用于达成无干扰性数据重构的系统的制作方法
用于达成无干扰性数据重构的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种用于达成数据重构的系统，特别是关于一种供云端主机，用于达成无干扰性数据重构的系统。当该系统运行时，该主机能平顺的运转，而存取的数据已由一储存装置被复制或移动至另一储存装置中。
【背景技术】
[0002]对云端服务而言，通常需要有几个重要的组件，例如，一个应用服务器(主机)，及许多的储存设备来运作。该储存设备可包含一些硬盘并形成一磁盘阵列，一些逻辑单元号码设备被指定于磁盘阵列中，或该储存设备可包含一些硬盘及储存许多对象储存数据。为了防止该储存设备老化及部分毁损、为了更好的性能而升级为更快的储存设备，或为了成本因素而降级成多个更符合成本效益的储存设备，在一段时间使用后，一储存设备(或逻辑单元号码设备)中的储存数据应被复制或移动到另一个储存设备(或逻辑单元号码设备)中。数据的重建可以是一种数据备份和资料迁移的方法，该些储存设备可散置于不同的位置。数据传输可经由局域网络或广域网来达成。
[0003]传统上，有三种方法用来实现数据复制或移动(重建)，即脱机方法、镜像方法与双写入及快照影像复制方法。对于脱机方法，请参阅图1。三个步骤应用于脱机方法中。步骤1，一应用服务器1存取一来源储存设备2中的数据，这存取运作由使用者提出。在步骤2中，一数据复制服务器4负责数据重构，由来源储存设备2到一目标储存设备3中。同时，应用服务器1关闭不提供服务。当目标储存设备3中的数据重构完成于步骤3时，应用服务器1开机并链接到目标储存设备3。从而，应用服务器1提供的服务能继续下去。虽然脱机方法能简单地实现数据重构，但它具有服务中断的问题。对繁忙的云端服务来说是不能接受的。
[0004]镜像方法说明于图2中，也包含三个主要步骤。步骤1描述一应用服务器1连结并存取一来源储存设备2，而该来源储存设备2中的数据即将重建于一目标储存设备3中。在步骤2，来源储存设备2开始镜像服务并复制其包含的数据到目标储存设备3中。在步骤2完成后，来源储存设备2与目标储存设备3交换角色，应用服务器1链接并存取目标储存设备3 (现在，它变成了来源储存设备)如图2的步骤3所示。
[0005]不同于脱机方法，镜像方法中使用的储存设备必须由相同的供货商所提供，或由单一储存的虚拟机监视器(Hypervisor)运行所提供。镜像功能必须同时为所有储存设备所具备。如果目标储存设备3的效率比来源储存设备2的效率差，应用服务器1将面临服务中断。同时，额外的储存设备镜像同步将影响来源储存设备2的效能。最重要的是，应用服务器1需要重开机以切换来源储存设备的识别特性为目标储存设备的识别特性，这又造成了另一种干扰。
[0006]双写入及快照影像复制方法说明于图3中。一外接频内数据移动服务单元9链接到一应用服务器8、一来源储存设备10及一目标储存设备11。需要一个计划内停机时间，以用于实现数据移动服务单元9的频内基础设施。数据移动服务单元9发出一快照命令给来源储存设备10，并开始复制快照影像至目标储存设备11中。“双写入”因在快照时间点后，数据移动服务单元9执行所有写入命令到来源储存设备10与目标储存设备11中。最终，当快照影像复制完成且所有新的写入都完成时，来源储存设备10与目标储存设备11交换角色。
[0007]除了该频内基础设施造成数据重构时服务受到干扰或中断的瓶颈，因为来源储存设备10需要同时进行读写运作一段时间，直到快照影像复制及新写入命令运作两者皆完成，双写入及快照影像复制方法也使得应用服务器8面临服务中断。故双写入及快照影像复制方法仍不便于数据复制或移动。
[0008]因此，一种用于达成无干扰性数据重构的系统，特别是应用于云端服务的服务器的储存设备，极为所需。
【发明内容】
[0009]本段文字提取和编译本发明的某些特点。其他特点将被揭露于后续段落中。其目的在涵盖附加的申请专利范围的精神和范围中，各式的修改和类似的排列。
[0010]如上所述，现有用于数据移动或复制的系统是具干扰性的，因此需要一种用于达成无干扰性数据重构的系统。依照本发明的一种态样，一种用于达成无干扰性数据重构的系统包含:一来源储存设备，包含一源数据；一目标储存设备；一服务器，用以存取在该来源储存设备中的源数据与储存于该目标储存设备中的任何数据，该服务器安装有一代理模块与一路径输入输出模块，其中该代理模块持续搜集一性能参数值，该性能参数值表达服务器对源数据存取状态，并在该来源储存设备快照之后，记录来源储存设备中改变的区块到一位图表中，该位图表由该路径输入输出模块所产生；该路径输入输出模块与链接到该服务器的来源储存设备的储存设备名称脱钩，并耦接至该目标储存设备的储存设备名称，以便达成该服务器连接路径，从来源储存设备到目标储存设备的切换；一流量模型单元，接收该性能参数值，并能依照该接收的性能参数值，在未来一特定时间点提供一数据存取流量状态，以依照一定义策略与该数据存取流量状态，提供一行动时间表；及至少一数据移动服务单元，用以快照一部分或整个来源储存设备、复制该部分或整个来源储存设备的一快照到该目标储存设备，及依照该行动时间表，将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备中的复制的快照，并控制该代理模块的运作。
[0011]该代理模块与该流量模型单元与至少一数据移动服务单元通讯；该位图表对来源储存设备中的每一区块包含值为0或1的一位；0代表对应区块中没有改变而1代表二连续快照间对应区块中内容有改变；当该位图表中1的数量小于或等于一预设值时，执行切换。
[0012]依照本案构想，该来源储存设备为硬盘、固态硬盘、随机存取内存，或前述装置的组合，或为逻辑单元号码设备，或为一对象储存数据。同样地，该目标储存设备为硬盘、固态硬盘、随机存取内存，或前述装置的组合，或为逻辑单元号码设备，或为一对象储存数据。
[0013]该代理模块为软件、硬件或韧体。同样地，该路径输入输出模块为软件、硬件或韧体(韧体，是内建了程序代码的硬件装置)。
[0014]依照本发明，该性能参数为每秒输入输出操作次数、延迟时间，及/或流通量。该行动时间表指定快照该部分或整个来源储存设备的时间、复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备、将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备中的复制的快照，及当该来源储存设备不会有或有少量数据存取时，执行切换。该少量数据存取的情况定义于一服务层级协议、一服务质量需求，或基于该来源储存设备或目标储存设备规范的定义策略中。
[0015]该定义策略定义一迟滞时间，一旦该行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，停止复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备，及将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，停止修改到该目标储存设备中的复制的快照。该定义策略也可定义一等待时间，但该行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，重试复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备，或将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，重试修改到该目标储存设备中的复制的快照。该储存设备名称包含该来源储存设备或目标储存设备的型号名称、型号，及/或序号。
[0016]为了运作该系统的一程序包含步骤:A.该流量模型单元提供该行动时间表；B.该数据移动服务单元指示该来源储存设备快照一部分或整个来源储存设备，且该代理模块纪录该来源储存设备中改变的区块到该位图表中，该位图表初始时皆为0 ;c.该数据移动服务单元依照该行动时间表，依序复制该快照到目标储存设备中相同的区块；D.该数据移动服务单元将该部分或整个来源储存设备快照的改变，修改到目标储存设备中的复制的快照；E.重复步骤B至步骤D，直到位图表中1的数量小于或等于该预设值；及^该数据移动服务单元由该来源储存设备至该目标储存设备，执行该服务器连接路径的切换，及/或依照使用者需求，重新连接至该来源储存设备。此处，预设值为0。
[0017]上述的程序进一步包括一步骤B1于步骤B与步骤C间，及一步骤G于步骤F之后:B1.如果步骤B到步骤D已被重复至少一次、位图表中1的数量小于该预设值，且该数据存取流量状态预期在设定的一时间段内是低的，以便该数据移动服务单元计算得知快照的复制能于一服务层 级协议需求的时间内完成，该数据移动服务单元发动该代理模块以保留所有到该来源储存设备的数据写入命令；及6.该数据移动服务单元指示该代理模块释放所有数据写入给该目标储存设备及/或该来源储存设备。
