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基于自動精簡配置的資源分配方法及裝置.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410096440.1

申請日:

2014.03.14

公開號:

CN104915146A

公開日:

2015.09.16

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):G06F 3/06申請公布日:20150916|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 3/06申請日:20140314|||公開
IPC分類號: G06F3/06 主分類號: G06F3/06
申請人: 中興通訊股份有限公司
發明人: 劉卯銀
地址: 518057廣東省深圳市南山區科技南路55號
優先權:
專利代理機構: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240 代理人: 余剛; 梁麗超
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410096440.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.12.04|||2016.06.22|||2015.09.16

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種基于自動精簡配置的資源分配方法及裝置。其中,該方法包括:確定精簡卷中對應于當前輸入輸出I/O的空間未分配物理資源;在精簡卷所屬的精簡資源池的物理資源已經分配完畢或達到閾值的情況下,將當前資源分配粒度切換成新資源分配粒度,其中,新資源分配粒度小于當前資源分配粒度;使用新資源分配粒度為對應于當前I/O的空間分配物理資源。通過本發明,可以有效平衡自動精簡卷的空間利用率與I/O性能之間的矛盾。

權利要求書

權利要求書
1.  一種基于自動精簡配置的資源分配方法,其特征在于,包括:
確定精簡卷中對應于當前輸入輸出I/O的空間未分配物理資源;
在所述精簡卷所屬的精簡資源池的物理資源已經分配完畢或達到閾值的情況下,將當前資源分配粒度切換成新資源分配粒度,其中,所述新資源分配粒度小于所述當前資源分配粒度;
使用所述新資源分配粒度為所述對應于當前I/O的空間分配物理資源。

2.  根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述當前資源分配粒度和所述新資源分配粒度包括:多個大小不同的預先設置的資源分配粒度。

3.  根據權利要求1所述的方法,其特征在于,將當前資源分配粒度切換成新資源分配粒度,包括:
將所述精簡資源池的物理資源塊按照從第一分配位圖顯示切換到按照第二分配位圖顯示,并將所述第二分配位圖中對應于所述第一分配位圖的物理資源塊標識為分配狀態,將其它物理資源塊標識為空閑狀態,其中,所述第一分配位圖對應于所述當前資源分配粒度,所述第二分配位圖對應于所述新資源分配粒度;
根據所述新資源分配粒度將當前物理資源映射關系更新為新物理資源映射關系,其中,所述當前物理資源映射關系和所述新物理資源映射關系是指所述精簡資源池中所有物理資源塊與所有精簡卷之間的對應關系。

4.  根據權利要求1所述的方法,其特征在于,在使用所述新資源分配粒度為所述對應于當前I/O的空間分配物理資源之后,包括:
將所述當前I/O下發到分配的物理資源上,執行當前I/O對應的寫操作。

5.  根據權利要求1所述的方法,其特征在于,在所述精簡卷所屬的精簡資源池的物理資源未分配完畢或未達到閾值的情況下,包括:
按照所述當前資源分配粒度為所述對應于當前I/O的空間分配物理資源;
將所述當前I/O下發到分配的物理資源上,執行當前I/O對應的寫操作。

6.  根據權利要求1至5中任一項所述的方法,其特征在于,在確定精簡卷中對應于當前輸入輸出I/O的空間未分配物理資源之前,包括:
當所述當前I/O到達所述精簡卷時,判斷所述對應于當前I/O的空間是否已經分配了物理資源。

7.  根據權利要求6所述的方法,其特征在于,在確定所述對應于當前I/O的空間已經分配了物理資源的情況下,包括:
將所述當前I/O下發到分配的物理資源上,執行當前I/O對應的寫操作。

