[发明专利]基于扩展区的存储架构

说明书

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技术领域

本发明的至少一个实施例涉及数据存储系统，且更特定来说，涉及根据基于扩展区的存储架构来执行读取与写入操作。

背景技术

当今存在各种形式的基于网络的存储系统。这些形式包含网络附接存储装置(NAS)、存储区域网络(SAN)以及其它形式。基于网络的存储系统通常用于多种目的，例如为多个用户提供对所共享数据的存取、备份关键数据(例如，通过数据镜射)等。

基于网络的存储系统通常包含至少一个存储服务器，其为经配置以代表一个或一个以上客户端处理系统(客户端)存储及检索数据的处理系统。所述数据作为存储对象(例如块及/或文件)来存储及检索。块是具有预定长度的数据字节或位的序列。文件是具有任意长度的相关字节或位的集合。在NAS的上下文中，存储服务器代表一个或一个以上客户端而操作以存储及管理对数据的文件级存取。可通过使用例如廉价磁盘冗余阵列(RAID)的数据存储方案将文件存储于包含一个或一个以上大容量存储装置阵列(例如磁盘或光盘或磁带)的存储系统中。在SAN上下文中，存储服务器为客户端提供对所存储数据的块级存取而非文件级存取。一些存储服务器能够为客户端提供文件级存取及块级存取两者，例如由加利福尼亚州森尼维耳市(Sunnyvale，California)的NetApp公司制造的某些存储服务器。

图1是随处写入文件布局(WAFL)文件系统的现有技术说明性实施例。参考图1，WAFL聚合体100为WAFL文件系统的实例。WAFL聚合体100包含一个或一个以上灵活卷110、一个或一个以上卷容器120及物理存储装置130。

WAFL聚合体100为可在WAFL文件系统中存储数据的物理存储容器。灵活卷110为允许对物理存储装置130上的卷分配的虚拟化的逻辑卷。借此，多个独立管理的灵活卷110可共享相同物理存储装置(例如，物理存储装置130)。所述虚拟化需要由灵活卷110使用的虚拟卷块编号(VVBN)与由WAFL聚合体100使用的物理卷块编号(PVBN)之间的映射来存取存储于物理存储装置130中的数据。如本文中所使用，PVBN指代已在聚合体中抽象成单一线性序列的磁盘块。每一卷容器120对应于一灵活卷110。卷容器120含有对应灵活卷110的所有数据块。

如本文中所使用，块偏移或偏移指代距存储对象(例如卷、文件、扩展区等)的开始的以块为单位的距离。在灵活卷110内所使用的块地址指代卷容器120内的块偏移。由于卷容器120含有灵活卷110内的每个块，因此存在两种方式来指代特定块的位置。所述PVBN指定一块在WAFL聚合体100内的位置。所述VVBN指定所述块在容器文件内的偏移。当请求文件中的块时，灵活卷110将文件偏移转译成VVBN。将所述VVBN从灵活卷110传递到卷容器120。卷容器120将VVBN转译为PBVN。接着使用所述PVBN来存取物理存储装置130中的所请求块。另外，当最初写入PVBN时，在灵活卷110中写入所述PVBN的块指针以针对VVBN包含(例如，在高速缓冲存储器中)所述PVBN。借此，当需要所请求块时，灵活卷110可使用所存储PVBN来存取物理存储装置130。

WAFL的当前实施方案将文件定义为间接块的树。所述树中的每一间接块具有固定跨度：固定数目个条目，每一条目指向所述树中的另一块。使用扩展区内的每一块的条目来表示扩展区。如本文中所使用，扩展区指代一个或一个以上块的邻接群组。因此，间接块元数据的量相对于文件的大小为线性的。另外，磁盘整理(gardening)技术(例如段清理、文件重新分配等)因将PVBN指针高速缓存在VVBN块中而复杂化。