存储管理方法、设备和计算机程序产品与流程

1.本公开的实施例涉及数据存储领域，并且更具体地，涉及存储管理方法、设备和计算机程序产品。


背景技术：

2.非易失性随机存取存储器(nvram)是无需施加电源即可保存数据的随机存取存储器。与普通的固态硬盘(ssd)相比，非易失性随机存取存储器具有更高的性能和更低的延迟。在具体应用中，存储系统通常将非易失性随机存取存储器分组为包含两个盘的磁盘对或包含更多个盘的磁盘集合。进而，独立磁盘冗余阵列(raid，也称为“盘阵列”)可以使用磁盘对或磁盘集合构建记录器层(logger tier)。也就是说，多个磁盘对或集合可以组成一个raid，从而提供比单个硬盘更高的存储能力，并且还可以提供数据备份。然而，当该raid中的任一磁盘对或磁盘集合由于诸如接触不良或故障等原因而离线时，该raid不可用，且需等待较长的人工修复时间。


技术实现要素：

3.本公开的实施例提供一种存储管理方法、设备和计算机程序产品。
4.根据本公开的第一方面，提供了一种存储管理方法。该方法包括根据确定存储盘组中的第一盘集合的盘数目小于阈值盘数目，使与存储盘组对应的缓冲存储器中的缓存数据存储到备用盘中。该缓存数据包括与第一盘集合相对应的第一部分数据和与存储盘组中的第二盘集合相对应的第二部分数据，第二盘集合的盘数目大于阈值盘数目。该方法还包括将第二盘集合中的至少一个盘调整到第一盘集合，以使经调整的第一盘集合的盘数目和经调整的第二盘集合的盘数目均大于或等于阈值盘数目。该方法还包括使备用盘中的第一部分数据载入经调整的第一盘集合。此外，该方法还包括使备用盘中的第二部分数据载入经调整的第二盘集合。
5.根据本公开的第二方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：处理器；以及存储器，存储有计算机程序指令，处理器运行存储器中的计算机程序指令控制电子设备执行动作，该动作包括：根据确定存储盘组中的第一盘集合的盘数目小于阈值盘数目，将与存储盘组对应的缓冲存储器中的缓存数据存储到备用盘中，缓存数据包括与第一盘集合相对应的第一部分数据和与存储盘组中的第二盘集合相对应的第二部分数据，第二盘集合的盘数目大于阈值盘数目；将第二盘集合中的至少一个盘调整到第一盘集合，以使经调整的第一盘集合的盘数目和经调整的第二盘集合的盘数目均大于或等于阈值盘数目；使备用盘中的第一部分数据载入经调整的第一盘集合；以及使备用盘中的第二部分数据载入经调整的第二盘集合。
6.根据本公开的第三方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品被有形地存储在非易失性计算机可读介质上并且包括机器可执行指令，该机器可执行指令在被执行时使机器执行本公开的第一方面中的方法的步骤。
附图说明
7.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
8.图1示出了本公开的实施例可以在其中被实现的示例性存储系统的示意图；
9.图2示出了根据本公开的实施例的用于存储管理的过程的流程图；
10.图3a示出了根据本公开的实施例的用于存储管理的示例性存储系统的示意图；
11.图3b示出了根据本公开的实施例的用于存储管理的示例性存储系统的示意图；
12.图3c示出了根据本公开的实施例的用于存储管理的示例性存储系统的示意图；
13.图3d示出了根据本公开的实施例的在恢复盘集合中的数据之后的示例性存储系统的示意图；
14.图3e示出了根据本公开的实施例的增加盘后的示例性存储系统的示意图；以及
15.图4示出了适于用来实施本公开内容的实施例的示例设备的示意性框图。
16.在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
17.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
18.在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
19.下面将参考附图中示出的若干示例实施例来描述本公开的原理。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，但应当理解，描述这些实施例仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。
