专利名称：网络存储中的快照系统与方法
技术领域：
本发明涉及网络存储中的快照系统与方法，特别地，涉及存储区域网络(SAN)中的快照系统与方法。
背景技术：
目前，信息已经成为现代企事业资产的重要部分。随着企事业及其客户对数据的依赖性迅猛增长，数据存储的在线可靠性和可用性正日益成为信息化进程中的关键环节，保证数据的安全和提高数据的使用效率就变得非常重要。大型企事业部门经常需要面对的问题就是如何在各种灾害、软硬件异常和人为破坏的情况下保障其数据的可用和有效。
保证数据可用和安全的基本手段是数据复制和备份。长期以来，传统的离线备份、备份介质异地保存等方法可以在一定程度上解决上述问题。但由于7×24模式的现代化业务系统对数据的依赖性，系统对存储数据可用性、实时性的要求越来越高。传统的备份方式已不能满足如零停机实时备份、快速恢复等业务需求。
对于大业务量的联机处理系统及对数据的高可用性有较强要求的系统，数据快照是实现零停机实时备份、快速恢复的主要技术基础。建立在数据快照基础上的备份、快速恢复，既可保证备份的完整性和可靠性，又支持恢复的高速性和灵活性，同时大幅度提高了数据的可用性和实时性。
近年来出现两类快照，可在一定程度上满足单一和多种存储环境下零停机实时备份和快速恢复的需求。一类是在单个存储(Storage)内，由该存储CPU实施的物理数据块的快照。这类快照不能支持多种不同类型和不同厂家存储设备共存的SAN，难以用于多类不同存储系统共存的SAN。此外，有些单一存储的快照产品形成I/O性能瓶颈。
另一类是基于网络、建立在虚拟卷上，独立于存储(Storage)的物理数据块的快照技术。这类快照技术只能在虚拟卷上使用，而虚拟化是近年来出现的新的存储管理技术，大多数已在使用中的存储系统并不支持虚拟化管理中的虚拟卷；许多存储系统和应用也并不需要虚拟卷。这样对多数工程实际不能、不便或不需要使用虚拟卷的场合，其使用受到极大限制；况且，这类快照技术是反快照，即在做快照的时候，对工作主机产生的数据作重新定向操作，写到快照设备上。因而，在某些极端条件下，比如突然断电时，难以保证原盘数据的完整性，存在技术风险。而在删除快照的时候，需要把快照设备上的数据回写到原设备上，对原盘有冲击和影响；再有，这类快照技术的快照频度低，可做到的最小快照间隔较长，大于10分钟。
发明内容
本发明的目的在于，对于存储区域网络(SAN)环境下多种类存储(Storage)系统共存，却又无法使用虚拟卷方式来管理的情况，提供获得超高速增量备份和超高速恢复的基础快照技术。
本发明的基本思想是，采用基于存储网络的物理数据块级的正快照的构思，正快照即在对原盘写之前，先进行写时拷贝(COW)操作，COW操作不改变原有的对磁盘的读写操作。该正快照使得主机对原盘读写没有任何改变，完全保证原盘数据的安全与完整性，而且不存在回写问题，对原盘的影响小。这里说的基于存储网络的物理数据块的快照是指，通过对SAN环境下的存储设备的配置和对任何特定服务器主机的指定，在某一特定时刻，对任何特定服务器主机所读写的原始磁盘中的物理数据实施快照即“冻结”，由此形成与该特定时刻和与该特定服务器主机对应的全部数据“冻结”了的数据存储空间和与此存储空间相联系的快照设备；在多个不同时刻，对任何特定服务器主机所读写的原始磁盘中的物理数据分别实施快照，即得到与该特定服务器主机和这多个时刻相对应的多快照序列和多快照设备序列；对任一快照设备，存储网络中的其他多个服务器可以方便的方式来访问该存储空间；此过程中在主服务器上运行的应用程序和数据读写要求可以不中断地不受影响地继续进行，并可读写原始磁盘，不影响业务工作。
根据本发明的第一方面，提供一种存储区域网络(SAN)系统，包括存储设备及与存储设备相连的主服务器和参考服务器，所述存储设备包括原盘空间和快照空间，所述系统包括与主服务器和参考服务器及存储设备相连的快照控制器，所述主服务器包括工作于卷设备之下的第一快照代理装置，所述参考服务器包括与原盘空间相关联的快照设备；在主服务器对原盘空间写入任何新数据之前，所述第一快照代理装置向快照控制器发送写时拷贝(COW)请求，所述快照控制器将所述原盘空间的原数据拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间原数据块与所述快照空间数据块之间的对应关系，并做写时拷贝标记。
