[发明专利]用于管理虚拟带库域的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及存储系统，并且更具体地，涉及用于管理虚拟带库域的系统和方法。

背景技术

虚拟带库(VTL)通常例如通过使用磁盘来向主机提供高速带库。一般而言，主机使用如下带库：

1)主机将带卷(此后称作“卷”)插入带库。该卷通过卷序列号(VOLSER)进行识别并且所插入的卷被归类在名为“插入”的类别之下。类别是卷的属性之一并且必须对每个卷进行定义以表示卷在特定时间的状态和使用；

2)主机将插入类别中的卷转到“临时(scratch)”类别。临时类别被用来存储空白和/或可重复使用的带；

3)主机请求卷的装入。带库装入所请求的卷并且向主机提供该卷。主机通过指定VOLSER并且请求具体卷的装入(指定装入)或者通过指定类别并且请求该类别中的任意卷(类别装入)来请求装入。在从卷的开头处开始写入新数据的情况下，通常指定临时类别并且执行类别装入操作(此后称作“临时装入”)；

4)主机将所装入的卷转到“私有”类别并且执行输入/输出(I/O)操作；

5)在完成I/O操作之后，主机请求“卸除”卷；以及

6)关于私有类别中的卷之中不再需要的卷，主机将该卷转到临时类别。基本上，被转到临时类别的卷中的数据不再得到保证并且可以在此时间点被及时擦除以使得卷可被重复使用。临时类别中的卷在主机随后请求装入卷时被提供给主机。

在临时类别中没有卷剩下的情况下，带库识别出没有可用的空白或可重复使用的带。如果主机在这样的情况下请求临时装入，则装入请求失败。

VTL利用存储磁盘执行以上功能。与物理带库相比，利用存储磁盘具有许多优势，特别是在于VTL能够以高速对临时装入请求进行响应方面。因为逻辑卷在磁盘上进行准备而不是实际装入物理带，所以VTL能够快速对主机作出响应。

此外，VTL通常并不在卷一被转到临时类别就立即擦除卷中的数据，从而用户能够恢复被其错误地转到临时类别的卷的数据。相反，数据在其被擦除之前被原封不动地保留预定时间量(例如，24小时)。就此而言，处于临时类别之中并且其数据还没有被擦除的卷被称作“临时未擦除”卷，而其数据在预定时间量过去之后被完全擦除的卷被称作“临时擦除”卷。

此外，许多VTL支持多个VTL的聚类(clustering)。对VTL进行聚类的目标是增加虚拟带驱动器的数量和磁盘容量，并且通过数据复制实现更高的可用性以及灾害恢复方案。总体而言，VTL经由互联网协议(IP)网络等相互连接，并且对主机表现为单个虚拟带库。这里，整个聚类配置被称作“VTL域”，并且构成VTL域的每个VTL被称作“VTL节点”。

当主机在聚类配置中执行插入或装入操作时，来自主机的请求命令被该主机与之物理连接的VTL节点所接收。VTL节点互相通信以在VTL域内具有一致性并且向主机返回回复。

在VTL聚类配置中，两个VTL节点也可能连接到一个主机，并且主机进行操作，从而主机向每个VTL节点单独发出装入请求。在这样的情况下，通常使用两个VTL节点所共同的临时类别。

在操作期间，预期常规VTL节点通过如下操作来遵循来自主机的请求：

1)VTL节点互相进行通信以检查VTL域中存在多少临时类别的卷(例如，临时未擦除卷和临时擦除卷)；并且

2)VTL节点在临时擦除卷中选择在最早的可能时间被擦除的卷，并且将该卷提供至主机。如果在整个VTL域中不存在临时擦除卷，则VTL节点在临时未擦除卷中选择在最早可能事件被转到临时类别的卷并且将该卷提供至主机。

如果在主机每次请求装入时执行这些操作，VTL节点将需要相互通信以在主机每次请求装入时选择临时卷，这牺牲了作为VTL节点的主要目标的装入性能。克服VTL节点需要在主机每次请求装入时相互通信的一种常规技术提供提前确定哪些卷要被哪个VTL节点进行管理的方法。也就是说，对于每个卷，VTL节点被指定为该卷的“拥有者”，该所有权可在VTL节点之间转移。卷拥有者VTL节点对该卷的用户数据和元数据拥有独占访问。当VTL节点需要装入卷并且该节点不是该卷的当前拥有者时，VTL节点首先获取VTL域中的卷的所有权并且成为该卷新的拥有者。