一种快照系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术提供一种的快照系统，包括设备管理工具集、快照实现模块以及物理设备；所述的快照实现模块包括用于数据查找和时间点管理的快照机制层，以及用于对所述的物理设备进行分配和回收管理的物理资源管理层，所述的快照机制层中包含有至少一个快照组，不同快照组可采用不同的快照技术；所述的物理资源管理层中包含有与所述的快照组对应的元数据设备与数据设备。本发明专利技术可同时支持ＣＯＷ和ＲＯＷ两种快照技术，用户可根据实际需求，灵活地进行选择。

【技术实现步骤摘要】
一种快照系统及其^_用方法技术领城本专利技术涉及数据保护领域，是。
技术介绍
快照是对源数据生成的一个静态集，它在数据备份、数据挖掘等领域得到了广泛应用。快照按照不同的实现技术可以分为分离镜像(Split Mirror )、写时拷贝(COW: Copy On Write)、写时重定向(ROW: Redirect on Write)和随处写(WA: Write Anywhere)。目前后三类4支术是主流的快照技 术，其中ROW和WA^支术基本一致，只是在^t据的组织上不同。ROW采 用了一块与数据空间隔离的，用于存放快照数据的快照空间，当源数据更 新时，新数据写入到快照空间。WA没有预留快照空间，快照数据与源数 据共用同一块物理空间，混合存放。不同的快照实现技术，在不同的应用 负载下，性能差异很大。例如对于以写操作为主的应用，如联机事务处 理(OLTP)应用，ROW与WA快照技术由于其较好的写性能会取得比 COW快照技术更好的性能。而对于以读4喿作为主的应用，如决策支持系 统(DSS)应用，COW快照技术具有更好的性能，这是因为COW快照技 术不打乱源数据的顺序性，在读源数据时性能不受快照的影响，而ROW 和WA快照技术会造成源数据分散，打乱源数据的顺序性，在读操作时可 能会面临大量的读合并操作，导致性能较低。现有的快照产品与原型系统是针对特定应用而设计，在某一个特定的 快照产品或原型系统中通常采用单一技术实现，例如，IBM ESS FlashCopy 只采用了 COW技术，而多伦多大学的Clotho系统则采用了 WA技术。这 些系统针对特定应用具有良好的工作性能。但随着服务整合和虚拟存储系 统的广泛应用，存储的应用模式发生显著变化。多种不同类型的应用并发 运行在同 一个存储平台上，现有技术中 一个快照系统只采用 一种快照实现 技术很可能会带来快照操作实现效率低、系统性能不佳的缺陷。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是克服现有的快照产品所釆用的快照技术单一，不具有通用性的缺陷，从而提供一种能够同时支持COW和ROW两种快 照技术的快照系统。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种快照系统，包括设备管理工具 集、快照实现模块以及物理设备；其特征在于，所述的快照实现模块包括 用于数据查找和时间点管理的快照机制层，以及用于对所述的物理设备进 行分配和回收管理的物理资源管理层，所述的快照机制层中包含有至少一 个快照组，不同快照组可釆用不同的快照技术；所述的物理资源管理层中 包含有与所述的快照组对应的元数据设备与数据设备。上述技术方案中，在所述的快照组中，所采用的快照技术为写时拷贝 技术或写时重定向技术。上述技术方案中，所述元数据设备中存放元数据，所述的元数据用于 指示数据的增量以及所述快照组的快照版本中的数据在所述数据设备上的存放位置；所述元数据采用位图或映射表的形式进行记录。上述技术方案中，所述位图采用多级的结构划分，上一级位图某一位 的值为1用于表示对应的下一级位图中存在值为1的位，若为0，则表示 对应的下一级位图中不存在值为1的位；在最低级的位图上，某一位的值 为1用于表示对应数据块上的数据发生变化，若为0,则对应数据块上的 数据不发生变化。上述技术方案中，所有的快照组采用相同的内存结构，具有四个指针 包括用于对应读操作时需要访问的物理设备rO， rl指针，以及用于对应写 操作时需要访问的物理设备的w0、 wl指针。