在第一方面中，优选地，所述快照设备的逻辑块与原盘空间的数据块相关联，所述快照控制器做写时拷贝标记是，对所述快照设备的与所述原盘空间原数据块相应的逻辑块做写时拷贝标记。
优选地，所述对应关系是，原盘空间原数据块块号与相应快照空间数据块块号的转换表。
优选地，所述快照控制器与所述主服务器和参考服务器之间采用SCSI通信。
优选地，所述存储设备与主服务器和参考服务器之间或者存储设备与快照控制器之间通过光纤网络连接。
优选地，所述参考服务器包括工作于卷设备之下的第二快照代理装置，当参考服务器读所述快照设备时，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置提交到所述原盘空间数据块的读请求；在做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到所述快照空间数据块的读请求。
优选地，所述参考服务器包括工作于卷设备之下的第二快照代理装置，当参考服务器写所述快照设备时，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝请求，所述快照控制器将相应原盘空间数据块拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间数据块与快照空间数据块之间的对应关系，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求；在快照设备逻辑块做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求。
优选地，所述主服务器和参考服务器与所述存储设备之间的数据I/O不经过所述快照控制器。
优选地，所述快照控制器包括集中锁，用于协调多个参考服务器对所述快照设备的访问。
优选地，所述快照空间采用包含线性存储池在内的存储管理池。
优选地，所述存储设备包括不同类型的存储设备。
优选地，所述系统工作于虚拟卷条件、非虚拟卷条件或虚拟卷和非虚拟卷混合条件下。
优选地，可对任何主服务器的工作原盘数据针对不同时刻分别形成多个快照设备。
根据第二方面，提供一种存储区域网络(SAN)系统中的快照控制器，所述系统包括存储设备及与存储设备相连的主服务器和参考服务器，所述存储设备包括原盘空间和快照空间，所述快照控制器与主服务器和参考服务器及存储设备相连，所述主服务器包括工作于卷设备之下的第一快照代理装置，所述参考服务器包括与原盘空间相关联的快照设备；在主服务器对原盘空间写入新数据之前，所述快照控制器响应第一快照代理装置发送的写时拷贝(COW)请求，将所述原盘空间的原数据拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间原数据块与所述快照空间数据块之间的对应关系，并做写时拷贝标记。
根据第三方面，提供一种存储区域网络(SAN)系统中的服务器，所述系统包括与所述服务器和参考服务器相连的存储设备，所述存储设备包括原盘空间和快照空间，所述服务器包括工作于卷设备之下的第一快照代理装置，所述系统包括与所述服务器和参考服务器及存储设备相连的快照控制器，所述参考服务器包括与原盘空间相关联的快照设备；在所述服务器对原盘空间写入新数据之前，第一快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝(COW)请求，所述快照控制器将所述原盘空间的原数据拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间原数据块与所述快照空间数据块之间的对应关系，并做写时拷贝标记。
