[发明专利]一种按需分配增量卷的创建方法

权利要求书

1.一种按需分配增量卷的创建方法，其特征在于所述的按需分配增量卷采用两层卷的结构，即虚卷与实卷，虚卷大小与实卷大小相分离，实现了按需分配的机制，具体创建方法包括：

第1、按需分配增量卷创建的用户态接口：在逻辑卷管理器LVM用户态的命令lvcreate里增加新的参数N，用于表示建立的是按需分配增量卷；

第2、按需分配增量卷创建的过程：首先创建一个普通的逻辑卷LV，即为实卷，再在该普通逻辑卷上创建一个虚卷，形成两层卷的结构；上层的虚卷是Linux内核中的一个数据结构，并不占用实际磁盘空间；虚卷的大小即为用户指定的大小，实卷的初始大小小于虚卷；

第3、实卷的自动扩容：在用户使用的过程中，随着用户数据量的增多，物理空间的占用率逐渐提高，当物理空间占用率超过设定的阈值时，自动为实卷分配空间，满足用户更多的存储要求；

第4、虚卷的扩容：在用户使用的过程中，可能会出现原计划的虚卷空间大小不能满足实际需求的情况，此时，可以由用户任意指定时间及扩容的大小，完成虚卷的扩容；

第5、按需分配增量卷实卷的磁盘布局：包括元数据区及数据区，元数据区包括超级块、初始化位图、碎片位图和Chunkmap；

第6、按需分配增量卷数据写方法：采用追加写的方式完成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第3步所述的实卷的自动扩容具体为：

第3.1、对每个实卷都设有一个守护进程对其磁盘空间使用率进行监控；

第3.2、磁盘空间使用率利用proc接口获得，具体做法：在/proc目录下创建一个子目录snapproc，然后在该子目录下创建文件full，记录空间使用率；

第3.3、在完成一次写操作后，当前数据区尾指针的位置即为空闲数据块首的位置，根据该位置与数据区空间的比值，就可以计算出空间使用率，因此，在每次写操作后计算出空间使用率并更新至文件full；

第3.4、当空间使用率达到预设的阈值时，守护进程会启动扩容进程，即利用LVM用户态命令lvextend。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第4步所述的虚卷的扩容具体为：

采用索引数组的方式，将原有虚卷与新增部分有效地组织在一起；每次虚卷空间扩容，只需将新增部分对应的元数据区首地址保存在该索引数组中即可，以此可以方便地管理分散的元数据区。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第5步中所述的实卷的磁盘布局中，超级块负责保存设备号、快照次数和每个快照的起始地址信息；初始化位图用于加速初始化进程；碎片位图用来进行碎片整理，回收垃圾碎片；Chunkmap保存用户地址到物理存储空间的映射表；数据区部分用于存储用户的数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第6步所述的采用追加写的方式完成数据写的具体方法为：

实时记录当前未被使用的扇区号，每次进行写操作时，基地址加上记录的扇区号，就是真正的偏移量，由此实现追加写。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于还可以对按需分配增量卷进行垃圾回收，具体过程为：

利用一个变量充当“计数器”，该变量的值随无用数据块的增加而增加，当无用的数据块达到预设的数量时，自动启动垃圾回收，消除系统中的碎片。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于垃圾回收的具体方法为：

对欲进行清理的区域设置两个指针，一个从头向后扫描，一个从尾向前扫描，头指针负责找到第一个无效的块，尾指针负责找到第一个有效的块，一旦找到，将尾指针指向的块拷贝到头指针指向的位置，如此重复操作，直到头尾指针相遇时，则表明垃圾清理完成。