[0018]该程序能进一步包含一步骤B2于步骤B与步骤C间，及一步骤E1于步骤E与步骤F间:B2.如果步骤B到步骤D已被重复至少一次，位图表中1的数量小于该预设值，且该数据存取流量状态预期在设定的一时间段内是低的，以便该数据移动服务单元计算得知快照的复制能于一服务层级协议需求的时间内完成，该代理模块通知该数据移动服务单元关于到该来源储存设备的新的区块写入命令；&E1.该数据移动服务单元执行该新的区块写入命令到目标储存设备中对应的区块。该预设值可为任何小于10的自然数。
[0019]借由流量模型单元的协助，能预测一段时间内会有低量的存取需求，数据重构(复制或移动)便能在该段时间内进行。从而，数据重构能在系统所提供的服务没有受到干扰及中断下完成，即称之为达成无干扰性数据重构。同时，无论该来源储存设备或目标储存设备是出自同样或不同的制造商，或储存设备是实体设备或逻辑单元号码设备，甚或是对象储存数据，本系统皆能应用。
【附图说明】
[0020]图1显示由一脱机方法运作的一系统；
[0021]图2显示由一镜像方法运作的一系统；
[0022]图3显示由一双写入及快照影像复制方法运作的一系统；
[0023]图4显示依照本发明的一实施例的一种用于达成无干扰性数据重构的系统；
[0024]图5说明使用于本发明的一实施例中的一位图表；
[0025]图6为用于运作该系统的程序的流程图；
[0026]图7显示依照本发明的另一实施例的用于达成无干扰性资料重建的系统；
[0027]图8说明如何于一来源储存设备及一目标储存设备间复制数据。
[0028]附图标记说明:1_应用服务器；2_来源储存设备；3_目标储存设备；4_数据复制服务器；8_应用服务器；9_数据移动服务单元；10_来源储存设备；11_目标储存设备；100-系统；110_来源储存设备；120-目标储存设备；130_服务器；140_流量模型单元；150-数据移动服务单元；151_辅助数据移动服务单元。
【具体实施方式】
[0029]本发明将借由参照下列的实施例而更具体地描述。
[0030]请参阅图4至图6，本发明的一实施例揭露于此。能达成无干扰性数据重构的一系统100显示于图4中。名词〃重建〃意味一储存设备内的数据可被复制或移动到另一储存设备中。如果数据是移动到另一储存设备，在重建完成后，原始来源储存设备中的数据将不会被存取或使用。数据重构可以是无干扰性地完成，以便存取该原始储存设备的一或多个服务器将不会中断运作，其提供的服务可以保持不变。依照本发明，系统100至少包含一来源储存设备110、一目标储存设备120、一服务器130、一流量模型单元140及一数据移动服务单元150。上述设备的功能和操作过程将在下文中详细地说明。
[0031]使用于本实施例中的来源储存设备110与目标储存设备120都是硬盘。来源储存设备110与目标储存设备120的特性，诸如容量、转速、功耗等，可以是相同、部分相同或完全不同。也就是说，该二储存设备可以来自相同或者是不同的制造商，而不像镜像方法要求两个储存设备必须具备一致的规格。实施时，来源储存设备110或目标储存设备120可以是固态硬盘、随机存取内存，或硬盘、固态硬盘与随机存取内存其中至少二个的组合组成。来源储存设备110或目标储存设备120也能是逻辑单元号码设备，或用于数据储存目的的对象储存数据。
[0032]来源储存设备110与目标储存设备120中实体储存设备的数量并不限定于一个。例如在另一个实施例中，来源储存设备110可包含数个硬盘，该些硬盘形成了一磁盘阵列，而目标储存设备120仍是一个硬盘，具有等同于该磁盘阵列的储存设备容量。来源储存设备110可包含许多的数据或档案，等待复制或移动。为了对本发明有完整的理解，仅将一源数据储存于来源储存设备110中，用于说明。
[0033]服务器130被用来存取来源储存设备110中的源数据。因此，服务器130能提供一特定服务，例如，音乐串流。服务器130也能存取储存于该目标储存设备中的任何数据120。但是应当强调的是，在这实施例中，服务器130与来源储存设备110间的连结，或服务器130与目标储存设备120间的连结可以是直接链接、经由区域网络连接，或经由广域网，诸如因特网，所连接。服务器130可提供该服务给局域网络或广域网上有限的使用群。月艮务器130已装设了一代理模块与一路径输入输出模块(未绘7K )。该代理模块或路径输入输出模块可以软件、硬件或韧体形态存在，而执行其功能。在本实施例中，代理模块与路径输入输出模块都是安装于服务器130上的软件。
[0034]关于功能，代理模块能持续搜集一性能参数值，该性能参数值表达服务器130对源数据的存取状态。此处，性能参数是每秒输入输出操作次数。这些用户存取的历史数据将通过服务器130，被发送到流量模型单元140中做进一步分析。还有其它可获得的性能参数用于数据存取分析，例如，延迟时间及/或流通量可以被使用。只要该数值可以被流量模型单元140所接受，本发明并不限制搜集特定的性能参数值，这点将会详述于后。代理模块能在该来源储存设备110快照之后，记录来源储存设备110中改变的区块到一位图表中，该位图表由该路径输入输出模块所产生。因为系统100被用来进行数据复制与移动，快照是主要用于达成该目标的方法，代理模块使用的位图表储存于服务器130中。如何追踪与控制来源储存设备110快照与目标储存设备120复制快照间，因为快照后写入命令而产生的差异是很重要的。
[0035]请参阅图5。对来源储存设备110中每一区块，位图表包含值为0或1的一位。0代表对应区块中没有改变而1代表二连续快照间对应区块中内容有改变。例如，当快照发生于T0时，因为数据结构没有变动，位图表数组中所有对应该24区块的值都是0。实际上，该数据结构仅包含源数据。该源数据还未被覆写，故快照不变。当时间来到T1，执行了另一个快照。此时发现源数据已被覆写，某些区块改变了。有4个改变的区块，改变部分为CO —C1、R0 —R1、S0 —S1，及Z0 —Z1。数组中对应的位变为1，而其它位仍是0。当时间来到T2，来源储存设备进行第三次快照。源数据又被覆写一次，且仍有某些区块被改变。T1与T2间的改变为F0 — F2及R1 — R2。很明显区块R2改变两次而区块F2仅改变一次。然而，无论因为写入命令造成多少次的区块改变，相对应的位皆将由0变成1。最终，于T3时，连续快照间没有任何改变，位图表所有的位都又恢复0。此即位图表运作的方式。
[0036]路径输入输出模块与链接到服务器130的来源储存设备110的储存设备名称脱钩，并耦接至该目标储存设备120的储存设备名称。路径输入输出模块这样运作以便达成服务器130连接路径，从来源储存设备110到目标储存设备120的切换。路径输入输出模块控制服务器130存取的路径。储存设备名称包含来源储存设备110或目标储存设备120的型号名称、型号，及/或序号，它能包含关于来源储存设备110或目标储存设备120规格的其它信息。当路径输入输出模块将来源储存设备110的储存设备名称脱钩时，服务器130不能与来源储存设备110连接及对其进行存取。当路径输入输出模块耦接至目标储存设备120的储存设备名称时，服务器130连接至目标储存设备120，两者之间的存取是可行的。在脱钩与耦接的动作之后，路径输入输出模块切换服务器130的存取路径。
[0037]流量模型单元140能从代理模块接收每秒输入输出操作次数(性能参数)的值，它能依照该接收的每秒输入输出操作次数值，提供在未来一特定时间点一数据存取流量状态。该流量状态是一种实体数据，证实服务器130是如何存取来源储存设备110。例如，该流量状态可以是5分钟后任何时间的每秒输入输出操作次数。然而，流量状态必须由过去历史中累积的每秒输入输出操作次数搜集得来，并且经过分析。提供这样服务的任何适合的方法、算法或模块都可以应用的，最好使用由相同发明人于美国专利申请案第14/290，533号中所提供的一种储存流量模型，可由该申请案获得相同技术的共同参考。因此，流量模型单元 140能依照一定义策略与数据存取流量状态，提供一行动时间表。
[0038]此处，行动时间表是一组的指令，用来在最佳的时间点操作系统100。例如，行动时间表指定快照该部分或整个来源储存设备110、复制该部分或整个来源储存设备110的快照到目标储存设备120、将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备110的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备120中的复制的快照，及当该来源储存设备120不会有或有少量数据存取时，执行切换的时间。前述少量数据存取的情况定义于一服务层级协议、一服务质量需求，或基于该来源储存设备110或目标储存设备120规范的定义策略中。需要强调的是整个行动时间表是基于未来流量状态的预估之上，行动时间表会由定义策略修改，并当未预期的状况发生时，再进行评估。