根据第四方面，提供一种存储区域网络(SAN)系统中的服务器，所述系统包括与所述服务器和主服务器相连的存储设备，所述存储设备包括原盘空间和快照空间，所述主服务器和服务器分别包括工作于卷设备之下的第一和第二快照代理装置，所述系统包括与所述服务器和主服务器及存储设备相连的快照控制器，所述服务器包括其逻辑块与原盘空间数据块相关联的快照设备；在主服务器对原盘空间写入新数据之前，第一快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝(COW)请求，所述快照控制器将所述原盘空间的原数据拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间原数据块与所述快照空间数据块之间的对应关系，并对所述快照设备的与所述原盘空间原数据块相应的逻辑块做写时拷贝标记；当所述服务器写所述快照设备时，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝请求，所述快照控制器将相应原盘空间数据块拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间数据块与快照空间数据块之间的对应关系，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求；在快照设备逻辑块做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求。
根据第五方面，提供一种在存储区域网络(SAN)系统中使用的快照方法，所述系统包括存储设备及与存储设备相连的主服务器和参考服务器，所述存储设备包括原盘空间和快照空间，所述系统包括与主服务器和参考服务器及存储设备相连的快照控制器，所述主服务器包括工作于卷设备之下的第一快照代理装置，所述快照方法包括以下步骤在参考服务器上创建与原盘空间相关联的快照设备；在主服务器对原盘空间写入新数据之前，所述第一快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝(COW)请求；所述快照控制器将所述原盘空间的原数据拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间原数据块与所述快照空间数据块之间的对应关系，并做写时拷贝标记；以及主服务器对原盘空间写入新数据。
为更好地理解本发明，下面仅以实施例的方式结合附图对本发明作进一步说明，其中图1为本发明的SAN系统的拓扑结构图；图2为COW原理的示意图；图3为本发明的实现写原盘过程的功能模块逻辑结构图；图4为本发明的快照代理模块的结构图；图5为本发明的快照服务器模块同管理用户端和快照代理端的通信结构图；图6为本发明的创建快照操作流程图；图7为本发明的写原盘空间流程图；图8为本发明的读快照设备流程图；图9为本发明的写快照设备流程图；图10为本发明的快照服务器模块协调多个业务服务器对快照设备访问的流程图。
具体实施例方式
参照图1，图1为本发明的存储区域网络(SAN)系统的拓扑结构图。其中主、参考服务器都是业务系统的业务服务器，主服务器是正在进行主流业务操作的服务器，而参考服务器是执行其业务的过程中要使用快照设备中的数据的服务器。一般情况下，由参考服务器对快照设备进行读写，但是如果需要，主服务器也可以读写快照设备。业务服务器与存储设备间通过光纤网络相连，存储设备上划分出原盘空间和快照空间，这里，原盘空间和快照空间可以位于同一存储设备上，也可以位于不同的存储设备上。
在所有主、参考服务器上都装有快照代理模块(Agent)，快照代理模块主要用来保证主服务器和参考服务器对原盘和快照设备无差错地读写，其中包括提交和转发读写请求、向OSM发送写时拷贝(COW)请求等；OSM(Odysys Storage Manager)是快照控制器，它与光纤网络相连，快照控制器OSM不特定于某一操作系统，其上装有快照服务器模块，它通过SCSI与在业务服务器上的快照代理模块进行通信，实施快照控制功能，包括处理COW请求并完成COW操作中的拷贝过程、协调多个业务服务器对快照设备的访问等。采用SCSI通信是为了提高系统的效率和性能，然而，在OSM和快照代理模块之间也可以采用IP网络通信。业务服务器对原盘和快照设备的读写都不经过OSM，而是通过光纤网进行。图1中细实线表示I P网络连接，粗实线为光纤连接，光纤为I/O通道，IP网络为控制流通道。也就是说，整个系统在快照控制器的配合下，以带外方式(Out Of Band)实现快照系统，数据I/O都不经过快照控制器OSM。
参照图2，图2为COW(Copy On Write)原理的示意图。COW技术是从物理块级来实现快照系统。即在原盘空间上写数据块之前，将“冻结”的原数据块拷贝到快照空间上，然后才写入新的数据块覆盖原盘空间。读快照设备时，对应的空间如果没有进行COW操作，则直接读取原盘空间，否则读取快照空间的数据。写快照设备时，如果没有进行COW操作，和原盘上写数据块一样，先进行COW操作，然后将数据写到快照空间；如果已经进行了COW操作，将数据直接写到快照空间。
