[发明专利]块级存储

说明书

背景技术

块级存储涉及原始存储卷的创建。基于服务器的操作系统连接到这些卷并且将它们用作单独的硬盘。块级存储服务可以基于文件或卷表示。在文件表示中，文件可以由各个用户共享。通过创建基于块的卷并且然后安装操作系统或文件系统并且附着到该卷，文件可以使用本机操作系统来被共享。在卷表示中，每一个卷被附着到特定机器，从而提供原始存储能力。

附图说明

为了详细描述各个示例，现在将参照附图，在附图中：

图1A示出根据示例的系统；

图1B示出根据示例的硬件图；

图2示出块引用数据结构的示例；

图3示出读取事务方法的示例；

图4示出读取事务方法的另一示例；

图5示出写入事务方法的示例；以及

图6示出写入事务方法的另一示例。

具体实施方式

如以上所指出的，块存储服务可以基于文件或卷表示。卷包括固定大小的块的阵列。尽管这样的方案已经被证实适用于集中式存储环境，但是这些方案并不特别适合作为向虚拟化机器环境提供存储服务（特别是在云环境中）的高性能分布式块存储服务的基础。在云环境中，大量（例如，数百个或数千个）物理或虚拟计算机器可能需要访问基于云的公共存储服务。用来作为虚拟机器的主机的物理机器通常具有用于管理虚拟机器所需的软件的小覆盖区（footprint），但是提供终端用户操作系统软件和服务的虚拟机器可能具有大的存储需求。

还期望的是以动态方式为虚拟机器分配存储。即，存储空间分配应当是按需进行的（即，在后分配，意味着在系统初始化期间的存储空间分配之后）。如虚拟机器所被部署的，它们通常使用标准操作系统映像来实例化，该映像的系统文件可以在虚拟机器的使用期间保持不变。更新主要被应用于系统配置文件、自定义应用和用户空间文件。因此，期望支持数据去重（deduplication）。

除了使用标准操作系统映像之外，云存储服务应当允许客户端保存它们运行虚拟机器的快照，包括例如操作系统内核、应用和用户空间文件。这样的快照作为例如备份或者作为用于安装其他类似的虚拟机器的蓝图可以是有用的，并且这样的虚拟机器可以按需（即，在需要时）大量生产。

本文描述解决这些问题中的一些或全部的存储架构的各种示例。一般地，所公开的示例包括块级存储系统，其基于数据库技术以用于其后端存储需求。通过将数据库技术组合在块级存储系统中，所得到的存储系统是鲁棒且可扩展的。本文所述的存储系统实现了可扩展性、冗余性和平衡性。可扩展性是指存储系统通过使用附加的存储节点来应对越来越高的工作负载的能力，并且使得存储系统能够用在例如云环境中。冗余性是指存储系统将块复制到一个或多个存储节点的能力。平衡性是指存储系统在各个存储节点之间分布读取和写入请求并且还在存储节点之间迁移数据块以匹配存储节点上的工作负载模式的变化的能力。

图1A示出系统90，其中一个或多个物理计算机92能够访问存储系统100。每一个物理计算机92可以是一个或多个虚拟机器94的主机，或者如果需要的话可以没有虚拟机器。每一个物理机器92和/或虚拟机器94可以对存储系统100执行读取和写入事务。

存储100可以实现为块级存储系统。就此而言，物理机器92和虚拟机器94可以对存储系统100执行块级访问请求。

图1A中所示出的说明性存储系统100包括前端处理子系统102，其耦合到一个或多个后端存储节点104。简略地参照图1B，前端处理子系统102的示例包括耦合到非暂时性存储设备105（例如，硬盘、随机存取存储器等）的处理器103。非暂时性存储设备105存储可由处理器103执行的前端处理代码107。代码107给予处理器103本文所描述的归因于前端处理子系统102的功能性中的一些或全部。

每一个后端存储节点104可以包括访问存储设备110（例如，硬盘驱动器）的块管理器108。块管理器108可以实现为执行代码的硬件处理器。在一些实现中，每一个块管理器108包括“瘦”数据库，其独立于与其他块管理器相关的瘦数据库来执行（即，不是分布式数据库）。瘦数据库的示例是仅能够创建、复制、更新和删除记录的数据库。图1B的硬件实现还可以被用来在一些实施例中实现块管理器108（其中代码107被数据库代码替换）。

通常，前端处理子系统102从各个物理机器92和/或虚拟机器94接收块访问请求，并且处理该请求以便对各个后端存储节点104完成。