[0039]定义策略不同于服务层级协议或服务质量需求，后二者在系统100上线前由系统100的制造商与拥有该系统100的服务提供商签署且同意。定义策略设定详细的系统100的运作，以针对服务层级协议或服务质量需求，实现服务内容。特别是定义策略定义了一迟滞时间，一旦行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，停止复制该部分或整个来源储存设备110的快照到该目标储存设备120，及将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备110的一新快照中的改变，停止修改到该目标储存设备120中的复制的快照。例如，如果该服务层级协议要求服务器130响应一使用者需求不得超过2秒，当快照复制的时间超过5秒的迟滞时间，而在此情况下可能会导致响应时间比2秒来得长，那整个复制运作就停止。快照的复制将被延后30秒，或直到服务器130的存取预期低于某一每秒输入输出操作次数，比如10，000Mb/s，而这不会延迟快照复制的运作。在另一例子中，如果在二快照间有某些需要被一些接收写入命令更新的区块，定义策略将要求最短时间，t匕如3秒，来处理该行动，以免服务层级协议或服务质量需求中的要求不能被满足。"5秒"的迟滞时间、〃30秒〃的等待，及〃3秒〃的最短时间是定义策略的某些态样。在数据复制或移动服务完成前，来源储存设备110的快照可能有很多次，定义策略对每一次而言都适用。
[0040]由上述说明可知，定义策略也定义一等待时间，一旦该行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，重试复制该部分或整个来源储存设备110的快照到该目标储存设备120，或将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备110的一新快照中的改变，重试修改到该目标储存设备120中的复制的快照。例如，〃30秒〃的等待。
[0041]数据移动服务单元150能存取来源储存设备110与目标储存设备120，及与服务器130和流量模型单元140通讯，因此它负责快照一部分或整个来源储存设备110，快照一部分或整个来源储存设备110、复制该部分或整个来源储存设备110的快照到该目标储存设备120，及依照该行动时间表，将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备110的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备120中的复制的快照。它也能控制该代理模块的运作。要注意的是控制功能能完成是因为代理模块能与流量模型单元140及数据移动服务单元150通讯之故。从另外一个观点看来，代理模块是服务器130的窗口，用来接收来自数据移动服务单元150的控制指令。对负载分布与平衡而言，系统中可以有超过一个以上的数据移动服务单元150，这将在之后另一实施例中详细说明。
[0042]现在，操作系统100的程序说明如下。该程序包括几个步骤，请参阅图6，图6是该程序的流程图。在数据移动前，流量模型单元140持续搜集每秒输入输出操作次数值，该值表达服务器130对源数据的存取状态。基于该搜集的值，流量模型单元140能提供行动时间表(步骤SOI)。当数据移动服务开始时，数据移动服务单元150指示来源储存设备110去快照整个来源储存设备110，它也指示代理模块去纪录来源储存设备110中改变的区块到服务器130中的位图表(步骤S02)。如上所述，因在二快照间到来源储存设备110的写入命令而造成区块改变，位图表包含的所有位都是0，以对应初始阶段所有的区块。当数据移动服务单元150确认一快照产生了，它就依照行动时间表，将该快照依序复制到目标储存设备120中相同的区块上(步骤S03)。在步骤S03中，数据移动服务单元150将遵循来自流量模型单元140的行动时间表，以在来源储存设备110预期无存取或低存取情况当下，执行快照复制。从而，由服务器130存取所造成的服务中断可以避免。因为快照复制持续进行，仅某些因写入命令导致改变的区块，在目标储存设备120中整个复制的快照鲜少全部写入。移动服务单元150仅修改整个来源储存设备110快照的改变部分，到目标储存设备120中复制的快照(步骤S04)。如图5所示，改变区块的数量可能在下一个快照中减少。借重复步骤S02到步骤S04，可以达成快照复制时间上的收敛。这些步骤的重复将持续，直到位图表中1的数量小于或等于该预设值(步骤S05)。最好，该预设值是0，这意味在来源储存设备110连续快照间没有区块改变。接着，数据移动服务单元150进行服务器130连接路径的切换，从来源储存设备110到目标储存设备120，或重新连接至该来源储存设备110(步骤S06)，何种做法，取决于使用者的需求。
[0043]详细地说，步骤S06包含一切换的子步骤，该子步骤停止服务器130与来源储存设备110间的输出输入。在切换后，数据移动服务单元150将经由代理模块通知路径输入输出模块，改变服务器130的连接路径，由来源储存设备110成为目标储存设备120。从而，目标储存设备120变成一新来源储存设备。或者，数据移动服务单元150将经由代理模块通知路径输入输出模块，重新连接服务器130的路径到来源储存设备110，何种做法，取决于使用者的需求。至于切换的时间点，对来源储存设备110与目标储存设备120来说都相同。在数据复制过程中，当存取量大时，因为有流量模型单元140，服务器130不用进行复制快照与切换，服务器130提供的服务不受影响，可达成无干扰性数据重构(复制或移动)。
[0044]对以上的说明，很明显地，用于切换的方法是等待二个连续快照间没有区块改变。正如人们所知，连续二快照没有写入命令的情况纯属理想。因此，需要一个更切实际的切换方法或运作程序，本发明提供其它的解决方案。
[0045]如果步骤S02到步骤S04已被执行至少一次，位图表中1的数量小于预设值，且数据存取流量状态在设定的不久的将来里的一时间段预期是低的，以便数据移动服务单元150能计算得知快照的复制能于一服务层级协议需求的时间内完成，数据移动服务单元150发动代理模块，以保留所有到该来源储存设备110的数据写入命令。取决于用户的需求，数据移动服务单元150在步骤S06后指示代理模块释放所有数据写入命令给目标储存设备120或来源储存设备110。最好该预设值为任何小于10的自然数，例如5。在切换之前，所有数据写入依序完成。
[0046]如果在步骤S02到步骤S04已重复至少一次的相同前提下，位图表中1的数量小于预设值，且数据存取流量状态在设定的不久的将来里的一段时间预期是低的，以便数据移动服务单元150能计算得知快照的复制能于一服务层级协议需求的时间内完成，代理模块能通知数据移动服务单元150，关于到该来源储存设备110的新的区块写入命令。在二连续快照间改变的区块修改完成后，数据移动服务单元150进行新的区块写入命令到目标储存设备120中的对应的区块。接着，执行步骤S06。同样地，预设值为任何小于10的整数。从而，在切换之前，所有数据写入依序完成。
[0047]此外，如果服务层级协议要求较短的响应时间或服务商想加速快照复制的运作，可使用多于一个的数据移动服务单元。请见图7。一辅助数据移动服务单元151连接到系统100中。如上所述，快照能完成用于一部分的来源储存设备110，而不是整个来源储存设备110。请同时参阅图8。如果将来源储存设备110分做两部份，磁道1到磁道100及磁道101到磁道200。目标储存设备120也分做两部份，磁道1到磁道100及磁道101到磁道200。数据移动服务单元150负责复制或移动来源储存设备110磁道1到磁道100区块中的源数据到目标储存设备120的磁道1到磁道100。辅助数据移动服务单元151负责复制或移动来源储存设备110磁道101到磁道200区块中的源数据到目标储存设备1 20的磁道101到磁道200。传统上，来源储存设备110的磁道1到磁道100定义为一逻辑单元号码设备，来源储存设备110的磁道101到磁道200定义为另一逻辑单元号码设备。从而，本发明的应用不限于二实体储存设备间的数据复制或数据移动。逻辑储存设备也能应用的。
