备份系统及其存储介质的耐久性提高方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于提高备份系统的存储介质的耐久性的方法和一种包括耐久性提高的存储介质的备份系统。耐久性提高是通过降低所述存储介质的写入放大率来实现的，而降低所述写入放大率的方式有：根据主机设备的数据的变化频率和最小存储时间，对所述数据进行分组；根据所述存储介质中各块的剩余寿命，将所述分组后数据存储在所述备份系统中的各块上。述分组后数据存储在所述备份系统中的各块上。述分组后数据存储在所述备份系统中的各块上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】备份系统及其存储介质的耐久性提高方法


[0001]本专利技术大体上涉及辅助存储系统领域，更具体地涉及备份系统和用于提高备份系统的存储介质的耐久性的方法。

技术介绍

[0002]非易失性存储器已经作为存储器用于计算机和便携式信息装置中。近来，使用NAND闪存的固态硬盘(solid state drive，SSD)作为硬盘驱动器(hard disk drive，HDD)的替代品已经在计算机中得到广泛使用。SSD具有低功耗和高性能的特点，所以用作各种计算机的主存。人们认为SSD在进入传统上认为仅限于HDD的使用领域具有巨大潜力。
[0003]典型的SSD包括存储有数据的多个数据块。在SSD中，当新数据要写入一个数据块中时，不可能只是重写该数据块的现有数据。在SSD中，首先将该数据块的(不会被重写的)其它数据复制到SSD上的不同数据块中，然后擦除该数据块的所有数据，最后将(待写入的)新数据写入到该数据块中。因此，当新数据要重写到一个数据块中时，重写量相比于新数据的大小非常大。换句话说，SSD的擦除粒度远大于块粒度。
[0004]例如，如果新数据的大小为4千字节(KB)且SSD中的存储数据的擦除数据块的大小为100KB，则写入粒度较小，例如，4KB，但擦除粒度较大。因此，如果写入到空白位置上，则写入的数据大小只有4KB，但如果需要重写旧数据，则首先需要读取100KB来替换4KB，擦除旧的100KB并重写新数据，数据块中所有100KB的现有数据都被擦除，并使用4KB的新数据重写。因此，为了存储4KB的数据，写入大小是新数据25倍的其它数据。因此，SSD具有高写入放大率。这使得将数据写入到SSD中的过程非常耗时且占用大量资源，从而大大降低了SSD的耐久性。
[0005]近来，一些采用闪存转换层(Flash Translation Layer，FTL)表和垃圾收集机制的技术已经用来降低与SSD相关的写入放大率。FTL表能够将新数据写入到SSD中的任何位置上，具有与物理地址不同的逻辑地址，因此，如果要重写逻辑地址，则不一定像直接地址映射那样重写物理地址。另外，逻辑到物理寻址机制识别新数据并将新数据分组为热数据(即频繁变化的数据)和冷数据(即静态数据)，因此频繁变化的数据会被一起分组在单个擦除块中，这表示擦除块中的大部分数据通常都会被重写(即，由于FTL而重写到另一个位置上)。因此，只有在数据块中的大部分数据要使用新数据重写之后，垃圾收集机制才会擦除数据块中的数据，从而降低写入放大率。当有新的块要写入且SSD有一个空白空间时，立即写入该块。如果所有磁盘都已写入，则需要擦除数据块(远大于写入块)，擦除块可以包括所需数据和重写数据。系统读取所需数据，擦除该块，并写入所需数据和待写入新块，从而在擦除后也留下可用空间。如果擦除块中的大部分数据已经被重写，则在擦除后就没有必要再次写入任何数据，这是理想情况。放大是系统需要再次写入的数据量，因为块包括未擦除的数据。在这里，将频繁变化的数据一起分组在单个擦除块中，确保了擦除块中的大部分数据会在块需要被擦除之前被重写。这表示在重写块时，需要复制少量数据，从而降低写入放大率。
[0006]将数据分离为热数据和冷数据进行了大量研究。实现这一目标的方法之一是根据应用ID分离数据，并了解哪些进程会产生热数据，哪些进程会产生冷数据。然而，可能很难了解特定应用何时明确知道其未来行为，即未来生成的数据是归类为热数据还是冷数据。
[0007]通常，计算系统(例如，主机设备)包括主存储器(例如，主机存储器)，以存储与计算系统相关的数据。通常的做法是创建主存储器的备份以保护数据，并允许在发生数据丢失事件时恢复此类数据。所述数据丢失事件的示例可以包括但不限于数据损坏、主存储设备中的硬件或软件故障、数据意外删除、黑客或恶意攻击。为此，采用了备份系统。越来越多的备份系统使用SSD来满足其存储需求。但是，具有高放大率的SSD可能不适合作为备份系统的存储介质。
[0008]鉴于以上论述，为了更广泛地采用SSD作为存储介质，降低高放大率变得至关重要。

