写入和读取应用数据的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及虚拟磁带系统。公开了一种控制高速缓存控制器的方法，所述方法包括以下步骤：ａ）将当前应用数据写入位于所述随机存取高速缓存中的逻辑卷时；ｂ）维护与邻近所述当前数据的应用数据（也在预定时间内将其写入所述高速缓存）有关的邻近高速缓存存储位置元数据（在大多数情况下是块地址），这称为自适应读取缓存；ｃ）当将所述当前数据从磁带读取（取回）到所述高速缓存中以响应应用请求时；ｄ）还根据从磁带到高速缓存的当前数据时间环境来读取相应的邻近应用数据，以便预测随后要由所述应用执行的其他读取。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子计算系统中的*解决方案，具体地说，涉及用于管 理在磁带存储介质上存储应用数据的方法和相应系统，其中在将所述应用 数据写入磁带或从磁带读取所述应用数据之前，将所述应用数据緩存在由 随MM储介质(优选为硬盘)表示的所谓的虚拟磁带系统中。
技术介绍
在G. T. Kishi在2003年7月发;fc^ IBM Journal of Research & Development的第4期第47巻的The IBM Virtual Tape Server: Making Tape Controllers More Auto咖tic中说明了此类现有技术系统。参考图 1，应用计算机IO托管用户应用12,后者维护定期地写入磁带并不时M 带中读出以便处理的数据。所使用的磁带是磁带17 A到17 M中的一个或 多个磁带，在磁带库19中管理所逸磁带。高速緩存服务器14具有由高速 緩存控制器16控制的较大硬盘容量18。此盘高速緩存18用于在>^>磁带读 取数据或将数据写入磁带之前緩存数据，以便提供对存储系统中的数据的 高效访问。物理巻 一词用于表示磁带，而逻辑巻 一词用于表示盘高速緩 存18中的存储区域。存储管理器以将逻辑巻仿真为物理巻的方式透明地对 用户应用运行。上述现有技术文档公开了允许所谓的巻堆叠的存储子系统，其中 自动迁移在盘高速緩存18中存储的多个逻辑巻，即，将其写入一个物理巻。 在此现有技术中，逻辑巻的最大大小是比物理巻的容量小N倍的数字。N 的范围为数百.迁移的自动化是指逻辑巻一旦由用户应用写入，便立即从盘高速緩存预迁移到物理巻(磁带)。预迁移意味着在盘高速緩存18和磁带库19中 的磁带上存在逻辑巻的副本。逻辑巻的迁移(逻辑巻仅位于物理巻上并从 盘高速緩存消失)基于预定的策略。这些策略包括使用率(最近最少4吏用， LRU)和緩存偏好组。只要逻辑巻位于盘高速緩存内，就始终在该处访问逻 辑巻，与从物理巻的数据检索时间相比，这允许快速访问。对逻辑巻的数据读取访问-例如由用户应用中的安装操作触发-不要求 任何手动干预，它是自动完成的。存在两种主要用例第一种，逻辑巻处 于盘高速緩存18内则使用盘高速緩存中的数据执行I/0搮作'安装操作 非常快。第二种，已将逻辑巻迁移到物理巻并在之前从盘高速緩存18中删 除了逻辑巻。则将整个逻辑巻从物理巻(磁带)读取到盘高速緩存18，并 使用来自盘高速緩存的数据执行后续的VO操作.从物理巻读^U1辑巻的过程也称为取回(recall)。取回搮作更耗时， 并且仅当逻辑巻的大小与物理巻的容量相比很小时才容许，换句话说，当 假定根据现有技术的物理巻大小为500 GB或更多，而逻辑巻和物理巻之间 存在l: l的大小关系时，此设计并不适宜，在l: l的关系时，取回时间 将超过数小时，用户应用12将不得不为了数据请求而等待数小时。在根据 现有技术的典型环境中，逻辑巻大小处于400 MB与4 GB之间，而物理巻 大小是500 GB。此现有技术虚拟磁带仿真方法提供了另一种称为快速就绪安装的 功能，其中用户应用在磁带起始处为写入操作指示擦除逻辑巻安装以 便重新使用数据.将快速就绪安装的指示置于由用户应用12发送到高 速緩存控制器的实际安装请求中.在这种情况下，不会从物理4^r索逻辑 巻，而仅将逻辑巻分配到盘高速緩存中.在IBM TS7510 (中央虚拟磁带)中实现了其他现有技术方法，例如， 在IBM RedBook SG24-7189-00， 10-17内的IBM Visualization Engine TS7510: Tape Virtualization for Open Systems Servers中可以找到 更多详细信息。在此现有技术方法中，逻辑巻的大小等于物理巻的大小。因此，存在l: l的大小关系。例如，IBMTS1120磁带的逻辑巻大小为500 GB，其与此类TS1120磁带的物理巻容量完全相同。通常可从FalconStor获得的虚拟磁带库产品使用一种将逻辑巻迁移 到物理巻的方法，称为自动磁带緩存，其中虚拟磁带库(VTL)根据特 定策略自动将数据从盘高速緩存18移动(迁移)到物理磁带盒17。相应 地，它公开了将此位于物理巻的数据取回盘高速緩存的不同方法。这类似 于上述针对IBM虚拟磁带服务器列举的方法。此技术的问题在于，由于根据现有技术的磁带技术可以在单个磁带 (TS1120)上存储500千兆字节(GB)的数据，将500 GB的逻辑巻迁移到 物理巻最多会花费2-4小时。