8.  一種基于自動精簡配置的資源分配裝置,其特征在于,包括:
確定模塊,用于確定精簡卷中對應于當前輸入輸出I/O的空間未分配物理資源,且所述精簡卷所屬的精簡資源池的物理資源已經分配完畢或達到閾值;
切換模塊,用于將當前資源分配粒度切換成新資源分配粒度,其中,所述新資源分配粒度小于所述當前資源分配粒度;
分配模塊,用于使用所述新資源分配粒度為所述對應于當前I/O的空間分配物理資源。

9.  根據權利要求8所述的裝置,其特征在于,所述當前資源分配粒度和所述新資源分配粒度包括:多個大小不同的預先設置的資源分配粒度。

10.  根據權利要求8或9所述的裝置,其特征在于,所述切換模塊包括:
第一處理單元,用于將所述精簡資源池的物理資源塊按照從第一分配位圖顯示切換到按照第二分配位圖顯示,并將所述第二分配位圖中對應于所述第一分配位圖的物理資源塊標識為分配狀態,將其它物理資源塊標識為空閑狀態,其中,所述第一分配位圖對應于所述當前資源分配粒度,所述第二分配位圖對應于所述新資源分配粒度;
第二處理單元,用于根據所述新資源分配粒度將當前物理資源映射關系更新為新物理資源映射關系,其中,所述當前物理資源映射關系和所述新物理資源映射關系是指所述精簡資源池中所有物理資源塊與所有精簡卷之間的對應關系。