再次参照图1，用户通过控制台(GUI)进行SAN设备如主机、磁盘阵列的管理并查看状态、快照空间的管理、创建和删除快照等操作。
现有技术中，基于虚拟卷的快照模块在卷管理模块之上，其功能实现与虚拟化的卷管理直接相关。图3示出了本发明的实现写原盘过程的功能模块逻辑结构。其中，基于物理数据块的快照代理模块直接位于磁盘设备模块之上，卷设备管理模块之下，所以与是否采用虚拟卷管理无关。这种存储网络中的物理数据块的正快照系统由于是基于实际物理数据块的，所以可不受虚拟化环境的限制，既适合工作在虚拟卷条件下，也可以工作在非虚拟卷条件下，还可以工作在虚拟卷和非虚拟卷混合的条件下。并可支持和用于不同类型、不同厂家存储系统混合共存的SAN，这对于本领域技术人员来讲是显而易见的。
再次参照图3，在S1，用户应用程序发出IO请求给文件系统；在S2，文件系统转发IO请求给卷设备；在S3，卷设备转发IO请求给快照代理模块；如果需要发送COW请求，在S4，快照代理模块在核心模式(kernel mode)通过SCSI发送COW请求给快照服务器模块；在S5，快照服务器模块对物理磁盘进行COW操作；在S6，快照服务器模块通知快照代理模块进行了COW操作并且已经完成拷贝过程；最后在S7、S8、S9完成对磁盘设备的写操作。
图4示出了本发明的快照代理模块的结构。其中驱动入口1为整个驱动的入口；位图(bitmap)模块2主要是用来查找哪些逻辑块做了COW操作，位图中相应逻辑块做了COW操作的由OSM做写时拷贝标记，置位为1，初始都为0。这里，可优选对快照设备的与原盘空间原数据块相应的逻辑块做写时拷贝标记；快照模块3为主控模块，它协调并调度其他各个模块协调工作；COW请求模块4为向OSM发送COW请求的模块；其他模块都是进行管理和索引查找的模块。
参照图5，图5为本发明的快照服务器模块同管理用户端和快照代理端的通信结构图。图中以虚线为界，中部为快照服务器模块，其中套接字层(Socket Layer)用来和GUI控制台进行IP通信；事件管理层(Event Layer)用来和快照代理模块进行SCSI通信；主管理线程和代理线程主要用来排序事件的处理，提高处理速度；管理处理线程为真正的事件处理例程。左侧是用户控制台，可采用GUI界面。右侧是快照代理模块。快照服务器模块与GUI间通信是在套接字层，而与快照代理模块通信是在事件管理层采用SCSI通信，当然，也可以采用IP网络通信。
创建快照的指令由控制台(GUI)发出，该指令可以是用户操作发出，或者是按照计划流程发出的，比如定时创建快照。图6示出了本发明的创建快照操作流程，创建快照的操作由主服务器执行。操作开始后，在S11，如果所指定的原盘设备存在，则在S12创建相应的元数据，元数据至少包括原盘号；如果创建元数据成功，则在S13将快照添加到对应的快照链表中，操作结束。这里，因为对一个原盘可能做多个快照，把这些快照用链表的方式连接起来，就形成了快照链表。而如果所指定的原盘设备不存在或创建元数据不成功，则操作结束。主服务器在创建快照之后，将所创建的快照输出到指定的参考服务器上，形成快照设备，快照设备的逻辑块与原盘空间数据块相关联。
一旦通过查找快照链表确定在某个原盘上创建了快照，那么所有对原盘空间的写操作如图7所示，图7为本发明的写原盘空间流程图。而对原盘的读和没创建快照时没有任何区别。图7中，在步骤S21，是否需要发送COW，由图4中的位图模块2通过查找位图以及快照模块3完成；步骤S22由图4中的快照模块3、COW请求模块4完成，该步骤是通过SCSI向OSM发出COW请求；步骤S23、S24、S25、S26由图4中的快照模块3完成，它在此等待COW操作的完成，并检查是否COW操作超时，如果超时，它置所有原盘的快照设备无效，但是并不影响原盘的操作；步骤S27、S28由图4中的快照模块3完成，它建立原盘空间原数据块与快照空间数据块之间的对应关系，可优选采用添加转换表表项，然后将写请求转发给原盘。这里，转换表是在完成COW操作的拷贝后，用来记录原盘块号和快照空间块号关系的一个表。比如，对原盘的1000块进行COW操作，拷贝后保存在快照空间的1090块，则在转换表中存在这么一个表项，1000-1090。转换表表项是OSM执行COW操作后先行添加的，随后它再反馈给快照代理模块。一般来说，位图和转换表存放在OSM上，但为了提高访问速率，也可将经常需要访问的部分存放在主服务器或参考服务器的缓存中。