20.当多个盘相关联地进行存储时，如果部分盘不可用，则整个盘阵列均不可用，例如，raid就存在类似问题。raid是由多个独立的盘按不同的方式组合起来形成一个存储盘组。在用户看来，独立磁盘冗余阵列就像是一个盘，但是其可以提供比单个硬盘更高的存储能力，并且还可以提供数据备份。以磁盘对的情况为例，当raid使用多个磁盘对构建记录器层时，一旦记录器层中的一个磁盘对中的两个盘损坏或脱机，系统就会把缓冲存储器中的数据保存到诸如固态硬盘的备用盘中并关闭系统，直到工作人员修复或更换损坏的盘。之后，系统会把备用盘中的数据恢复到缓冲存储器以及修复的磁盘对中。由此可见，当一个磁盘对不可用时，系统仅能依赖人工方式进行修复和重启，且这个过程的持续时间较长，容易给用户带来不好的用户体验。
21.为了优化存储机制，本公开提出了新的存储管理方案，充分利用同一记录器层中的其他磁盘对或磁盘集合的冗余磁盘来替换发生故障的磁盘，从而可以维持存储系统正常工作。为了更好地理解根据本公开实施例的存储管理的过程，以下将首先参照图1介绍基于
raid的存储的基本结构。
22.图1示出了本公开的实施例可以在其中被实现的示例性存储系统100的示意图。在存储系统100中，缓冲存储器110、存储盘组(即，上文的“记录器层”)120以及备用盘130可通信地连接并且均可用于存储数据。缓冲存储器110中存储有待写入的缓存数据1101、1102。存储盘组120中至少可以包括第一盘集合121和第二盘集合122。第一盘集合121中包含用于存储从缓冲存储器110中写入的数据的盘1211和盘1212，并且第二盘集合122中包含用于存储从缓冲存储器110中写入的数据的盘1221和盘1222。
23.应理解，缓冲存储器110中存储的缓存数据1101通常与盘1211和盘1212中存储的数据相同，并且缓冲存储器110中存储的缓存数据1102通常与盘1221和盘1222中存储的数据相同。例外的情况仅出现在缓冲存储器110中的缓存数据1101、1102刚发生更新，且还未来及写入盘1211、1212以及盘1221、1222。
24.应理解，上述存储盘可以包括各种类型的具有存储功能的设备，包括但不限于，硬盘(hdd)、固态硬盘(ssd)、可移除盘、紧致盘(cd)、激光盘、光盘、数字多功能盘(dvd)、软盘、蓝光盘、串行附接小型计算机系统接口(scsi)存储盘(sas)、串行高级技术附接(sata)存储盘、任何其他磁性存储设备和任何其他光学存储设备、或它们的任何组合。
25.优选地，盘1211、1212以及盘1221、1222可以是非易失性随机存取存储器(nvram)，备用盘130可以是固态硬盘(ssd)，用于在存储盘组120和缓冲存储器110被重启时存储缓存数据1101、1102。尽管非易失性随机存取存储器是“非易失性”的，但突然的断电事件仍然会导致非易失性随机存取存储器中的数据丢失。因此，非易失性随机存取存储器需要备份电池单元(bbu)来保护掉电后的数据有效性。在某些实施例中，第一盘集合121中的每个盘以及第二盘集合122中的每个盘均被配置有不同的备用电池单元，从而提供可靠的供电保障。
26.还应理解，为了避免较为复杂地示出本公开的思想，图1中的示例性存储系统100仅示出了包含一对磁盘的盘集合的情况。实际上，除了盘集合121的类似于raid1的存储结构之外，盘集合中的磁盘数量还可以是其他数目。例如，盘集合121、122中均可以包含五个盘，从而构成raid5。此外，虽然图1中示出了存储盘组120包含两个盘集合，但实际上存储盘组120可以包含更多个盘集合。上述示例仅是用于说明本公开，而非对本公开的限定。
27.当判定盘集合121不可用时，本公开的系统可以通过执行如图2所示的用于存储管理的过程来在较短时间内自动恢复系统。下文将结合图2详细描述用于存储管理的过程的流程图。
28.图2示出了根据本公开的实施例的用于存储管理的过程200的流程图。在某些实施例中，过程200可以在图4示出的设备中实现。为了便于理解，在下文描述中提及的具体数据均是示例性的，并不用于限定本公开的保护范围。
29.在210，如果确定存储盘组120中的第一盘集合121的盘数目小于阈值盘数目，则存储系统使与存储盘组120对应的缓冲存储器110中的缓存数据1101、1102存储到备用盘130中。应理解，缓存数据1101、1102包括与第一盘集合121相对应的第一部分数据和与存储盘组120中的第二盘集合122相对应的第二部分数据，第二盘集合122的盘数目大于阈值盘数目。下文参照图3a详细描述此过程的细节。
30.图3a示出了根据本公开的实施例的用于存储管理的示例性存储系统300a的示意图。如图3a所示，由于在第一盘集合121中检测不到足够数量的存储盘，故判定第一盘集合
121不可用或离线。此时，可以将缓冲存储器110中的缓存数据1101、1102备份到备用盘130中。作为示例，在第一盘集合121中配置有一对盘1211、1212的情况(例如，raid1)下，如果仅盘1211或盘1212不可用，则第一盘集合121仍然可以继续工作。而如果盘1211或盘1212均不可用，即，存储系统所检测到的第一盘集合121的盘数目小于一，则可以判定第一盘集合121不可用。此时将启动缓冲存储器110的备份操作。