[0048]依照上述的实施例，应注意的是如果服务器130在代理模块与路径输入输出模块安装前，已具有该些模块的某些功能，这些功能应被保留而其它服务器130没有的功能则由代理模块与路径输入输出模块来实现。例如，路径输入输出模块能利用服务器130操作系统中现有的路径输入输出组件，它仅提供供数据移动或复制服务所需的修改及插入功能。同样地，如果服务器130或来源与目标储存设备的操作系统具有相近的复制服务，数据移动服务单元150将利用这本机上的数据复制服务。此外，基于服务商所订的定义策略，在预期低存取的时间内，可以达成积极的快照复制或最终切换。换句话说，定义策略是一种控制方式，决定数据复制或移动能多有效地完成。数据移动服务单元150在存取量低时，能进一步获得来源储存设备110与目标储存设备120间的快照复制速度基准。该基准能被送到流量模型单元140以创建行动时间表，并计算每一快照复制的预期完成时间。
[0049]虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，作些许的更动与润饰，都将落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，包含: 一来源储存设备，包含一源数据； 一目标储存设备； 一服务器，用以存取在该来源储存设备中的源数据与储存于该目标储存设备中的任何数据，该服务器安装有一代理模块与一路径输入输出模块，其中该代理模块持续搜集一性能参数值，该性能参数值表达服务器对源数据的存取状态，并在该来源储存设备快照之后，记录来源储存设备中改变的区块到一位图表中，该位图表由该路径输入输出模块所产生；该路径输入输出模块与链接到该服务器的来源储存设备的储存设备名称脱钩，并耦接至该目标储存设备的储存设备名称，以便达成该服务器连接路径，从来源储存设备到目标储存设备的切换； 一流量模型单元，接收该性能参数值，并能依照该接收的性能参数值，在未来一特定时间点提供一数据存取流量状态，以依照一定义策略与该数据存取流量状态，提供一行动时间表；及 至少一数据移动服务单元，用以快照一部分或整个来源储存设备、复制该部分或整个来源储存设备的一快照到该目标储存设备，及依照该行动时间表，将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备中的复制的快照，并控制该代理模块的运作； 其中该代理模块与该流量模型单元与至少一数据移动服务单元通讯；该位图表对来源储存设备中的每一区块包含值为0或1的一位；0代表对应区块中没有改变而1代表二连续快照间对应区块中内容有改变；当该位图表中1的数量小于或等于一预设值时，执行切换。2.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该来源储存设备为硬盘、固态硬盘、随机存取内存，或前述装置的组合，或为逻辑单元号码设备，或为一对象储存数据。3.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该目标储存设备为硬盘、固态硬盘、随机存取内存，或前述装置的混合，或为逻辑单元号码设备，或为一对象储存数据。4.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该代理模块为软件、硬件或韧体。5.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该路径输入输出模块为软件、硬件或韧体。6.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该性能参数为每秒输入输出操作次数、延迟时间，及/或流通量。7.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该行动时间表指定快照该部分或整个来源储存设备的时间、复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备、将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备中的复制的快照，及当该来源储存设备不会有或有少量数据存取时，执行切换。8.如权利要求7所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该少量数据存取的情况定义于一服务层级协议、一服务质量需求，或基于该来源储存设备或目标储存设备规范的定义策略中。9.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该定义策略定义一迟滞时间，一旦该行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，停止复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备，及将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，停止修改到该目标储存设备中的复制的快照。10.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该定义策略定义一等待时间，一旦该行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，重试复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备，或将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，重试修改到该目标储存设备中的复制的快照。11.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该储存设备名称包含该来源储存设备或目标储存设备的型号名称、型号，及/或序号。12.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，用以运作该系统的一程序包含步骤: A.该流量模型单元提供该行动时间表； B.该数据移动服务单元指示该来源储存设备快照一部分或整个来源储存设备，及该代理模块纪录该来源储存设备中改变的区块到该位图表中，该位图表初始时皆为0 ; C.该数据移动服务单元依照该行动时间表，依序复制该快照到目标储存设备中相同的区块； D.该数据移动服务单元将该部分或整个来源储存设备快照的改变，修改到目标储存设备中的复制的快照； E.重复步骤B至步骤D，直到位图表中1的数量小于或等于该预设值；及 F.该数据移动服务单元由该来源储存设备至该目标储存设备，执行该服务器连接路径的切换，及/或重新连接至该来源储存设备。13.如权利要求12所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该预设值为0。14.如权利要求12所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该程序包含一步骤B1于步骤B与步骤C间，及一步骤G于步骤F之后:B1.如果步骤B到步骤D已被重复至少一次、位图表中1的数量小于该该预设值，且该数据存取流量状态预期在设定的一时间段内是低的，以便该数据移动服务单元计算得知快照的复制能于一服务层级协议需求的时间内完成，该数据移动服务单元发动该代理模块以保留所有到该来源储存设备的数据写入命令；及 G.该数据移动服务单元指示该代理模块释放所有数据写入给该目标储存设备及/或该来源储存设备。15.如权利要求14所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该预设值为任何小于10的自然数。16.如权利要求12所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该程序包含一步骤B2于步骤B与步骤C间，及一步骤E1于步骤E与步骤F间: B2.如果步骤B到步骤D已被重复至少一次，位图表中1的数量小于该预设值，且该数据存取流量状态预期在设定的一时间段内是低的，以便该数据移动服务单元计算得知快照的复制能于一服务层级协议需求的时间内完成，该代理模块通知该数据移动服务单元关于到该来源储存设备的新的区块写入命令；及 E1.该数据移动服务单元执行该新的区块写入命令到目标储存设备中对应的区块。17.如权利要求16所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该预设值为任何小于10的自然数。
【专利摘要】本发明公开一种用于达成无干扰性数据重构的系统。该系统包括一来源储存设备、一目标储存设备、一服务器、一流量模型单元及至少一数据移动服务单元。借由流量模型单元的协助，能预测一段时间内会有低量的存取需求，数据重构(复制或移动)便能在该段时间内进行。从而，数据重构能在系统所提供的服务没有受到干扰及中断下完成，即达成无干扰性数据重构。
【IPC分类】G06F3/06
【公开号】CN105487810
【申请号】CN201410477631
【发明人】陈文贤, 陈声威, 吴·伯纳德·杰
