[发明专利]访问对象存储系统的计算机系统

说明书

背景技术

随着计算机系统缩放至企业级，特别是在支持大规模数据中心的情境中，下层数据存储系统经常运用存储区域网络（SAN）或者网络附着存储装置（NAS）。如在常规上被良好理解的那样，SAN或者NAS提供诸多技术能力和操作益处，这些技术能力和操作益处基础地包括数据存储设备的虚拟化、具有透明的容许故障的故障恢复和故障保护控制的物理设备的冗余性、在地理上分布和复制的存储装置以及从以客户端为中心的计算机系统管理去耦合的集中式监督和存储配置管理。

在架构上，在SAN存储系统中的存储设备（例如，盘阵列等）通常连接到网络交换机（例如，光纤信道交换机等），这些网络交换机然后连接到服务器或者“主机”，这些服务器或者“主机”需要访问存储设备中的数据。在SAN中的服务器、交换机和存储设备通常使用小型计算机系统接口（SCSI）协议来通信，该SCSI协议在盘数据块级跨越网络传送数据。对照而言，NAS设备通常是如下设备，该设备内部包含一个或者多个存储设备并且通过网络协议（比如以太网）连接到主机（或者居间交换机）。除了包含存储设备之外，NAS设备也已经根据基于网络的文件系统（比如网络文件系统（NFS）或者公共因特网文件系统（CIFS））预先格式化它的存储设备。这样，如与向主机暴露盘（被称为LUN并且以下进一步具体描述）——这些盘然后需要根据由主机利用的文件系统来格式化并且然后装配——的SAN比对，NAS设备的基于网络的文件系统（该系统需要由主机的操作系统支持）使NAS设备向主机的操作系统表现为文件服务器，该文件服务器然后可以装配或者映射NAS设备例如作为操作系统可访问的网络驱动。应当认识到，随着存储系统销售商不断创新和发布新产品，在SAN与NAS存储系统之间的清晰差别继续减弱，而实际存储系统实现方式经常展现二者的特性、在相同系统中提供文件级协议（NAS）和块级协议（SAN）二者。例如，在备选NAS架构中，NAS“首领（head）”或者“网关”设备联网到主机而不是传统NAS设备。这样的NAS网关设备未本身包含存储驱动，而是使外部存储设备能够连接到NAS网关设备（例如，经由光纤信道接口等）。被主机以相似方式感知为传统NAS设备的这样的NAS网关设备提供一种用于显著增加基于NAS的存储架构的容量（例如，在更传统上由SAN支持的存储容量级）而又保持文件级存储访问的简单性的能力。

SCSI和其他基于块协议的存储设备（比如图1A中所示的存储系统30）利用代表一个或者多个编程的存储处理器的存储系统管理器31以聚合存储设备中的存储单元或者驱动并且将它们呈现为各自具有唯一可标识编号的一个或者多个LUN（逻辑单元编号）34。LUN34通过网络20（例如，光纤信道等）由一个或者多个计算机系统10通过物理主机总线适配器（HBA）11来访问。在计算机系统10内和在HBA11以上，通过从低级设备驱动器层12开始并且在操作系统专属文件系统层15中结束的一系列软件层有特点地实施存储访问抽象化。实现对LUN34的基本访问的设备驱动器层12通常专属于由存储系统使用的通信协议（例如，SCSI等）。可以在设备驱动器层12以上实施数据访问层13以支持通过HBA11以及其他数据访问控制和管理功能可见的LUN34的多路径合并。通常在数据访问层13与常规操作系统文件系统层15之间实施的逻辑卷管理器14支持通过HBA11可访问的LUN34的面向卷的虚拟化和管理。可以在逻辑卷管理器14的控制之下将多个LUN34作为卷一起聚集和管理以用于向文件系统层15呈现并且由文件系统层15用作逻辑设备。

存储系统管理器31实施在存储系统30中驻留的、在图1A中被称为纺锤体（spindle）32的通常基于盘驱动的物理存储单元的虚拟化。从逻辑观点来看，这些纺锤体32中的每个纺锤体可以被视为固定大小的盘区（extent）的依次阵列。存储系统管理器31通过向连接的计算机系统（比如计算机系统10）暴露连续逻辑存储空间（该逻辑存储空间被划分成被称为LUN34的虚拟SCSI设备的集合）来抽象化掉使读取和写入操作以盘驱动的实际纺锤体和盘区的地址为目标的复杂性。每个LUN借助存在这样的LUN以及向计算机系统10呈现这样的LUN来代表被指派用于由计算机系统10使用的某个容量。存储系统管理器31维护元数据，该元数据包括用于每个这样的LUN到盘区的有序列表的映射，其中每个这样的盘区可以被标识为纺锤体-盘区对<纺锤体#，盘区#>并且因此可以位于各种纺锤体32中的任何纺锤体中。