說明書

說明書基于自動精簡配置的資源分配方法及裝置
技術領域
本發明涉及通信領域,具體而言,涉及一種基于自動精簡配置的資源分配方法及裝置。
背景技術
在傳統的存儲系統中,當某項應用需要一部分存儲空間的時候,往往是預先從后端存儲系統中劃分出一部分足夠大的空間預先分配給該項應用,即使這項應用暫時不需要使用這么大的存儲空間,但由于這部分存儲空間已經被預留了出來,其它應用程序無法利用這些已經部署但閑置的存儲容量。這種分配模式一方面使閑置的存儲數量不斷增加,系統總體擁有成本升高;另一方面用戶不得不購買更大的存儲容量,才能適應環境,成本進一步加大。
自動精簡配置是一項新的容量分配的技術,不會一次性的劃分過大的空間給某項應用,而是根據該項應用實際所需要的容量,多次的少量的分配給應用程序,當該項應用所產生的數據增長,分配的容量空間已不夠的時候,系統會再次從后端存儲池中補充分配一部分存儲空間。通過自動精簡配置技術減少用戶首次購買的成本。
但是使用自動精簡配置會帶來性能的下降,一方面是因為寫前分配的動作會增大I/O(Input Output,輸入輸出)的延時,另外一方面,由于多個卷從一個資源池分配空間,必然導致精簡卷上連續的空間映射的物理空間上不連續,原本順序的I/O讀寫變成隨機,導致性能下降。
自動精簡配置使用的粒度直接決定了精簡的效果,粒度越大時,一個小的I/O就會分配一大段空間,導致精簡的效果差,而粒度越小時,寫前分配的延遲,映射表的大小,I/O特征在盤上存儲的亂序對性能的影響就會比較大。由此可見,采用一個固定的粒度很難適應業務的變化和需求。
針對相關技術中采用固定粒度進行自動精簡配置很難適應業務的變化和需求的問題,目前尚未提出有效的解決方案。
發明內容
本發明提供了一種基于自動精簡配置的資源分配方法及裝置,以至少解決上述問題。
根據本發明的一個方面,提供了一種基于自動精簡配置的資源分配方法,包括:確定精簡卷中對應于當前輸入輸出I/O的空間未分配物理資源;在精簡卷所屬的精簡資源池的物理資源已經分配完畢或達到閾值的情況下,將當前資源分配粒度切換成新資源分配粒度,其中,新資源分配粒度小于當前資源分配粒度;使用新資源分配粒度為對應于當前I/O的空間分配物理資源。
優選地,當前資源分配粒度和新資源分配粒度包括:多個大小不同的預先設置的資源分配粒度。
優選地,將當前資源分配粒度切換成新資源分配粒度,包括:將精簡資源池的物理資源塊按照從第一分配位圖顯示切換到按照第二分配位圖顯示,并將第二分配位圖中對應于第一分配位圖的物理資源塊標識為分配狀態,將其它物理資源塊標識為空閑狀態,其中,第一分配位圖對應于當前資源分配粒度,第二分配位圖對應于新資源分配粒度;根據新資源分配粒度將當前物理資源映射關系更新為新物理資源映射關系,其中,當前物理資源映射關系和新物理資源映射關系是指精簡資源池中所有物理資源塊與所有精簡卷之間的對應關系。
優選地,在使用新資源分配粒度為對應于當前I/O的空間分配物理資源之后,包括:將當前I/O下發到分配的物理資源上,執行當前I/O對應的寫操作。
優選地,在精簡卷所屬的精簡資源池的物理資源未分配完畢或未達到閾值的情況下,包括:按照當前資源分配粒度為對應于當前I/O的空間分配物理資源;將當前I/O下發到分配的物理資源上,執行當前I/O對應的寫操作。
優選地,在確定精簡卷中對應于當前輸入輸出I/O的空間未分配物理資源之前,包括:當當前I/O到達精簡卷時,判斷對應于當前I/O的空間是否已經分配了物理資源。
優選地,在確定對應于當前I/O的空間已經分配了物理資源的情況下,包括:將當前I/O下發到分配的物理資源上,執行當前I/O對應的寫操作。
根據本發明的另一方面,提供了一種基于自動精簡配置的資源分配裝置,包括:確定模塊,用于確定精簡卷中對應于當前輸入輸出I/O的空間未分配物理資源,且精簡卷所屬的精簡資源池的物理資源已經分配完畢或達到閾值;切換模塊,用于將當前資源分配粒度切換成新資源分配粒度,其中,新資源分配粒度小于當前資源分配粒度;分配模塊,用于使用新資源分配粒度為對應于當前I/O的空間分配物理資源。
優選地,當前資源分配粒度和新資源分配粒度包括:多個大小不同的預先設置的資源分配粒度。