【申请人】先智云端数据股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月18日
【技术领域】
[0001]本发明关于一种用于达成数据重构的系统，特别是关于一种供云端主机，用于达成无干扰性数据重构的系统。当该系统运行时，该主机能平顺的运转，而存取的数据已由一储存装置被复制或移动至另一储存装置中。
【背景技术】
[0002]对云端服务而言，通常需要有几个重要的组件，例如，一个应用服务器(主机)，及许多的储存设备来运作。该储存设备可包含一些硬盘并形成一磁盘阵列，一些逻辑单元号码设备被指定于磁盘阵列中，或该储存设备可包含一些硬盘及储存许多对象储存数据。为了防止该储存设备老化及部分毁损、为了更好的性能而升级为更快的储存设备，或为了成本因素而降级成多个更符合成本效益的储存设备，在一段时间使用后，一储存设备(或逻辑单元号码设备)中的储存数据应被复制或移动到另一个储存设备(或逻辑单元号码设备)中。数据的重建可以是一种数据备份和资料迁移的方法，该些储存设备可散置于不同的位置。数据传输可经由局域网络或广域网来达成。
[0003]传统上，有三种方法用来实现数据复制或移动(重建)，即脱机方法、镜像方法与双写入及快照影像复制方法。对于脱机方法，请参阅图1。三个步骤应用于脱机方法中。步骤1，一应用服务器1存取一来源储存设备2中的数据，这存取运作由使用者提出。在步骤2中，一数据复制服务器4负责数据重构，由来源储存设备2到一目标储存设备3中。同时，应用服务器1关闭不提供服务。当目标储存设备3中的数据重构完成于步骤3时，应用服务器1开机并链接到目标储存设备3。从而，应用服务器1提供的服务能继续下去。虽然脱机方法能简单地实现数据重构，但它具有服务中断的问题。对繁忙的云端服务来说是不能接受的。
[0004]镜像方法说明于图2中，也包含三个主要步骤。步骤1描述一应用服务器1连结并存取一来源储存设备2，而该来源储存设备2中的数据即将重建于一目标储存设备3中。在步骤2，来源储存设备2开始镜像服务并复制其包含的数据到目标储存设备3中。在步骤2完成后，来源储存设备2与目标储存设备3交换角色，应用服务器1链接并存取目标储存设备3 (现在，它变成了来源储存设备)如图2的步骤3所示。
[0005]不同于脱机方法，镜像方法中使用的储存设备必须由相同的供货商所提供，或由单一储存的虚拟机监视器(Hypervisor)运行所提供。镜像功能必须同时为所有储存设备所具备。如果目标储存设备3的效率比来源储存设备2的效率差，应用服务器1将面临服务中断。同时，额外的储存设备镜像同步将影响来源储存设备2的效能。最重要的是，应用服务器1需要重开机以切换来源储存设备的识别特性为目标储存设备的识别特性，这又造成了另一种干扰。
[0006]双写入及快照影像复制方法说明于图3中。一外接频内数据移动服务单元9链接到一应用服务器8、一来源储存设备10及一目标储存设备11。需要一个计划内停机时间，以用于实现数据移动服务单元9的频内基础设施。数据移动服务单元9发出一快照命令给来源储存设备10，并开始复制快照影像至目标储存设备11中。“双写入”因在快照时间点后，数据移动服务单元9执行所有写入命令到来源储存设备10与目标储存设备11中。最终，当快照影像复制完成且所有新的写入都完成时，来源储存设备10与目标储存设备11交换角色。
[0007]除了该频内基础设施造成数据重构时服务受到干扰或中断的瓶颈，因为来源储存设备10需要同时进行读写运作一段时间，直到快照影像复制及新写入命令运作两者皆完成，双写入及快照影像复制方法也使得应用服务器8面临服务中断。故双写入及快照影像复制方法仍不便于数据复制或移动。
[0008]因此，一种用于达成无干扰性数据重构的系统，特别是应用于云端服务的服务器的储存设备，极为所需。
【发明内容】
[0009]本段文字提取和编译本发明的某些特点。其他特点将被揭露于后续段落中。其目的在涵盖附加的申请专利范围的精神和范围中，各式的修改和类似的排列。
[0010]如上所述，现有用于数据移动或复制的系统是具干扰性的，因此需要一种用于达成无干扰性数据重构的系统。依照本发明的一种态样，一种用于达成无干扰性数据重构的系统包含:一来源储存设备，包含一源数据；一目标储存设备；一服务器，用以存取在该来源储存设备中的源数据与储存于该目标储存设备中的任何数据，该服务器安装有一代理模块与一路径输入输出模块，其中该代理模块持续搜集一性能参数值，该性能参数值表达服务器对源数据存取状态，并在该来源储存设备快照之后，记录来源储存设备中改变的区块到一位图表中，该位图表由该路径输入输出模块所产生；该路径输入输出模块与链接到该服务器的来源储存设备的储存设备名称脱钩，并耦接至该目标储存设备的储存设备名称，以便达成该服务器连接路径，从来源储存设备到目标储存设备的切换；一流量模型单元，接收该性能参数值，并能依照该接收的性能参数值，在未来一特定时间点提供一数据存取流量状态，以依照一定义策略与该数据存取流量状态，提供一行动时间表；及至少一数据移动服务单元，用以快照一部分或整个来源储存设备、复制该部分或整个来源储存设备的一快照到该目标储存设备，及依照该行动时间表，将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备中的复制的快照，并控制该代理模块的运作。
[0011]该代理模块与该流量模型单元与至少一数据移动服务单元通讯；该位图表对来源储存设备中的每一区块包含值为0或1的一位；0代表对应区块中没有改变而1代表二连续快照间对应区块中内容有改变；当该位图表中1的数量小于或等于一预设值时，执行切换。
[0012]依照本案构想，该来源储存设备为硬盘、固态硬盘、随机存取内存，或前述装置的组合，或为逻辑单元号码设备，或为一对象储存数据。同样地，该目标储存设备为硬盘、固态硬盘、随机存取内存，或前述装置的组合，或为逻辑单元号码设备，或为一对象储存数据。
[0013]该代理模块为软件、硬件或韧体。同样地，该路径输入输出模块为软件、硬件或韧体(韧体，是内建了程序代码的硬件装置)。
[0014]依照本发明，该性能参数为每秒输入输出操作次数、延迟时间，及/或流通量。该行动时间表指定快照该部分或整个来源储存设备的时间、复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备、将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备中的复制的快照，及当该来源储存设备不会有或有少量数据存取时，执行切换。该少量数据存取的情况定义于一服务层级协议、一服务质量需求，或基于该来源储存设备或目标储存设备规范的定义策略中。
[0015]该定义策略定义一迟滞时间，一旦该行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，停止复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备，及将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，停止修改到该目标储存设备中的复制的快照。该定义策略也可定义一等待时间，但该行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，重试复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备，或将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，重试修改到该目标储存设备中的复制的快照。该储存设备名称包含该来源储存设备或目标储存设备的型号名称、型号，及/或序号。
[0016]为了运作该系统的一程序包含步骤:A.该流量模型单元提供该行动时间表；B.该数据移动服务单元指示该来源储存设备快照一部分或整个来源储存设备，且该代理模块纪录该来源储存设备中改变的区块到该位图表中，该位图表初始时皆为0 ;c.该数据移动服务单元依照该行动时间表，依序复制该快照到目标储存设备中相同的区块；D.该数据移动服务单元将该部分或整个来源储存设备快照的改变，修改到目标储存设备中的复制的快照；E.重复步骤B至步骤D，直到位图表中1的数量小于或等于该预设值；及^该数据移动服务单元由该来源储存设备至该目标储存设备，执行该服务器连接路径的切换，及/或依照使用者需求，重新连接至该来源储存设备。此处，预设值为0。
[0017]上述的程序进一步包括一步骤B1于步骤B与步骤C间，及一步骤G于步骤F之后:B1.如果步骤B到步骤D已被重复至少一次、位图表中1的数量小于该预设值，且该数据存取流量状态预期在设定的一时间段内是低的，以便该数据移动服务单元计算得知快照的复制能于一服务层 级协议需求的时间内完成，该数据移动服务单元发动该代理模块以保留所有到该来源储存设备的数据写入命令；及6.该数据移动服务单元指示该代理模块释放所有数据写入给该目标储存设备及/或该来源储存设备。
