[发明专利]异构SAN环境中的海量存储资源按需分配的实现方法有效
申请号: | 201010543251.6 | 申请日: | 2010-11-11 |
公开(公告)号: | CN101997918A | 公开(公告)日: | 2011-03-30 |
发明(设计)人: | 舒继武;钱凯;易乐天 | 申请(专利权)人: | 清华大学 |
主分类号: | H04L29/08 | 分类号: | H04L29/08 |
代理公司: | 北京众合诚成知识产权代理有限公司 11246 | 代理人: | 朱琨 |
地址: | 100084 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 异构 san 环境 中的 海量 存储 资源 按需分配 实现 方法 | ||
技术领域
异构SAN环境中的海量存储资源按需分配的实现方法属于存储区域网络领域,尤其涉及其中的存储虚拟化技术领域。
背景技术
随着信息技术的飞速发展,需要存储的数据容量正在迅猛增长,这就使得存储系统的规模变得越来越庞大。SAN(Storage Area Network)系统由于具有高可扩展性、高性能、超长传输距离等特性,在构建大规模存储系统中发挥着越来越重要的作用。它可以把各种存储设备连接在一起,组成统一管理的存储资源,而主机可以通过光纤或IP网络来访问这些资源。SAN系统具有良好的性能和高度的可扩展性。在这种存储体系结构中,资源的配置是不断变化的,新的设备可以不断地加入到系统中,以满足用户对存储容量或性能的需求。
存储系统的规模迅猛增长使得存储管理问题日益凸显出其重要的地位。存储虚拟化存储就是为了解决存储管理问题而出现的一种存储技术。存储虚拟化技术能够屏蔽底层物理设备的区别,给存储应用服务器提供一个统一的虚拟化存储资源视图。通过存储虚拟化系统,存储管理员能够动态调整存储资源的配置,同时虚拟化系统还能提供在线数据备份,数据镜像等功能。通过将多个物理磁盘虚拟成一个逻辑磁盘技术,它还能够提供较好的IO性能。
SAN环境中的存储虚拟化按照数据流和控制流是否同路分为带内模式的虚拟化和带外模式的虚拟化。带内虚拟化的功能部件作为I/O路径上的集中环节容易成为系统性能瓶颈,从而使带内虚拟化扩展性较差。带外虚拟化因其功能部件在I/O路径之外而不触及真正数据,故性能较高。它还因为没有在I/O路径上引入集中环节而具有较好的扩展性。带外虚拟化具有性能高和扩展性好的优点,已经成为海量存储领域的一个研究热点。
在目前的海量存储系统中,对于存储资源的分配与管理,存在着如下几个问题:
(1)存储资源的利用率低下。传统的存储资源分配方法是静态的,即按照用户的估计(往往有很大余量),预先把存储资源划分成分区或卷分配给用户。由于应用对存储空间的需求是一个渐进增长的过程,应用在运行初期对存储的需求较少,随着运行时间的持续,对存储的需求逐渐增加。在此过程中,分配给用户的存储资源中会有很大一部分长期处于闲置状态或到最后根本未被利用,同时这些闲置的资源也无法被其它用户使用,从而造成了存储容量利用率低下。而且,为了满足系统性能和以后升级扩容等方面的要求,客户一般购买超过实际数据容量需求3~4倍的磁盘,用于磁盘镜像等附加功能,从而进一步造成了存储空间资源的极大浪费;
(2)存储设备采购及维护成本高。由于硬盘单位容量的价格随时间符合摩尔定律不断下降,所以随着时间的推移,存储价格会越来越便宜,而一次性采购大量的存储设备导致成本非常昂贵。而且,未利用的存储资源一直处于运转状态,大大浪费了场地租金、人力维护、以及能源消耗等成本;
(3)存储系统不易扩容。传统的存储虚拟化系统中,扩充逻辑卷容量对于文件系统并不透明,因此,当逻辑卷容量增加后,还须对原文件系统的元数据进行修改,使之与扩容后的逻辑卷相适应。然而,由于修改元数据时只能修改保存在磁盘中的元数据,在运行过程中已加载到内存中的元数据很难直接修改,因此,修改过元数据后,往往还要重新挂载文件系统才能生效。而且,整个扩容过程需要管理员手工干预,无法按用户需求动态调整存储空间。
为了解决异构SAN环境中海量存储资源的分配与管理问题,提高存储资源的利用率,我们设计并实现了一个带外模式的存储虚拟化系统,并基于此系统,提出了一种基于写时分配和动态地址映射机制的海量存储资源按需分配的方法,它有效提高了存储资源的利用率和存储容量的可扩展性,降低了存储设备的维护成本,实现了即时的存储采购。
发明内容
本发明的目的是提供一种异构SAN环境中海量存储资源动态分配管理的方法,以达到精简存储的目的。本项发明主要针对SAN环境中异构的存储应用服务器和多样的存储设备,设计并实现了一个带外模式的存储虚拟化系统,并基于此系统,提出了一种基于写时分配和动态地址映射机制的海量存储资源按需分配的方法。通过本方法,可以有效提高存储资源的利用率和存储容量的可扩展性,降低存储设备的维护成本,实现即时的存储采购。
本发明的特征在于,依次含有以下几个步骤:
步骤(1),构建一个带外模式下的存储虚拟化系统:
所述带外模式下的存储虚拟化系统由客户端、元数据服务器以及存储设备组成,所述客户端和元数据服务器都通过主机总线适配器HBA连接到光纤存储区域网络SAN上,所述存储设备也通过光纤接口连接到所述光纤存储区域网络SAN上,所述元数据服务器和客户端之间通过以太网相连;
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