[发明专利]提高由多个系统共享的存储高速缓存灵活性的方法和结构

说明书

本专利申请要求2012年7月19日提交的美国临时专利申请号61/673,378的优先权。

技术领域

本发明通常涉及利用高速缓存存储器的系统，并且更具体地涉及在虚拟机计算环境下，提高多系统运行中存储高速缓存的灵活性。

相关专利

本专利涉及2011年8月3日提交的名称为“METHOD TO ALLOW STORAGE CACHE ACCELERATION WHEN THE SLOW TIER IS ON INDEPENDENT CONTROLLER”，申请号为13/197,009的共同拥有的美国专利，其通过引用在本文作为参考。

背景技术

各种计算应用为网络连接客户端系统的大型企业提供多种服务。例如，大型企业中的计算服务可以包括打印服务、文件/存储服务、域/安全服务、web服务等。这些服务中的每一项可以驻留在一个或者多个服务器计算设备上。为了在提供这些计算设备中提高灵活性和可靠性，很多系统管理员优选使用虚拟系统提供这些服务中的每一项(或者提供服务的各种组合)，其中每一项在一个或者多个虚拟机上执行。虚拟机由在计算设备上操作的软件抽象层提供，所述计算设备对提供所需服务的软件系统隐藏底层计算硬件。然后监控程序(例如，“管理程序”或者“虚拟机监控器”)将虚拟机操作转换成对相应的实际物理计算设备以及其相关I/O和存储设备的特征的访问。

是常见的可商购的系统，其提供这种管理程序和相关管理工具以管理计算设备上的虚拟机。管理工具有助于创建和销毁在计算设备上运行的虚拟机以及在各种计算设备之间迁移虚拟机。

这种虚拟计算环境的一个重要优点是在各种物理计算设备之间移动/迁移虚拟机(提供所需的计算设备)的能力。例如，如果管理员需要禁止特定的物理计算设备以服务该设备，那么在该计算设备上运行的虚拟机可以被移动或者迁移至另一个物理计算设备以允许对第一物理计算设备的管理服务。系列产品提供称为vMotion^TM(也称作“动态迁移”)的特征/功能以提高在物理计算设备之间迁移虚拟机的灵活性。使运行的虚拟机从一个物理服务器(计算设备)动态迁移至另一个，并且具有零停机时间、连续的服务可用性和完整的执行完整性。vMotion^TM是创建动态、自动化和自优化数据中心的关键实现技术。

一些系统利用这种虚拟化环境以提供多个虚拟机-每个在存储系统管理的上下文中提供不同的计算服务。例如，在一个或者多个物理计算设备上，联网客户端程序集群(例如在供应商的呼叫中心)可以被实现为虚拟机。每个呼叫中心代表在虚拟机上运行客户端程序，所述虚拟机可以被物理迁移(通过管理程序)至任何合适的物理计算系统。客户端程序利用下层计算设备的计算资源，包括其I/O设备和存储子系统。一些存储子系统包括先进的高速缓存能力以允许提高性能。数据通过虚拟机的运行被存储在永久大容量存储设备上，所述数据可以被存储在具有不同性能特征的永久存储的各个层级中以提高存储子系统的整体性能。例如，LSI公司提供称为的产品-RAID存储控制器，提供闪存组件作为与由存储控制器控制的典型硬盘驱动器相比更高速的存储层。因此，这种存储控制器可以提供不同性能存储容量的各个层级，并且可以动态地确定相对于正在访问已存储数据的系统哪些存储的数据应该在各个层级之间透明地移动。

在虚拟机环境中利用存储子系统的背景下，对于多个虚拟机(每个提供相关的客户端服务)要求对已存储数据的共享访问是常见的。在的背景中，vStorage Virtual Machine File System(VMFS)是高性能集群文件系统，其提供针对虚拟机优化的存储虚拟化。每个虚拟机被封装到小文件集内并且VMFS是这些文件在物理SCSI磁盘和分区上的默认存储系统。使用VMFS用于在多个虚拟机之间分享的存储操作带来许多挑战。这些挑战中的主要挑战是VMFS增加了显著的处理开销，从而减小了高级存储控制器的性能优势，所述高级存储控制器可以在高速缓存存储的各个分层级别中存储数据以提高性能。此外，在计算系统上分享存储数据访问的虚拟机的创建、删除和迁移在虚拟机之间公平分配不同层级的存储性能产生了进一步的问题。此外，各种虚拟机的性能特性可能会迅速地改变，以至于高级高速缓存存储控制器的提高性能可能不能快速适应多个虚拟机正在改变的性能分布。

因此，在多虚拟机共享访问存储数据的虚拟系统的背景下，关于分层高速缓存存储子系统中的存储容量的分配和解除分配仍然存在许多挑战，尤其是在计算环境背景下。

发明内容