[0018]该程序能进一步包含一步骤B2于步骤B与步骤C间，及一步骤E1于步骤E与步骤F间:B2.如果步骤B到步骤D已被重复至少一次，位图表中1的数量小于该预设值，且该数据存取流量状态预期在设定的一时间段内是低的，以便该数据移动服务单元计算得知快照的复制能于一服务层级协议需求的时间内完成，该代理模块通知该数据移动服务单元关于到该来源储存设备的新的区块写入命令；&E1.该数据移动服务单元执行该新的区块写入命令到目标储存设备中对应的区块。该预设值可为任何小于10的自然数。
[0019]借由流量模型单元的协助，能预测一段时间内会有低量的存取需求，数据重构(复制或移动)便能在该段时间内进行。从而，数据重构能在系统所提供的服务没有受到干扰及中断下完成，即称之为达成无干扰性数据重构。同时，无论该来源储存设备或目标储存设备是出自同样或不同的制造商，或储存设备是实体设备或逻辑单元号码设备，甚或是对象储存数据，本系统皆能应用。
【附图说明】
[0020]图1显示由一脱机方法运作的一系统；
[0021]图2显示由一镜像方法运作的一系统；
[0022]图3显示由一双写入及快照影像复制方法运作的一系统；
[0023]图4显示依照本发明的一实施例的一种用于达成无干扰性数据重构的系统；
[0024]图5说明使用于本发明的一实施例中的一位图表；
[0025]图6为用于运作该系统的程序的流程图；
[0026]图7显示依照本发明的另一实施例的用于达成无干扰性资料重建的系统；
[0027]图8说明如何于一来源储存设备及一目标储存设备间复制数据。
[0028]附图标记说明:1_应用服务器；2_来源储存设备；3_目标储存设备；4_数据复制服务器；8_应用服务器；9_数据移动服务单元；10_来源储存设备；11_目标储存设备；100-系统；110_来源储存设备；120-目标储存设备；130_服务器；140_流量模型单元；150-数据移动服务单元；151_辅助数据移动服务单元。
【具体实施方式】
[0029]本发明将借由参照下列的实施例而更具体地描述。
[0030]请参阅图4至图6，本发明的一实施例揭露于此。能达成无干扰性数据重构的一系统100显示于图4中。名词〃重建〃意味一储存设备内的数据可被复制或移动到另一储存设备中。如果数据是移动到另一储存设备，在重建完成后，原始来源储存设备中的数据将不会被存取或使用。数据重构可以是无干扰性地完成，以便存取该原始储存设备的一或多个服务器将不会中断运作，其提供的服务可以保持不变。依照本发明，系统100至少包含一来源储存设备110、一目标储存设备120、一服务器130、一流量模型单元140及一数据移动服务单元150。上述设备的功能和操作过程将在下文中详细地说明。
[0031]使用于本实施例中的来源储存设备110与目标储存设备120都是硬盘。来源储存设备110与目标储存设备120的特性，诸如容量、转速、功耗等，可以是相同、部分相同或完全不同。也就是说，该二储存设备可以来自相同或者是不同的制造商，而不像镜像方法要求两个储存设备必须具备一致的规格。实施时，来源储存设备110或目标储存设备120可以是固态硬盘、随机存取内存，或硬盘、固态硬盘与随机存取内存其中至少二个的组合组成。来源储存设备110或目标储存设备120也能是逻辑单元号码设备，或用于数据储存目的的对象储存数据。
[0032]来源储存设备110与目标储存设备120中实体储存设备的数量并不限定于一个。例如在另一个实施例中，来源储存设备110可包含数个硬盘，该些硬盘形成了一磁盘阵列，而目标储存设备120仍是一个硬盘，具有等同于该磁盘阵列的储存设备容量。来源储存设备110可包含许多的数据或档案，等待复制或移动。为了对本发明有完整的理解，仅将一源数据储存于来源储存设备110中，用于说明。
[0033]服务器130被用来存取来源储存设备110中的源数据。因此，服务器130能提供一特定服务，例如，音乐串流。服务器130也能存取储存于该目标储存设备中的任何数据120。但是应当强调的是，在这实施例中，服务器130与来源储存设备110间的连结，或服务器130与目标储存设备120间的连结可以是直接链接、经由区域网络连接，或经由广域网，诸如因特网，所连接。服务器130可提供该服务给局域网络或广域网上有限的使用群。月艮务器130已装设了一代理模块与一路径输入输出模块(未绘7K )。该代理模块或路径输入输出模块可以软件、硬件或韧体形态存在，而执行其功能。在本实施例中，代理模块与路径输入输出模块都是安装于服务器130上的软件。
[0034]关于功能，代理模块能持续搜集一性能参数值，该性能参数值表达服务器130对源数据的存取状态。此处，性能参数是每秒输入输出操作次数。这些用户存取的历史数据将通过服务器130，被发送到流量模型单元140中做进一步分析。还有其它可获得的性能参数用于数据存取分析，例如，延迟时间及/或流通量可以被使用。只要该数值可以被流量模型单元140所接受，本发明并不限制搜集特定的性能参数值，这点将会详述于后。代理模块能在该来源储存设备110快照之后，记录来源储存设备110中改变的区块到一位图表中，该位图表由该路径输入输出模块所产生。因为系统100被用来进行数据复制与移动，快照是主要用于达成该目标的方法，代理模块使用的位图表储存于服务器130中。如何追踪与控制来源储存设备110快照与目标储存设备120复制快照间，因为快照后写入命令而产生的差异是很重要的。
[0035]请参阅图5。对来源储存设备110中每一区块，位图表包含值为0或1的一位。0代表对应区块中没有改变而1代表二连续快照间对应区块中内容有改变。例如，当快照发生于T0时，因为数据结构没有变动，位图表数组中所有对应该24区块的值都是0。实际上，该数据结构仅包含源数据。该源数据还未被覆写，故快照不变。当时间来到T1，执行了另一个快照。此时发现源数据已被覆写，某些区块改变了。有4个改变的区块，改变部分为CO —C1、R0 —R1、S0 —S1，及Z0 —Z1。数组中对应的位变为1，而其它位仍是0。当时间来到T2，来源储存设备进行第三次快照。源数据又被覆写一次，且仍有某些区块被改变。T1与T2间的改变为F0 — F2及R1 — R2。很明显区块R2改变两次而区块F2仅改变一次。然而，无论因为写入命令造成多少次的区块改变，相对应的位皆将由0变成1。最终，于T3时，连续快照间没有任何改变，位图表所有的位都又恢复0。此即位图表运作的方式。
[0036]路径输入输出模块与链接到服务器130的来源储存设备110的储存设备名称脱钩，并耦接至该目标储存设备120的储存设备名称。路径输入输出模块这样运作以便达成服务器130连接路径，从来源储存设备110到目标储存设备120的切换。路径输入输出模块控制服务器130存取的路径。储存设备名称包含来源储存设备110或目标储存设备120的型号名称、型号，及/或序号，它能包含关于来源储存设备110或目标储存设备120规格的其它信息。当路径输入输出模块将来源储存设备110的储存设备名称脱钩时，服务器130不能与来源储存设备110连接及对其进行存取。当路径输入输出模块耦接至目标储存设备120的储存设备名称时，服务器130连接至目标储存设备120，两者之间的存取是可行的。在脱钩与耦接的动作之后，路径输入输出模块切换服务器130的存取路径。
[0037]流量模型单元140能从代理模块接收每秒输入输出操作次数(性能参数)的值，它能依照该接收的每秒输入输出操作次数值，提供在未来一特定时间点一数据存取流量状态。该流量状态是一种实体数据，证实服务器130是如何存取来源储存设备110。例如，该流量状态可以是5分钟后任何时间的每秒输入输出操作次数。然而，流量状态必须由过去历史中累积的每秒输入输出操作次数搜集得来，并且经过分析。提供这样服务的任何适合的方法、算法或模块都可以应用的，最好使用由相同发明人于美国专利申请案第14/290，533号中所提供的一种储存流量模型，可由该申请案获得相同技术的共同参考。因此，流量模型单元 140能依照一定义策略与数据存取流量状态，提供一行动时间表。
[0038]此处，行动时间表是一组的指令，用来在最佳的时间点操作系统100。例如，行动时间表指定快照该部分或整个来源储存设备110、复制该部分或整个来源储存设备110的快照到目标储存设备120、将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备110的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备120中的复制的快照，及当该来源储存设备120不会有或有少量数据存取时，执行切换的时间。前述少量数据存取的情况定义于一服务层级协议、一服务质量需求，或基于该来源储存设备110或目标储存设备120规范的定义策略中。需要强调的是整个行动时间表是基于未来流量状态的预估之上，行动时间表会由定义策略修改，并当未预期的状况发生时，再进行评估。