可以看出，本发明没有改变对原盘写进行重定向，而是直接提交给原盘。在需要进行重定向的反快照中，要将数据写操作重新定向到快照空间，而不是提交给原盘。相比之下，本发明能够保证原盘数据的安全性和一致性。
在本发明的正快照实现中，由于不需要像反快照系统那样为I/O重定向做大量的准备；同时，快照空间可优选采用包含线性存储池在内的存储管理池，由于线性存储池可加快写快照空间的操作，减少一些转换操作，因而能够增高创建快照的频度，使得快照间隔可做到分钟级，其中最小快照间隔可小于3分钟，从而实现高频度多时间点快照。
当然，还可以时间为轴在不同的时间点对所述SAN中任何主服务器的工作数据做正快照，形成一个以时间为导向的快照系列，并可将该快照系列给其他主机使用。
在快照设备创建后，对快照设备可以像原盘设备同样加以利用。参照图8，图8示出了本发明的读快照设备流程。其中，在步骤S31，判断所请求的逻辑块是否做过COW，由图4中的位图模块2、快照模块3完成；步骤S32由图4中的快照模块3、COW请求模块4完成，此步骤是通过SCSI向OSM发出COW请求；步骤S33、S34、S35由图4中的快照模块3完成，它在此等待COW操作中的拷贝完成，并检查是否COW操作超时；步骤S36由图4中的快照模块3完成，它添加转换表表项；步骤S37、S38由图4中的快照模块3完成，它把读请求分别提交给快照空间或者原盘空间。
参照图9，图9示出了本发明的写快照设备流程。其中，在步骤S41，判断所请求的逻辑块是否做过COW，由图4中的位图模块2、快照模块3完成；步骤S42由图4中的快照模块3、COW请求模块4完成，此步骤是通过SCSI向OSM发出COW请求；步骤S43、S44、S45由图4中的快照模块3完成，它在此等待COW操作中的拷贝完成，并检查是否COW操作超时；步骤S46由图4中的快照模块3完成，它添加转换表表项；步骤S47由图4中的快照模块3完成，它分别在S 46后和S48查找转换表后将写请求提交给快照空间。
在删除快照时，由于采用的是正快照，所以不必对原盘进行回写操作，从而减少了对原盘的冲击。此时，只需要删除快照空间和相应的设备数据结构，同时，不再对原盘进行COW操作。要删除快照时，只需通知原主机和使用快照的主机，快照即将删除，然后删除快照设备即可。
由于本系统工作在网络环境下，在已经创建快照的情况下，所有对原盘的写、对快照设备的读写都在OSM的协调下进行，如图3中的步骤S4和S6、图7中的步骤S22、图8中的步骤S33。OSM不仅在多个快照设备之间协调，同时也在快照设备和原盘之间协调。
当多台参考服务器访问快照设备时，如同对其他任何共享资源访问一样，由用户负责对快照设备的同步访问。本系统可保证对由上层发出的诸如用户应用程序之类的I/O指令无差错地、忠实地执行。
为了实现SAN网络环境中多台主机能够访问快照设备，OSM协调所有的业务服务器对快照设备的访问。如前文所述，业务服务器包括参考服务器、主服务器。通过存在OSM上的集中锁(Block lock)，可保证所有使用快照设备的业务服务器能够读写正确的数据。参照图10，图10示出了本发明的快照服务器模块协调多个业务服务器对快照设备访问的流程。其中，集中锁用于业务服务器读取某个逻辑块，但是这个逻辑块没有进行COW操作时，在S51业务服务器暂时将这个逻辑块锁住，防止另外一个业务服务器写这个逻辑块。当业务服务器读操作完成之后，在S52业务服务器发送请求将这个逻辑块解锁。如果不同的业务服务器同时发送同一逻辑块的COW请求，OSM对这种情况加以互斥，一旦OSM为一个业务服务器完成COW请求，其他的业务服务器不再进行COW操作，直接返回结果即可。
在前文的描述中，虽然本发明是应用于光纤SAN环境中，但是，本领域技术人员能够理解的是，本发明还可支持IP SAN环境。另外，本发明中的快照和COW可根据负荷做适应性迁移，如可迁移到指定的主机和其他备份服务器上。