上述技术方案中，所述的快照组中，在一定的时间点有相应的快照设 备，各个时间点的快照设备间采用链式结构进行组织。本专利技术还提供了 一种对所述的快照系统的使用方法，包括以下步骤步骤l)、用户通过所述的设备管理工具集发布创建快照的命令，并在 所述的命令中决定选择何种快照技术创建快照；步骤2)、所述的快照实现模块中的快照机制层根据步骤1)中所选择 的快照技术创建快照；步骤3)、根据用户的需求，对快照做相关的操作，所述的操作包括对 快照的读、写以及删除。上述技术方案中，在所迷的步骤2)中，所述的创建快照还包括下列步骤步骤2-1-1)、创建一个源设备，将所述源设备的所有快照关系指针都 指向源设备的物理设备；步骤2-1-2)、在后续的时间点创建快照，并在快照集链表中插入所创 建的快照。上述技术方案中，若创建快照时采用写时拷贝技术，则所述的在快照 集链表中插入所创建的快照时，将所述源设备的wO指针指向新创建的快 照设备，将新创建的快照设备的rO指针指向所述的源设备，若所述快照集 链表中还存在时间点更早的快照设备，则将与新创建的快照设备相比时间 点更早且时间最接近的快照设备的r0指针指向新创建的快照设备。上述技术方案中，若创建快照时采用写时重定向技术，则所述的在快 照集链表中插入所创建的快照时，将所述源设备的r0指针指向新创建的快 照设备，将所述新创建的快照设备的r0指针指向时间点更早且时间最接近 的快照设备；若所述快照集链表中不存在时间点更早的快照设备，则所述 新创建的快照设备的r0指针指向零设备。上述技术方案中，在所述的步骤3)中，所述的读取快照中的数据包 括对源设备中数据的读取和对'决照设备中数据的读取。上述技术方案中，所述的对源设备中数据的读取还包括以下步骤步骤3-1-1 )、根据所要读取数据的地址在所述位图中查询相应的位， 若该位的值为1，则直接在本地读取，并返回所读取的数据值，若该位的 值为0,则执行下一步；步骤3-1-2)、判断源设备中的数据是否存在相应的快照，若不存在快 照，则返回全零数据，若存在快照，则根据快照集链表将读数据请求进行 转发，通过对快照数据的读取完成所述的数据读取过程。上述技术方案中，所述的判断源设备中的数据是否存在相应的快照 时，若所述源设备中的rO指针指向的是物理设备，则不存在快照；若所述 源设备中的rO指针指向的是逻辑设备，则存在快照。上述技术方案中，当所述快照采用写时拷贝技术创建时，步骤3)还 包括以下步骤，用于对该快照的数据读取步骤3-2-1 )、根据位图的值确定数据存放的物理设备，在确定过程中， 从快照集链表的尾部向前遍历，如果在某一快照Sk上的位图值为1,则在其前一快照Sw的数据设备上读取数据，若位图值为0,则将读数据请求沿着快照集链表转发到前一快照上，直至找到位图值为1的快照；步骤3-2-2)、若在快照集链表的快照中没有找到位图值为l的快照， 读数据请求到达源设备，若源设备的位图值为l时，在与源设备相邻快照 的数据设备上读取数据，否则在源的数据设备上读取数据；当所述快照采用写时重定向技术创建时，步骤3)还包括以下步骤， 用于对该快照的数据读取首先根据位图的值确定数据存放的物理设备，然后从数据所存放的物 理设备上读取数据；其中，在确定数据存放的物理设备时，从快照集链表 的尾部向前遍历，若在某一快照Sk上的位图值为1,则在本地的数据设备 上读取，并返回相应的数据，若位图值为0，则判断当前快照是否为快照 集链表中最老的快照，即是否是快照链表尾端的快照，若是，则返回全O, 否则将读数据请求转发到快照链表中的前一快照中。上述技术方案中，如果在快照中完成写数据操作，在所述的步骤3) 中还包括以下步骤首先，根据位图的值确定数据存放的物理设备；然后在所确定的物理 设备中写入数据。上述技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快照系统，包括设备管理工具集、快照实现模块以及物理设备；其特征在于，所述的快照实现模块包括用于数据查找和时间点管理的快照机制层，以及用于对所述的物理设备进行分配和回收管理的物理资源管理层，所述的快照机制层中包含有至少一个快照组，不同快照组可采用不同的快照技术；所述的物理资源管理层中包含有与所述的快照组对应的元数据设备与数据设备。