[0039]定义策略不同于服务层级协议或服务质量需求，后二者在系统100上线前由系统100的制造商与拥有该系统100的服务提供商签署且同意。定义策略设定详细的系统100的运作，以针对服务层级协议或服务质量需求，实现服务内容。特别是定义策略定义了一迟滞时间，一旦行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，停止复制该部分或整个来源储存设备110的快照到该目标储存设备120，及将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备110的一新快照中的改变，停止修改到该目标储存设备120中的复制的快照。例如，如果该服务层级协议要求服务器130响应一使用者需求不得超过2秒，当快照复制的时间超过5秒的迟滞时间，而在此情况下可能会导致响应时间比2秒来得长，那整个复制运作就停止。快照的复制将被延后30秒，或直到服务器130的存取预期低于某一每秒输入输出操作次数，比如10，000Mb/s，而这不会延迟快照复制的运作。在另一例子中，如果在二快照间有某些需要被一些接收写入命令更新的区块，定义策略将要求最短时间，t匕如3秒，来处理该行动，以免服务层级协议或服务质量需求中的要求不能被满足。"5秒"的迟滞时间、〃30秒〃的等待，及〃3秒〃的最短时间是定义策略的某些态样。在数据复制或移动服务完成前，来源储存设备110的快照可能有很多次，定义策略对每一次而言都适用。
[0040]由上述说明可知，定义策略也定义一等待时间，一旦该行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，重试复制该部分或整个来源储存设备110的快照到该目标储存设备120，或将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备110的一新快照中的改变，重试修改到该目标储存设备120中的复制的快照。例如，〃30秒〃的等待。
[0041]数据移动服务单元150能存取来源储存设备110与目标储存设备120，及与服务器130和流量模型单元140通讯，因此它负责快照一部分或整个来源储存设备110，快照一部分或整个来源储存设备110、复制该部分或整个来源储存设备110的快照到该目标储存设备120，及依照该行动时间表，将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备110的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备120中的复制的快照。它也能控制该代理模块的运作。要注意的是控制功能能完成是因为代理模块能与流量模型单元140及数据移动服务单元150通讯之故。从另外一个观点看来，代理模块是服务器130的窗口，用来接收来自数据移动服务单元150的控制指令。对负载分布与平衡而言，系统中可以有超过一个以上的数据移动服务单元150，这将在之后另一实施例中详细说明。
[0042]现在，操作系统100的程序说明如下。该程序包括几个步骤，请参阅图6，图6是该程序的流程图。在数据移动前，流量模型单元140持续搜集每秒输入输出操作次数值，该值表达服务器130对源数据的存取状态。基于该搜集的值，流量模型单元140能提供行动时间表(步骤SOI)。当数据移动服务开始时，数据移动服务单元150指示来源储存设备110去快照整个来源储存设备110，它也指示代理模块去纪录来源储存设备110中改变的区块到服务器130中的位图表(步骤S02)。如上所述，因在二快照间到来源储存设备110的写入命令而造成区块改变，位图表包含的所有位都是0，以对应初始阶段所有的区块。当数据移动服务单元150确认一快照产生了，它就依照行动时间表，将该快照依序复制到目标储存设备120中相同的区块上(步骤S03)。在步骤S03中，数据移动服务单元150将遵循来自流量模型单元140的行动时间表，以在来源储存设备110预期无存取或低存取情况当下，执行快照复制。从而，由服务器130存取所造成的服务中断可以避免。因为快照复制持续进行，仅某些因写入命令导致改变的区块，在目标储存设备120中整个复制的快照鲜少全部写入。移动服务单元150仅修改整个来源储存设备110快照的改变部分，到目标储存设备120中复制的快照(步骤S04)。如图5所示，改变区块的数量可能在下一个快照中减少。借重复步骤S02到步骤S04，可以达成快照复制时间上的收敛。这些步骤的重复将持续，直到位图表中1的数量小于或等于该预设值(步骤S05)。最好，该预设值是0，这意味在来源储存设备110连续快照间没有区块改变。接着，数据移动服务单元150进行服务器130连接路径的切换，从来源储存设备110到目标储存设备120，或重新连接至该来源储存设备110(步骤S06)，何种做法，取决于使用者的需求。
[0043]详细地说，步骤S06包含一切换的子步骤，该子步骤停止服务器130与来源储存设备110间的输出输入。在切换后，数据移动服务单元150将经由代理模块通知路径输入输出模块，改变服务器130的连接路径，由来源储存设备110成为目标储存设备120。从而，目标储存设备120变成一新来源储存设备。或者，数据移动服务单元150将经由代理模块通知路径输入输出模块，重新连接服务器130的路径到来源储存设备110，何种做法，取决于使用者的需求。至于切换的时间点，对来源储存设备110与目标储存设备120来说都相同。在数据复制过程中，当存取量大时，因为有流量模型单元140，服务器130不用进行复制快照与切换，服务器130提供的服务不受影响，可达成无干扰性数据重构(复制或移动)。
[0044]对以上的说明，很明显地，用于切换的方法是等待二个连续快照间没有区块改变。正如人们所知，连续二快照没有写入命令的情况纯属理想。因此，需要一个更切实际的切换方法或运作程序，本发明提供其它的解决方案。
[0045]如果步骤S02到步骤S04已被执行至少一次，位图表中1的数量小于预设值，且数据存取流量状态在设定的不久的将来里的一时间段预期是低的，以便数据移动服务单元150能计算得知快照的复制能于一服务层级协议需求的时间内完成，数据移动服务单元150发动代理模块，以保留所有到该来源储存设备110的数据写入命令。取决于用户的需求，数据移动服务单元150在步骤S06后指示代理模块释放所有数据写入命令给目标储存设备120或来源储存设备110。最好该预设值为任何小于10的自然数，例如5。在切换之前，所有数据写入依序完成。
[0046]如果在步骤S02到步骤S04已重复至少一次的相同前提下，位图表中1的数量小于预设值，且数据存取流量状态在设定的不久的将来里的一段时间预期是低的，以便数据移动服务单元150能计算得知快照的复制能于一服务层级协议需求的时间内完成，代理模块能通知数据移动服务单元150，关于到该来源储存设备110的新的区块写入命令。在二连续快照间改变的区块修改完成后，数据移动服务单元150进行新的区块写入命令到目标储存设备120中的对应的区块。接着，执行步骤S06。同样地，预设值为任何小于10的整数。从而，在切换之前，所有数据写入依序完成。
[0047]此外，如果服务层级协议要求较短的响应时间或服务商想加速快照复制的运作，可使用多于一个的数据移动服务单元。请见图7。一辅助数据移动服务单元151连接到系统100中。如上所述，快照能完成用于一部分的来源储存设备110，而不是整个来源储存设备110。请同时参阅图8。如果将来源储存设备110分做两部份，磁道1到磁道100及磁道101到磁道200。目标储存设备120也分做两部份，磁道1到磁道100及磁道101到磁道200。数据移动服务单元150负责复制或移动来源储存设备110磁道1到磁道100区块中的源数据到目标储存设备120的磁道1到磁道100。辅助数据移动服务单元151负责复制或移动来源储存设备110磁道101到磁道200区块中的源数据到目标储存设备1 20的磁道101到磁道200。传统上，来源储存设备110的磁道1到磁道100定义为一逻辑单元号码设备，来源储存设备110的磁道101到磁道200定义为另一逻辑单元号码设备。从而，本发明的应用不限于二实体储存设备间的数据复制或数据移动。逻辑储存设备也能应用的。