显而易见，在此描述的本发明可以有许多变化，这种变化不能认为偏离本发明的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之内。
权利要求
1.一种存储区域网络系统，包括存储设备及与存储设备相连的主服务器和参考服务器，所述存储设备包括原盘空间和快照空间，其特征在于，所述系统包括与主服务器和参考服务器及存储设备相连的快照控制器，所述主服务器包括工作于卷设备之下的第一快照代理装置，所述参考服务器包括与原盘空间相关联的快照设备；在主服务器对原盘空间写入新数据之前，所述第一快照代理装置向快照控制器发送写时拷贝请求，所述快照控制器将所述原盘空间的原数据拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间原数据块与所述快照空间数据块之间的对应关系，并做写时拷贝标记。
2.如权利要求1所述的存储区域网络系统，其特征在于，所述快照设备的逻辑块与原盘空间的数据块相关联，所述快照控制器做写时拷贝标记是，对所述快照设备的与所述原盘空间原数据块相应的逻辑块做写时拷贝标记。
3.如权利要求2所述的存储区域网络系统，其特征在于，所述对应关系是，原盘空间原数据块块号与相应快照空间数据块块号的转换表。
4.如权利要求2所述的存储区域网络系统，其特征在于，所述快照控制器与所述主服务器和参考服务器之间采用SCSI通信。
5.如权利要求2所述的存储区域网络系统，其特征在于，所述存储设备与主服务器和参考服务器之间或者存储设备与快照控制器之间通过光纤网络连接。
6.如权利要求2所述的存储区域网络系统，其特征在于，所述参考服务器包括工作于卷设备之下的第二快照代理装置，当参考服务器读所述快照设备时，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置提交到所述原盘空间数据块的读请求；在做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到所述快照空间数据块的读请求。
7.如权利要求2所述的存储区域网络系统，其特征在于，所述参考服务器包括工作于卷设备之下的第二快照代理装置，当参考服务器写所述快照设备时，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝请求，所述快照控制器将相应原盘空间数据块拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间数据块与快照空间数据块之间的对应关系，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求；在快照设备逻辑块做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求。
8.如权利要求1至7中任一项所述的存储区域网络系统，其特征在于，所述主服务器和参考服务器与所述存储设备之间的数据I/O不经过所述快照控制器。
9.如权利要求8所述的存储区域网络系统，其特征在于，所述快照控制器包括集中锁，用于协调多个参考服务器对所述快照设备的访问。
10.如权利要求9所述的存储区域网络系统，其特征在于，所述快照空间采用线性存储池管理。
11.如权利要求10所述的存储区域网络系统，其特征在于，所述存储设备包括不同类型的存储设备。
12.如权利要求11所述的存储区域网络系统，其特征在于，所述系统工作于虚拟卷条件、非虚拟卷条件或虚拟卷和非虚拟卷混合条件下。
13.如权利要求12所述的存储区域网络系统，其特征在于，可对原盘数据针对不同时刻分别形成多个快照设备。
14.一种存储区域网络系统中的快照控制器，所述系统包括存储设备及与存储设备相连的主服务器和参考服务器，所述存储设备包括原盘空间和快照空间，其特征在于，所述快照控制器与主服务器和参考服务器及存储设备相连，所述主服务器包括工作于卷设备之下的第一快照代理装置，所述参考服务器包括与原盘空间相关联的快照设备；在主服务器对原盘空间写入新数据之前，所述快照控制器响应第一快照代理装置发送的写时拷贝请求，将所述原盘空间的原数据拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间原数据块与所述快照空间数据块之间的对应关系，并做写时拷贝标记。