31.作为另一示例，在第一盘集合121中配置有五块盘的情况(例如，raid5)下，如果仅一块盘不可用，则第一盘集合121仍然可以继续工作。而如果两块盘不可用，则存储系统所检测到的第一盘集合121的盘数目小于四，则可以判定第一盘集合121不可用。此时将启动缓冲存储器110的备份操作。
32.此外，为了维护现场，存储系统可以直接将缓冲存储器110中的缓存数据1101、1102存储到备用盘130中。应理解，当盘1211、1212以及盘1221、1222是非易失性随机存取存储器时，由于其存储容量较小，缓冲存储器110中存储的缓存数据1101、1102可以与盘1211、1212以及盘1221、1222中存储的数据完全相同。因此，当第一盘集合121不可用时，可以直接备份缓冲存储器110中的数据，而无需考虑仍然可用的第二盘集合122中的数据。
33.回到图2。在220，可以将第二盘集合122中的至少一个盘1222调整到第一盘集合121，以使经调整的第一盘集合121的盘数目和经调整的第二盘集合122的盘数目均大于或等于阈值盘数目。下文参照图3b详细描述上述调整过程的细节。
34.图3b示出了根据本公开的实施例的用于存储管理的示例性存储系统300b的示意图。如图3b所示，原本属于第二盘集合122的盘1222被调整至第一盘集合121。作为示例，在第一盘集合121以及第二盘集合122中均配置有一对盘的情况(例如，raid1)下，可以将第二盘集合122中的一个盘调整到第一盘集合121。此时第一盘集合121和第二盘集合122的盘数目均为一，等于阈值盘数目一。
35.作为另一示例，在第一盘集合121以及第二盘集合122中均配置有五块盘的情况(例如，raid5)下，如果第一盘集合121中仅三块盘可用，则可以将第二盘集合122中的一块盘调整到第一盘集合121。此时第一盘集合121和第二盘集合122的盘数目均为四，等于阈值盘数目四。
36.此外，由于一些软件或硬件方面的原因，被检测为不可用的磁盘在经过重启操作后仍然可能是可用的。因此，针对这种情况，可以重启存储盘组120以及缓冲存储器110，或者重启整个系统。在重启操作后，可以进一步确定第一盘集合121的盘数目。如果此时第一盘集合121的盘数目仍然小于阈值盘数目，则可以将第二盘集合122中的一块盘调整到第一盘集合121。
37.优选地，可以在判定第一盘集合121的盘数目是否小于阈值盘数目的同时判定第一盘集合121的盘数目与第二盘集合122的盘数目之和是否大于或等于阈值盘数目的两倍，当同时满足这两个判定条件时，将第二盘集合122中的至少一个盘调整至第一盘集合121。另一方面，如果重启后发现第一盘集合121的盘数目仍然大于或等于阈值盘数目，则说明不可用的磁盘经重启后可以继续使用，故系统可以继续正常使用。通过包含重启的上述操作，有可能修复不可用的磁盘，从而可以快速地实现系统恢复。
38.回到图2。在230，使备用盘130中的第一部分数据载入经调整的第一盘集合121。以及在240，使备用盘130中的第二部分数据载入经调整的第二盘集合122。具体地，备用盘130
中的第一部分数据和第二部分数据被分别载入经调整的第一盘集合121中的盘1222以及经调整的第二盘集合122中的盘1221。下文参照图3c详细描述数据恢复过程的细节。
39.图3c示出了根据本公开的实施例的用于存储管理的示例性存储系统300c的示意图。如图3b所示，在经调整的第一盘集合121中存在盘1222，用于存储原本存储在第一盘集合121中的第一部分数据。类似地，在经调整的第二盘集合122中存在盘1221，用于存储原本存储在第一盘集合122中的第二部分数据。此时，系统完成了对第一盘集合121和第二盘集合122中的数据的自动备份和恢复。
40.图3d示出了根据本公开的实施例的在恢复盘集合中的数据之后的示例性存储系统的示意图。如图3d所示，第一盘集合121中的盘1222存储的第一部分数据和第二盘集合122中的盘1221存储的第二部分数据被重新载入到缓冲存储器110，作为经重新载入的缓存数据1101、1102。以此方式，系统实现了对缓冲存储器110中的数据的自动恢复。