将数据M带取回盘高速緩存中也是如此。 虽然这种漫长的迁移时间已经带来了严重的时间问题，但是从磁带取回盘 高速緩存问题更大，因为它花费同样长的时间，而用户只能等待，并且由 于M带取回的数据是其工作主题，用户一般不能在同一时间内工作。取回^Mt或者将整个逻辑巻从物理巻复制到盘高速緩存，或者允许应 用直接访问磁带，但是是以只读的模式。将数据从物理巻复制到盘高速緩 存18可以花费多达四个小时。允许应用直接访问磁带消除了虚拟化的优 点，因为物理资源对应用可见。简言之，现有技术的磁带緩存允许4^软件控制所有磁带，无论磁带 是以虚拟形式存在还是磁带被迁移到其物理的对应部分，此虚拟磁带库根 据所应用的虚拟磁带库高速緩存策略来自动将*数据流重新引导到高速 緩存(最新写入)或物理磁带(读取、附加数据的写入)。根据策略，可 以在以下触发器组合的基础上将逻辑巻迁移到物理对应部分磁带寿命、 存储池容量阅值、#结束、磁带已满以及在特定时间，此现有技术设计将产生瓶颈，特别是在组合的主机操作期间，例如， 并发读取、写入附加和最新写入，因为所有这些操作都需要访问物理磁带。 但是实际上并非所有这些操作都需要访问物理资源。例如，任何一种写入 操作都不能在一开始就使用物理磁带，因为这些操作可以定向到盘高速緩 存。例如，上述虚拟磁带库可以具有256个逻辑设备，并仅有5个物理设备 -使用磁带虚拟化的主要原因是为了减少所需物理设备的数量。虚拟化 的目的是节约宝贵的物理资源并最有效地使用它们。根据现有技术的虚拟 磁带库的设计在此将受到限制，要求具有最佳性能并在理论上利用与存在 的逻辑设备数量相同的物理设备。这4吏得虚拟化的理念被舍弃。因此，综上所述，所讨论的现有技术虚拟磁带仿真具有一些缺点。考 虑虚拟化的目的是为了节约宝贵的物理资源并最有效地利用它们这一事实。讨论的第 一种方法仅当逻辑巻的大小与其最终迁移到的物理4*比非常小时才能足够良好地工作。其缺点在于用户应用12需要管理更多的逻辑巻。对于第二种讨论的方法，读取处理需要从物理磁带取回，这要么花费 很长时间，要么将应用只读限制。两种方法皆未有效地部署物理驱动器， 因为它们需要物理驱动器，而操作(例如，任何一种写入操作)实际上并 不需要物理驱动器。因此，本专利技术的目标是提供一种促进对所有数据的快速和不加限制的 读取访问并更有效地管理物理资源的虚拟磁带系统管理方法。
技术实现思路
由这样的事实来实现提出的专利技术的优点由用户应用请求的数据块在 大多数情况下与依次连续写入的数据块相关。曾经以该顺序写入的特定多 个数据块以后再次全部或几乎全部以该顺序被读取所请求的统计概率很 高，因为它们可以属于由应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于写入和读取应用数据的方法，其中在将所述应用数据写入磁带存储（１７）或从磁带存储（１７）读取所述应用数据之前，所述应用数据存储在随机存取高速缓存（１８）中，并且其中所述应用由数据处理系统执行，　　　　所述方法的特征在于以下步骤：　　　　当将当前应用数据从所述随机存取高速缓存写入（５０４）所述磁带存储时，在所述随机存取高速缓存中创建所述当前应用数据的元数据（３３、３４、３５、３７）并在预定的时间限制期间维护（５０９）所述元数据；　　　　当从所述磁带存储读取（４０４）存储的应用数据以响应应用请求时，还从所述磁带存储读取（４２２、４２６）其他应用数据，由此使用最终在所述随机存取高速缓存中找到的所述存储的应用数据的元数据来选择所述其他应用数据，并将所述存储的应用数据和所述其他应用数据写入所述随机存取高速缓存。

【技术特征摘要】
EP 2006-8-9 06118642.51. 一种用于写入和读取应用数据的方法，其中在将所述应用数据写入磁带存储(17 )或M带存储(17)读取所述应用数据之前，所述应用数 据存储在随M取高速緩存(18)中，并且其中所述应用由数据处理系统 执行，所述方法的特征在于以下步骤当将当前应用数据从所述随M取高速緩存写入(504 )所M带存储 时，在所述随机存取高速緩存中创建所述当前应用数据的元数据(33、 34、 35、 37)并在预定的时间限制期间维护(509 )所述元lt据；当从所述磁带存储读取(404)存储的应用数据以响应应用请求时，还 从所述磁带存储读取(422、 426 )其他应用数据，由此使用最终在所述随 机存取高速緩存中找到的所述存储的应用数据的元数据M择所述其他应 用数据，并将所述存储的应用数据和所述其他应用数据写入所述随M取 高速緩存-2. 如权利要求l中所述的方法，其中所迷预定的时间限制在l分钟的 范围内。3. 如权利要求1或2中所述的方法，其中以逻辑巻的形式来组织所述 随机存取高速緩存中的数据，并且其中所逸磁带存储包括多个物理巻，4. 如权利要求2或3中所述的方法，其中在所述随机存取高速^存中 维护存根文件，所述存根文件包括逻辑巻是否已迁移到物理巻的指示，5. 如权利要求4中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：N豪施泰因，J魏因甘德，U特罗鹏斯，S内夫，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]