15.如权利要求14所述的快照控制器，其特征在于，所述快照设备的逻辑块与原盘空间的数据块相关联，所述快照控制器做写时拷贝标记是，对所述快照设备的与所述原盘空间原数据块相应的逻辑块做写时拷贝标记。
16.如权利要求15所述的快照控制器，其特征在于，所述对应关系是，原盘空间原数据块块号与相应快照空间数据块块号的转换表。
17.如权利要求15所述的快照控制器，其特征在于，所述快照控制器与所述主服务器和参考服务器之间采用SCSI通信。
18.如权利要求15所述的快照控制器，其特征在于，所述快照控制器与存储设备之间或者存储设备与主服务器和参考服务器之间通过光纤网络连接。
19.如权利要求15所述的快照控制器，其特征在于，所述参考服务器包括工作于卷设备之下的第二快照代理装置，当参考服务器读所述快照设备时，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置提交到所述原盘空间数据块的读请求；在做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到所述快照空间数据块的读请求。
20.如权利要求15所述的快照控制器，其特征在于，所述参考服务器包括工作于卷设备之下的第二快照代理装置，当参考服务器写所述快照设备时，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，所述快照控制器响应第二快照代理装置发送的写时拷贝请求，将相应原盘空间数据块拷贝到所述快照空间，并建立所述原盘空间数据块与快照空间数据块之间的对应关系，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求；在快照设备逻辑块做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求。
21.如权利要求14至20中任一项所述的快照控制器，其特征在于，所述主服务器和参考服务器与所述存储设备之间的数据I/O不经过所述快照控制器。
22.如权利要求21所述的快照控制器，其特征在于，所述快照控制器包括集中锁，用于协调多个参考服务器对所述快照设备的访问。
23.一种存储区域网络系统中的服务器，所述系统包括与所述服务器和参考服务器相连的存储设备，所述存储设备包括原盘空间和快照空间，其特征在于，所述服务器包括工作于卷设备之下的第一快照代理装置，所述系统包括与所述服务器和参考服务器及存储设备相连的快照控制器，所述参考服务器包括与原盘空间相关联的快照设备；在所述服务器对原盘空间写入新数据之前，第一快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝请求，所述快照控制器将所述原盘空间的原数据拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间原数据块与所述快照空间数据块之间的对应关系，并做写时拷贝标记。
24.如权利要求23所述的服务器，其特征在于，所述快照设备的逻辑块与原盘空间的数据块相关联，所述快照控制器做写时拷贝标记是，对所述快照设备的与所述原盘空间原数据块相应的逻辑块做写时拷贝标记。
25.如权利要求24所述的服务器，其特征在于，所述对应关系是，原盘空间原数据块块号与相应快照空间数据块块号的转换表。
26.如权利要求24所述的服务器，其特征在于，所述服务器和参考服务器与快照控制器之间采用SCSI通信。
27.如权利要求24所述的服务器，其特征在于，所述服务器和参考服务器与存储设备之间或者存储设备与快照控制器之间通过光纤网络连接。
28.如权利要求24所述的服务器，其特征在于，所述参考服务器包括工作于卷设备之下的第二快照代理装置，当参考服务器读所述快照设备时，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置提交到所述原盘空间数据块的读请求；在做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到所述快照空间数据块的读请求。
