[发明专利]一种数据空间管理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种适用于高端存储系统下非连续块存储的数据空间管理方法。

背景技术

从“9.11事件”之后大量的企业因为数据丢失而宣告破产可以看出数据的重要地位。存储系统的出现，尤其是高端存储系统的出现使得数据存储变得专业化，存储系统可以为用户提供更高性能、可用性和可靠性的数据存储功能。高端存储系统软件自底向上由基础操作系统、核心IO(输入输出)处理子系统、高可用监控子系统、管理子系统四部分组成，其中核心IO处理子系统又分为存储池层、缓存层、IO调度和数据复制层、存储协议服务层。通过层次化和模块化设计，隔离各层内部处理逻辑和业务，为实现系统可靠性和可扩展性提供良好基础。

其中，核心IO处理子系统的各个模块均需要和磁盘数据打交道，而磁盘数据包括用户数据和元数据，数据操作包括数据分配、读写及回收。对于数据操作，一个重要前提就是有效标识哪些数据块是空闲的，哪些数据块是非空闲的。传统地，表示磁盘数据空间是否可用的方法为位图(Bitmap)，位图在磁盘上的组织方式包括线性位图和位图二叉树。但是这两种方法各有利弊：

线性位图：查找快，不利于扩展，只能存储连续数据块的数据空间使用情况。

位图二叉树：利于扩展，可以存储非连续数据块的数据空间使用情况，但查找速度慢，并且存储空间及查找速度受限于树的阶数。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数据空间管理方法及装置，以提高磁盘数据响应速度，减少元数据空间管理的复杂性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种数据空间管理方法，包括：

根据待管理的数据块的个数、叶子节点和非叶子节点的存储容量来构建位图树，每个叶子节点能存储N个元素，依次存储N个块号连续的数据块的状态信息；每个非叶子节点能存储M个元素，依次存储M个下一级叶子节点或非叶子节点所在数据块的块号；当任一级所需的非叶子节点的数量大于或等于2，则构建上一级非叶子节点；

利用所述位图树对用户数据空间进行管理。

进一步地，上述方法还具有下面特点：

所述利用所述位图树对用户数据空间进行管理，包括：

当查询第P个数据块的状态信息时，通过所述位图树查找第个叶子节点的第(P-T)％N个元素存储的数据块的状态信息；其中，表示对(P-T)除以N的结果向上取整，％表示取余，T为待管理的数据块的块数偏移量，P＞T≥0。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述利用所述位图树对用户数据空间进行管理，包括：

当对第Q个数据块进行修改时，选择空闲的第R个数据块存储第Q个数据块的数据；

将所述叶子节点中第Q个数据块对应的元素存储的状态信息置为空闲，将所述叶子节点中第R个数据块对应的元素存储的状态信息置为非空闲，将所述非叶子节点中存储的块号Q均改为R。

进一步地，上述方法还具有下面特点：所述利用所述位图树对用户数据空间进行管理，包括：

当扩容S个数据块时，如已有的叶子节点足于存储该S个数据块的状态信息，则在已有的叶子节点中剩余的元素中依次写入该S个数据块的状态信息；如已有的叶子节点不足于存储该S个数据块的状态信息，则申请新叶子节点，在已有的叶子节点的剩余元素中和新叶子节点中依次写入该S个数据块的状态信息。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种数据空间管理装置，其中，包括：

构建模块，用于根据待管理的数据块的个数、叶子节点和非叶子节点的存储容量来构建位图树，每个叶子节点能存储N个元素，依次存储N个块号连续的数据块的状态信息；每个非叶子节点能存储M个元素，依次存储M个下一级叶子节点或非叶子节点所在数据块的块号；当任一级所需的非叶子节点的数量大于等于2，则构建上一级非叶子节点；

管理模块，用于利用所述位图树对用户数据空间进行管理。

进一步地，上述装置还具有下面特点：所述管理模块利用所述位图树对用户数据空间进行管理是指：

所述管理模块当查询第P个数据块的状态信息时，通过所述位图树查找第个叶子节点的第(P-T)％N个元素存储的数据块的状态信息；其中，表示对(P-T)除以N的结果向上取整，％表示取余，T为待管理的数据块的块数偏移量，P＞T≥0。

进一步地，上述装置还具有下面特点：所述管理模块利用所述位图树对用户数据空间进行管理是指：