【技术特征摘要】
1、一种快照系统，包括设备管理工具集、快照实现模块以及物理设备；其特征在于，所述的快照实现模块包括用于数据查找和时间点管理的快照机制层，以及用于对所述的物理设备进行分配和回收管理的物理资源管理层，所述的快照机制层中包含有至少一个快照组，不同快照组可采用不同的快照技术；所述的物理资源管理层中包含有与所述的快照组对应的元数据设备与数据设备。2、 根据权利要求1所述的快照系统，其特征在于，在所述的快照组 中，所采用的快照技术为写时拷贝技术或写时重定向技术。3、 根据权利要求2所述的快照系统，其特征在于，所述元数据设备 中存放元数据，所述的元数据用于指示数据的增量以及所述快照组的快照 版本中的数据在所述数据设备上的存放位置；所述元数据采用位图或映射 表的形式进行记录。4、 根据权利要求3所述的快照系统，其特征在于，所述位图采用多 级的结构划分，上一级位图某一位的值为l用于表示对应的下一级位图中 存在值为1的位，若为0,则表示对应的下一级位图中不存在值为1的位； 在最低级的位图上，某一位的值为1用于表示对应数据块上的数据发生变 化，若为0，则对应数据块上的数据不发生变化。5、 根据权利要求1所述的快照系统，其特征在于，所有的快照组采 用相同的内存结构，具有四个指针包括用于对应读操作时需要访问的物 理设备r0, rl指针，以及用于对应写操作时需要访问的物理设备的w0、 wl指针。6、 根据权利要求1所述的快照系统，其特征在于，所述的快照组中， 在 一 定的时间点有相应的快照设备，各个时间点的快照设备间采用链式结 构进行组织。7、 一种对权利要求l-6所述的快照系统的使用方法，包括以下步骤 步骤l)、用户通过所述的设备管理工具集发布创建快照的命令，并在所述的命令中决定选择何种快照技术创建快照；步骤2)、所述的快照实现模块中的快照机制层根据步骤1 )中所选择 的快照技术创建快照；步骤3)、根据用户的需求，对快照做相关的操作，所述的操作包括对快照的读、写以及删除。8、 根据权利要求7所述的快照系统的使用方法，其特征在于，在所述的步骤2)中，所述的创建快照还包括下列步骤步骤2-1-1)、创建一个源设备，将所述源设备的所有快照关系指针都 指向源设备的物理设备；步骤2-1-2)、在后续的时间点创建快照，并在快照集链表中插入所创 建的快照。9、 根据权利要求8所述的快照系统的使用方法，其特征在于，若创 建快照时釆用写时拷贝技术，则所述的在快照集链表中插入所创建的快照 时，将所述源设备的w0指针指向新创建的快照设备，将新创建的快照设 备的r0指针指向所述的源设备，若所述快照集链表中还存在时间点更早的 快照设备，则将与新创建的快照设备相比时间点更早且时间最接近的快照 设备的r0指针指向新创建的快照设备。10、 根据权利要求8所述的快照系统的使用方法，其特征在于，若创 建快照时釆用写时重定向技术，则所述的在快照集链表中插入所创建的快 照时，将所述源设备的rO指针指向新创建的快照设备，将所述新创建的快 照设备的r0指针指向时间点更早且时间最接近的快照设备；若所述快照集 链表中不存在时间点更早的快照设备，则所述新创建的快照设备的r0指针 指向零设备。11、 根据权利要求7所述的快照系统的使用方法，其特征在于，在所 述的步骤3)中，所述的读取快照中的数据包括对源设备中数据的读取和 对快照设备中数据的读取。12、 根据权利要求11所述的快照系统的使用方法，其特征在于，所 述的对源设备中数据的读取还包括以下步骤步骤3-1-1 )、根据所要读取数据的地址在所述位图中查询相应的位， 若该位的值为1，则直接在本地读取，并返回所读取的数据值，若该位的 值为0,则执行下一步；步骤3-1-2)、判断源设备中的数据是否存在相应的快照，若不存在快 照，则返回全零数据，若存在快照...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯剑，朱旭东，许金萍，那文武，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]