優選地,切換模塊包括:第一處理單元,用于將精簡資源池的物理資源塊按照從第一分配位圖顯示切換到按照第二分配位圖顯示,并將第二分配位圖中對應于第一分配位圖的物理資源塊標識為分配狀態,將其它物理資源塊標識為空閑狀態,其中,第一分配位圖對應于當前資源分配粒度,第二分配位圖對應于新資源分配粒度;第二處理單元,用于根據新資源分配粒度將當前物理資源映射關系更新為新物理資源映射關系,其中,當前物理資源映射關系和新物理資源映射關系是指精簡資源池中所有物理資源塊與所有精簡卷之間的對應關系。
通過本發明,采用不斷減小資源分配粒度,并使用越來越小的資源分配粒度為分配物理資源的方式,解決了相關技術中采用固定粒度進行自動精簡配置很難適應業務的變化和需求的問題,進而達到了有效平衡了自動精簡卷的空間利用率和I/O性能之間的矛盾的效果。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解,構成本申請的一部分,本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明,并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
圖1是根據本發明實施例的基于自動精簡配置的資源分配方法流程圖;
圖2是根據本發明實施例的基于自動精簡配置的資源分配裝置的結構框圖;
圖3是根據本發明實施例的優選基于自動精簡配置的資源分配裝置的結構框圖;
圖4是根據本發明優選實施例的自動精簡配置粒度變化的示意圖;
圖5是根據本發明優選實施例的精簡卷寫I/O的處理流程圖;
圖6是根據本發明優選實施例的精簡卷粒度變化的處理流程圖;
圖7是根據本發明優選實施例的精簡卷的粒度切換過程示意圖。
具體實施方式
下文中將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
本發明實施例提供了一種基于自動精簡配置的資源分配方法。圖1是根據本發明實施例的基于自動精簡配置的資源分配方法流程圖,如圖1所示,該方法主要包括以下步驟(步驟S102-步驟S106):
步驟S102,確定精簡卷中對應于當前輸入輸出I/O的空間未分配物理資源;
步驟S104,在精簡卷所屬的精簡資源池的物理資源已經分配完畢或達到閾值的情況下,將當前資源分配粒度切換成新資源分配粒度,其中,新資源分配粒度小于當前資源分配粒度;
步驟S106,使用新資源分配粒度為對應于當前I/O的空間分配物理資源。
通過上述各個步驟,主要通過設置自動精簡配置的可變分配粒度,根據可變分配粒度為I/O分配相應的物理資源,以達到有效平衡了自動精簡卷的空間利用率和I/O性能之間的矛盾。
在本實施例中,當前資源分配粒度和新資源分配粒度可以包括:多個大小不同的預先設置的資源分配粒度。
在本實施例中,在步驟S104的執行過程中,將當前資源分配粒度切換成新資源分配粒度,可以通過這樣的方式實現:將精簡資源池的物理資源塊按照從第一分配位圖顯示切換到按照第二分配位圖顯示,并將第二分配位圖中對應于第一分配位圖的物理資源塊標識為分配狀態,將其它物理資源塊標識為空閑狀態,其中,第一分配位圖對應于當前資源分配粒度,第二分配位圖對應于新資源分配粒度;根據新資源分配粒度將當前物理資源映射關系更新為新物理資源映射關系,其中,當前物理資源映射關系和新物理資源映射關系是指精簡資源池中所有物理資源塊與所有精簡卷之間的對應關系。
在本實施例中,在執行步驟S106之后,可以將當前I/O下發到分配的物理資源上,執行當前I/O對應的寫操作。
在本實施例中,在精簡卷所屬的精簡資源池的物理資源未分配完畢或未達到閾值的情況下,還可以按照當前資源分配粒度為對應于當前I/O的空間分配物理資源;將當前I/O下發到分配的物理資源上,執行當前I/O對應的寫操作。
在本實施例中,在執行步驟S102之前,當當前I/O到達精簡卷時,可以判斷對應于當前I/O的空間是否已經分配了物理資源。
在本實施例中,在確定對應于當前I/O的空間已經分配了物理資源的情況下,可以將當前I/O下發到分配的物理資源上,執行當前I/O對應的寫操作。
本發明實施例還提供了一種基于自動精簡配置的資源分配裝置,該裝置用以實現上述實施例提供的基于自動精簡配置的資源分配方法。圖2是根據本發明實施例的基于自動精簡配置的資源分配方法的結構框圖,如圖2所示,該裝置主要包括:確定模塊10、切換模塊20以及分配模塊30。其中:
