据修改频度，并将位图缓存，使其查找和修改操作对读写性能的影响几乎可以忽略；

3.高度的灵活性：提供了基于平均修改数和最大修改数的快照自动生成策略，通过灵活选择策略和配置不同的参数，可以满足各种应用负载的数据保护要求。

发明内容

本发明的目的是设计一种自适应应用负载变化的快照生成方法，根据被保护数据的修改频率等信息调节快照的生成频率，通过本方法既能达到自动保留有用数据的要求，又能保证较好的系统性能与空间利用率。

本发明构建在采用写时拷贝(Copy-On-Write，COW)技术的快照之上。写时拷贝快照技术，在创建快照时，无需保存任何数据，创建过程瞬间即可完成，由于其只保存要更改的数据块，这种基于数据块改变的增量方式最大限度地减少了对存储容量的消耗。基于写时拷贝方法的快照系统，每次创建快照后，主机发送的写请求若是第一次修改源数据区中的数据，一般要分解为以下三个步骤：1.从源数据区中读出需要快照保存的数据；2.将此快照数据写入快照区；3.将主机发送的新数据写入源数据区相应位置。

本发明的特征在于，所述方法是在用户端依次按以下步骤实现的：

步骤(1).用户端的初始化，

步骤(1.1).用户通过应用程序接口API在快照计算机中设定快照的数据结构，包括：元数据区、索引区、数据区和计数区，其中：

元数据区包括：用户赋予的快照名称，快照编号，源数据区名称，该快照中数据块的大小，数据区的长度以及标识位，其中：

源数据区，存储用户访问请求的数据，对源数据区创建一个快照将会保留一个快照创建时刻源数据区的映像，源数据区在逻辑上是按照所述元数据区中所述数据块的大小分为多个数据块，数据块的编号从1开始，其分块号依次为1，2，3，…，N，N为源数据区中数据块数目，这个编号就是源数据区的分块号，

标识位，值为1时，表示快照是对源数据区最新创建的快照，为0，则不是，当对源数据区新创建一个快照时，将新创建的快照的标识位置为1，并将对源数据区创建的其它快照的标识位置为0

索引区，记录源数据区被修改过的数据块的分块号以及该数据块原来的数据在所述数据区存放位置的新分块号，

数据区，存储快照需要保存的数据，在逻辑上按照所述元数据区中所述数据块的大小分为多个数据块，块大小与所述源数据区中每个数据块的块大小相同，初始化时数据区的所有数据块都标记为未被使用，当所述源数据区中的一个数据块在快照创建后第一次被修改，这个数据块原来的数据将被存放到数据区中一个未被使用的数据块中，相应的数据区中的数据块标记为已被使用，

计数区，用位图的方式存储所述源数据区中各数据块被修改的次数，所述源数据区中第n个数据块被修改的次数用计数区中第n位的值w_n表示，n＝1，2，…，N，