41.在某些优选实施例中，为了提升存储盘组120的存储性能，有必要对不可工作的盘进行修复和替换。图3e示出了根据本公开的实施例的增加盘后的示例性存储系统300e的示意图。如图3e所示，当工作人员重新插入盘1211’和1212’时，系统检测到存储盘组120的盘数目增加，从而基于缓冲存储器110中的经重新载入的缓存数据1101、1102，使经调整的第一盘集合121和第二盘集合122恢复为调整前的第一盘集合121和第二盘集合122。具体地，可以将缓冲存储器110中的经重新载入的缓存数据1101、1102分别复制到新添加到第一盘集合121中的盘1211’以及新添加到第二盘集合122中的盘1212’。以此方式，示例性存储系统300e被恢复为与示例性存储系统100基本一致，并且整个过程中系统不可用的时长仅为若干秒或更短，从而显著地缩短了系统恢复的时间，提升了用户体验。
42.通过上述实施例，即便出现个别盘集合不可用的情况，通过对各盘集合中的盘的调整，仍然可以保证存储盘组120的正常工作。也就是说，当个别盘集合不可用导致存储盘组无法正常工作时，本公开的上述实施例可以将其他盘集合中的冗余盘调整到无法工作的盘集合中，从而使得该盘集合的盘数目达到阈值盘数目。由此，可以自动实现存储盘组中的所有盘集合均可用。整个过程无需人工介入，且关闭和重启系统(这期间停止i/o)的时间仅需若干秒，从而提升了系统维护的效率。
43.图4示出了适于用来实施本公开内容的实施例的示例设备400的示意性框图。如图所示，设备400包括中央处理单元(cpu)401，其可以根据存储在只读存储器(rom)402中的计算机程序指令或者从存储单元408加载到随机访问存储器(ram)403中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在ram 403中，还可存储设备400操作所需的各种程序和数据。cpu 401、rom 402以及ram 403通过总线404彼此相连。输入/输出(i/o)接口405也连接至总线404。
44.设备400中的多个部件连接至i/o接口405，包括：输入单元406，例如键盘、鼠标等；输出单元407，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元408，例如磁盘、光盘等；以及通信单元409，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元409允许设备400通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
45.上文所描述的各个过程和处理，例如过程200，可由处理单元401执行。例如，在一些实施例中，过程200可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元408。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 402和/或通信单
元409而被载入和/或安装到设备400上。当计算机程序被加载到ram 403并由cpu 401执行时，可以执行上文描述的过程200的一个或多个动作。
46.本公开可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
47.计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是(但不限于)电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
48.这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
49.用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(isa)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如smalltalk、c++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“c”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
50.这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
51.这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这
些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
52.也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
53.附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
54.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。