確定模塊10,用于確定精簡卷中對應于當前輸入輸出I/O的空間未分配物理資源,且精簡卷所屬的精簡資源池的物理資源已經分配完畢或達到閾值;切換模塊20,用于將當前資源分配粒度切換成新資源分配粒度,其中,新資源分配粒度小于當前資源分配粒度;分配模塊30,用于使用新資源分配粒度為對應于當前I/O的空間分配物理資源。
在本實施例中,當前資源分配粒度和新資源分配粒度可以包括:多個大小不同的預先設置的資源分配粒度。
在圖2所示的基于自動精簡配置的資源分配裝置的基礎上,本實施例還提供了一種優選基于自動精簡配置的資源分配裝置。圖3是根據本發明實施例的優選基于自動精簡配置的資源分配裝置的結構框圖,如圖3所示,切換模塊20可以進一步包括:第一處理單元22,用于將精簡資源池的物理資源塊按照從第一分配位圖顯示切換到按照第二分配位圖顯示,并將第二分配位圖中對應于第一分配位圖的物理資源塊標識為分配狀態,將其它物理資源塊標識為空閑狀態,其中,第一分配位圖對應于當前資源分配粒度,第二分配位圖對應于新資源分配粒度;第二處理單元24,用于根據新資源分配粒度將當前物理資源映射關系更新為新物理資源映射關系,其中,當前物理資源映射關系和新物理資源映射關系是指精簡資源池中所有物理資源塊與所有精簡卷之間的對應關系。
采用上述實施例提供的基于自動精簡配置的資源分配方法及裝置,解決了相關技術中采用固定粒度進行自動精簡配置很難適應業務的變化和需求的問題,可以有效平衡自動精簡卷的空間利用率與I/O性能之間的矛盾。
以下結合圖4至圖7以及優選實施例對上述實施例提供的基于自動精簡配置的資源分配方法進行更加詳細的說明和描述。
在以下優選實施例中,自動精簡配置的粒度是可變的,系統可以有一個默認的最小粒度,在創建自動精簡配置時,用戶可以為精簡池(可以包含多個精簡卷)或者精簡卷配置一個最大的粒度。
在按照初始粒度分配,所有的塊都分配完成時,減小分配的粒度。卷以新的粒度建立映射表,資源池變更分配粒度為新的粒度。圖4是根據本發明優選實施例的自動精簡配置粒度變化的示意圖,如圖4所示,系統默認最小的粒度是16KB,用戶配置的最大粒度為1GB。初始狀態時,系統按照1GB的粒度來進行自動精簡配置的寫前分配,并按照最小的粒度來記錄I/O寫過的位圖。此時I/O的性能是比較高的,接近于非精簡卷的性能。隨著對空間的消耗,當按照1GB的粒度,精簡資源池內的空間分配完時,開始啟動分配粒度的變化。比如將分配粒度變化為64MB,此時會釋放出一些64MB為單位的空間。新的I/O以64MB為單位分配。當64MB的空閑空間分配完時,再啟動分配粒度的變化,以4MB為單位來進行分配。隨著業務對空閑空間的消耗,不斷的減少分配粒度,直到達到系統最小的分配粒度或者資源池的剩余空間達到告警門限。
系統的剩余空間是按照寫I/O記錄的位圖,以最小的粒度來統計空間消耗,當空間消耗達到指定的門限時向用戶告警,提示用戶添加新的盤。一旦空間消耗達到告警門限,證明按照當前的粒度是空間使用率和I/O效率綜合后比較高效的粒度配置,因此即使對存儲池擴容后,也不必再進行粒度變大的調整。
在本優選實施例中,當I/O到達精簡卷時,對于未分配空間的地址進行寫前分配。若按當前的粒度,資源池的空間已經分配完成,則啟用映射粒度變化的流程。通過映射粒度變化來釋放空間。圖5是根據本發明優選實施例的精簡卷寫I/O的處理流程圖,如圖5所示,該流程包括以下步驟:
步驟S502,I/O到達精簡卷;
步驟S504,通過查詢映射表判斷I/O對應的空間是否已經分配物理資源(物理空間);
步驟S506,若I/O對應卷上的地址已經分配了物理空間,則下發I/O到對應的物理地址上,執行步驟;
步驟S508,若I/O對應卷上的地址未分配物理空間,則進行寫前分配,判斷資源池是否存在空閑資源塊(空閑空間),若有,執行步驟S510,否則,執行步驟S522;
步驟S510,若資源池還有空閑的空間,按照當前的分配粒度分配空閑的塊給卷;
步驟S512,按照配置的最小粒度,記錄卷上寫I/O的bitmap;
步驟S514,若資源池的空間已經分配完,判斷剩余空間是否為零;
步驟S516,若為零,啟用映射粒度變化的流程,通過映射粒度變化來釋放空間,釋放空間后,按照新的粒度為當前的I/O分配塊;