[0048]依照上述的实施例，应注意的是如果服务器130在代理模块与路径输入输出模块安装前，已具有该些模块的某些功能，这些功能应被保留而其它服务器130没有的功能则由代理模块与路径输入输出模块来实现。例如，路径输入输出模块能利用服务器130操作系统中现有的路径输入输出组件，它仅提供供数据移动或复制服务所需的修改及插入功能。同样地，如果服务器130或来源与目标储存设备的操作系统具有相近的复制服务，数据移动服务单元150将利用这本机上的数据复制服务。此外，基于服务商所订的定义策略，在预期低存取的时间内，可以达成积极的快照复制或最终切换。换句话说，定义策略是一种控制方式，决定数据复制或移动能多有效地完成。数据移动服务单元150在存取量低时，能进一步获得来源储存设备110与目标储存设备120间的快照复制速度基准。该基准能被送到流量模型单元140以创建行动时间表，并计算每一快照复制的预期完成时间。
[0049]虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，作些许的更动与润饰，都将落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，包含: 一来源储存设备，包含一源数据； 一目标储存设备； 一服务器，用以存取在该来源储存设备中的源数据与储存于该目标储存设备中的任何数据，该服务器安装有一代理模块与一路径输入输出模块，其中该代理模块持续搜集一性能参数值，该性能参数值表达服务器对源数据的存取状态，并在该来源储存设备快照之后，记录来源储存设备中改变的区块到一位图表中，该位图表由该路径输入输出模块所产生；该路径输入输出模块与链接到该服务器的来源储存设备的储存设备名称脱钩，并耦接至该目标储存设备的储存设备名称，以便达成该服务器连接路径，从来源储存设备到目标储存设备的切换； 一流量模型单元，接收该性能参数值，并能依照该接收的性能参数值，在未来一特定时间点提供一数据存取流量状态，以依照一定义策略与该数据存取流量状态，提供一行动时间表；及 至少一数据移动服务单元，用以快照一部分或整个来源储存设备、复制该部分或整个来源储存设备的一快照到该目标储存设备，及依照该行动时间表，将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备中的复制的快照，并控制该代理模块的运作； 其中该代理模块与该流量模型单元与至少一数据移动服务单元通讯；该位图表对来源储存设备中的每一区块包含值为0或1的一位；0代表对应区块中没有改变而1代表二连续快照间对应区块中内容有改变；当该位图表中1的数量小于或等于一预设值时，执行切换。2.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该来源储存设备为硬盘、固态硬盘、随机存取内存，或前述装置的组合，或为逻辑单元号码设备，或为一对象储存数据。3.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该目标储存设备为硬盘、固态硬盘、随机存取内存，或前述装置的混合，或为逻辑单元号码设备，或为一对象储存数据。4.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该代理模块为软件、硬件或韧体。5.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该路径输入输出模块为软件、硬件或韧体。6.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该性能参数为每秒输入输出操作次数、延迟时间，及/或流通量。7.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该行动时间表指定快照该部分或整个来源储存设备的时间、复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备、将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，修改到该目标储存设备中的复制的快照，及当该来源储存设备不会有或有少量数据存取时，执行切换。8.如权利要求7所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该少量数据存取的情况定义于一服务层级协议、一服务质量需求，或基于该来源储存设备或目标储存设备规范的定义策略中。9.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该定义策略定义一迟滞时间，一旦该行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，停止复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备，及将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，停止修改到该目标储存设备中的复制的快照。10.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该定义策略定义一等待时间，一旦该行动无法满足一服务层级协议或一服务质量需求中的需求时，重试复制该部分或整个来源储存设备的快照到该目标储存设备，或将相较于前一次快照，该部分或整个来源储存设备的一新快照中的改变，重试修改到该目标储存设备中的复制的快照。11.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该储存设备名称包含该来源储存设备或目标储存设备的型号名称、型号，及/或序号。12.如权利要求1所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，用以运作该系统的一程序包含步骤: A.该流量模型单元提供该行动时间表； B.该数据移动服务单元指示该来源储存设备快照一部分或整个来源储存设备，及该代理模块纪录该来源储存设备中改变的区块到该位图表中，该位图表初始时皆为0 ; C.该数据移动服务单元依照该行动时间表，依序复制该快照到目标储存设备中相同的区块； D.该数据移动服务单元将该部分或整个来源储存设备快照的改变，修改到目标储存设备中的复制的快照； E.重复步骤B至步骤D，直到位图表中1的数量小于或等于该预设值；及 F.该数据移动服务单元由该来源储存设备至该目标储存设备，执行该服务器连接路径的切换，及/或重新连接至该来源储存设备。13.如权利要求12所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该预设值为0。14.如权利要求12所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该程序包含一步骤B1于步骤B与步骤C间，及一步骤G于步骤F之后:B1.如果步骤B到步骤D已被重复至少一次、位图表中1的数量小于该该预设值，且该数据存取流量状态预期在设定的一时间段内是低的，以便该数据移动服务单元计算得知快照的复制能于一服务层级协议需求的时间内完成，该数据移动服务单元发动该代理模块以保留所有到该来源储存设备的数据写入命令；及 G.该数据移动服务单元指示该代理模块释放所有数据写入给该目标储存设备及/或该来源储存设备。15.如权利要求14所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该预设值为任何小于10的自然数。16.如权利要求12所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该程序包含一步骤B2于步骤B与步骤C间，及一步骤E1于步骤E与步骤F间: B2.如果步骤B到步骤D已被重复至少一次，位图表中1的数量小于该预设值，且该数据存取流量状态预期在设定的一时间段内是低的，以便该数据移动服务单元计算得知快照的复制能于一服务层级协议需求的时间内完成，该代理模块通知该数据移动服务单元关于到该来源储存设备的新的区块写入命令；及 E1.该数据移动服务单元执行该新的区块写入命令到目标储存设备中对应的区块。17.如权利要求16所述的用于达成无干扰性数据重构的系统，其特征在于，该预设值为任何小于10的自然数。
【专利摘要】本发明公开一种用于达成无干扰性数据重构的系统。该系统包括一来源储存设备、一目标储存设备、一服务器、一流量模型单元及至少一数据移动服务单元。借由流量模型单元的协助，能预测一段时间内会有低量的存取需求，数据重构(复制或移动)便能在该段时间内进行。从而，数据重构能在系统所提供的服务没有受到干扰及中断下完成，即达成无干扰性数据重构。
【IPC分类】G06F3/06
【公开号】CN105487810
【申请号】CN201410477631
【发明人】陈文贤, 陈声威, 吴·伯纳德·杰
【申请人】先智云端数据股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月18日
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