技术实现思路

[0009]本专利技术旨在提供一种用于提高备份系统的存储介质的耐久性的方法以及提供一种包括耐久性提高的存储介质的备份系统。本专利技术旨在提供一种技术方案，以解决包括存储介质的传统备份系统中存在的现有问题，即高写入放大率导致的数据备份效率低。本专利技术的目的是提供一种至少部分解决现有技术中遇到的问题的技术方案，并提供一种改进的方法和系统，以降低存储介质的写入放大率并提高备份系统的数据备份效率。
[0010]本专利技术的目的通过所附独立权利要求中提供的技术方案来实现。本专利技术的有利实现方式在从属权利要求中进一步定义。
[0011]一方面，本专利技术提供了一种用于提高备份系统的存储介质的耐久性的方法，其中，主机设备的一个或多个数据项的备份存储在所述备份系统的所述存储介质的一个或多个块中。所述方法包括：备份代理检测所述一个或多个数据项中的一个数据项在所述主机设备中的变化频率；所述备份系统的备份层接收所述检测到的变化频率；所述备份系统的所述备份层从存储在备份策略存储库中的备份策略中获取所述一个或多个数据项的每个备份的最小存储时间；将所述检测到的变化频率和所述从所述备份层获取到的所述一个或多个数据项的每个备份的最小存储时间提供给所述存储介质，以对存储在所述存储介质的所述一个或多个块中的数据项进行分组；根据所述提供的检测到的变化频率和所述获取到的所述一个或多个数据项的每个备份的最小存储时间，对所述存储介质中的数据项进行分组；估计所述存储介质的所述一个或多个块中的每个块的剩余寿命；根据所述估计出的每个块的剩余寿命，将所述分组后数据项移动到所述块中。
[0012]根据所述确定的变化频率将所述数据项分组为热数据项(即频繁变化的数据项)和冷数据项(即不经常变化的数据项)，本专利技术的方法提供了一种对所述数据项进行分类的高效方式。有利的方面是，所述数据项的分组能够将所述数据项存储在所述存储介质的所述一个或多个块中，这样每次都要将大部分数据项重写到给定块中，因此块中的数据项的写入量几乎等于要重写的数据项的大小。这与传统技术形成对比，在传统技术中，每次要重写的数据项较少，因此在块上执行的写入量是要重写的数据项的大小的许多倍。因此，所述存储介质的擦除粒度几乎等于块粒度，与传统技术相比，这使得所述存储介质的写入放大率显著降低。此外，这样能够根据每个块的剩余寿命将所述数据项存储在各个块中，因此，
与传统技术相比，这些块可以使用更长时间段。
[0013]在一种实现方式中，确定所述变化频率包括：确定所述一个或多个数据项在所述主机设备中变化的频率的时间段。
[0014]本专利技术实施例在所述备份系统上实施时，能够确定所述一个或多个数据项在所述主机设备中变化的频率的时间段。另外，本实施例能够高效地将所述数据项分组为热数据项和冷数据项，因此所述数据项可以存储在各个块中，这样相比于传统技术，所述备份系统的写入放大率显著降低。
[0015]在一种实现方式中，获取所述每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于提高备份系统(204)的存储介质(214)的耐久性的方法(100)，其特征在于，主机设备(202)的一个或多个数据项(222)的备份存储在所述备份系统的所述存储介质的一个或多个块中，所述方法包括：备份代理(208)检测所述一个或多个数据项中的一个数据项在所述主机设备中的变化频率；所述备份系统的备份层(212)接收所述检测到的变化频率；所述备份系统的所述备份层从存储在备份策略存储库(210)中的备份策略中获取所述一个或多个数据项的每个备份的最小存储时间；将所述检测到的变化频率和所述从所述备份层获取到的所述一个或多个数据项的每个备份的最小存储时间提供给所述存储介质，以对存储在所述存储介质的所述一个或多个块中的数据项进行分组；根据所述提供的检测到的变化频率和所述获取到的所述一个或多个数据项的每个备份的最小存储时间，对所述存储介质中的数据项进行分组；估计所述存储介质的所述一个或多个块中的每个块的剩余寿命；根据所述估计出的每个块的剩余寿命，将所述分组后数据项移动到所述块中。2.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)，其特征在于，确定所述变化频率包括确定所述一个或多个数据项(222)在所述主机设备(202)中变化的频率的时间段。3.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，获取所述每个备份的最小存储时间包括获取所述一个或多个数据项(222)的每个备份在所述存储介质(214)中的存储时间，其中，所述存储时间大于所述一个或多个数据项在所述主机设备(202)中的所述变化频率。4.根据权利要求1或2所述的方法(100)，其特征在于，检测所述数据项的变化频率是通过检测所述一个或多个数据项(222)中的所述数据项在所述主机设备(202)中的类型执行的。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法(100)...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿萨夫，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：