步驟S518,若不為零,按照最小粒度計算的資源池的消耗是否達到門限,若是,則執行步驟S520,否則,執行步驟S524;
步驟S520,精簡池產生空間告警;
步驟S522,判斷是否達到最小粒度,若否,執行步驟S516,若是,執行步驟S524;
步驟S524,分配完成后,將I/O下發到對應的物理上,寫I/O完成。
在本優選實施例中,在進行卷的粒度變化前,先修改精簡池的分配位圖的粒度,將池內所有塊都置位已分配狀態。卷的粒度變化結合上面描述的按照最小粒度記錄卷的寫I/O的位圖來進行修改。對于寫I/O覆蓋到的塊,記錄卷的映射表。對于寫I/O沒有覆蓋到的塊,將資源池對應的bit_map置為可分配的狀態。圖6是根據本發明優選實施例的精簡卷粒度變化的處理流程圖,如圖6所示,該流程包括以下步驟:
步驟S602,按當前的粒度,資源池上已經沒有空閑空間時,啟動粒度變更流程;
步驟S604,分配新的位圖空間,將資源池的分配位圖切換為按新的粒度設置的位圖,并將所有的位圖都置為已分配狀態;
步驟S606,按照新的粒度為卷設置一個新的映射表;
步驟S608,按照新的粒度,結合卷上寫I/O的bitmap,遍歷整個卷,生成新的映射表;
步驟S610,若按照新的粒度,塊上有過I/O,則記錄卷到塊的映射關系,若按照新的粒度,塊上沒有I/O,則將資源池上的對應塊的分配位圖置為free狀態;
步驟S612,資源池上釋放出空閑的空間時,為等待分配的I/O分配空間;
步驟S614,在粒度變更的過程中,若有新的寫I/O,按照新的粒度來分配空間。I/O先查詢新的映射關系是否生成,若新的映射關系未生成,查詢舊的映射表是否有映射表項,若舊的映射表有映射表項,進行舊映射表到新映射表的切換,切換到新的映射表處理。若舊的映射表上沒有表項,則直接在新的映射表上處理;
步驟S616,一個卷處理完成后,釋放卷上舊的映射表;
步驟S618,遍歷資源池上的所有精簡卷,都完成粒度變更后,整個資源池的粒度變更完成。
圖7是根據本發明優選實施例的精簡卷的粒度切換過程示意圖,如圖7所示,切換前,按照1MB的粒度,空間已經分配完,資源池的剩余空間為0。切換后,按照256KB的粒度,資源池釋放出了大量的空間。同時,卷上前一段I/O的順序I/O,其對應的物理空間也是連續的。
需要說明的是,上述各個模塊是可以通過硬件來實現的。例如:一種處理器,包括上述各個模塊,或者,上述各個模塊分別位于一個處理器中。
在另外一個實施例中,還提供了一種軟件,該軟件用于執行上述實施例及優選實施方式中描述的技術方案。
在另外一個實施例中,還提供了一種存儲介質,該存儲介質中存儲有上述軟件,該存儲介質包括但不限于:光盤、軟盤、硬盤、可擦寫存儲器等。
從以上的描述中,可以看出,本發明實現了如下技術效果:在傳統的方案中,性能較差,空間利用率較低,本發明采用不斷減小資源分配粒度,并使用越來越小的資源分配粒度為分配物理資源的方式,解決了相關技術中采用固定粒度進行自動精簡配置很難適應業務的變化 和需求的問題,進而達到了有效平衡了自動精簡卷的空間利用率和I/O性能之間的矛盾的效果。
顯然,本領域的技術人員應該明白,上述的本發明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現,它們可以集中在單個的計算裝置上,或者分布在多個計算裝置所組成的網絡上,可選地,它們可以用計算裝置可執行的程序代碼來實現,從而,可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執行,并且在某些情況下,可以以不同于此處的順序執行所示出或描述的步驟,或者將它們分別制作成各個集成電路模塊,或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現。這樣,本發明不限制于任何特定的硬件和軟件結合。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已,并不用于限制本發明,對于本領域的技術人員來說,本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。

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