29.如权利要求24所述的服务器，其特征在于，所述参考服务器包括工作于卷设备之下的第二快照代理装置，当参考服务器写所述快照设备时，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝请求，所述快照控制器将相应原盘空间数据块拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间数据块与快照空间数据块之间的对应关系，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求；在快照设备逻辑块做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求。
30.如权利要求23至29中任一项所述的服务器，其特征在于，所述服务器和参考服务器与所述存储设备之间的数据I/O不经过所述快照控制器。
31.一种存储区域网络系统中的服务器，所述系统包括与所述服务器和主服务器相连的存储设备，所述存储设备包括原盘空间和快照空间，其特征在于，所述主服务器和服务器分别包括工作于卷设备之下的第一和第二快照代理装置，所述系统包括与所述服务器和主服务器及存储设备相连的快照控制器，所述服务器包括其逻辑块与原盘空间数据块相关联的快照设备；在主服务器对原盘空间写入新数据之前，第一快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝请求，所述快照控制器将所述原盘空间的原数据拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间原数据块与所述快照空间数据块之间的对应关系，并对所述快照设备的与所述原盘空间原数据块相应的逻辑块做写时拷贝标记；当所述服务器写所述快照设备时，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝请求，所述快照控制器将相应原盘空间数据块拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间数据块与快照空间数据块之间的对应关系，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求；在快照设备逻辑块做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求。
32.如权利要求31所述的服务器，其特征在于，当所述服务器读所述快照设备时，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置提交到所述原盘空间数据块的读请求；在做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到所述快照空间数据块的读请求。
33.一种在存储区域网络系统中使用的快照方法，所述系统包括存储设备及与存储设备相连的主服务器和参考服务器，所述存储设备包括原盘空间和快照空间，所述系统包括与主服务器和参考服务器及存储设备相连的快照控制器，所述主服务器包括工作于卷设备之下的第一快照代理装置，所述快照方法包括以下步骤在参考服务器上创建与原盘空间相关联的快照设备；在主服务器对原盘空间写入新数据之前，所述第一快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝请求；所述快照控制器将所述原盘空间的原数据拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间原数据块与所述快照空间数据块之间的对应关系，并做写时拷贝标记；以及主服务器对原盘空间写入新数据。
34.如权利要求33所述的快照方法，其特征在于，所述快照设备的逻辑块与原盘空间的数据块相关联，所述快照控制器做写时拷贝标记是，对所述快照设备的与所述原盘空间原数据块相应的逻辑块做写时拷贝标记。
35.如权利要求34所述的快照方法，其特征在于，所述对应关系是，原盘空间原数据块块号与相应快照空间数据块块号的转换表。
36.如权利要求34所述的快照方法，其特征在于，所述快照控制器与所述主服务器和参考服务器之间采用SCSI通信。
37.如权利要求34所述的快照方法，其特征在于，所述存储设备与主服务器和参考服务器之间或者存储设备与快照控制器之间通过光纤网络连接。
38.如权利要求34所述的快照方法，其特征在于，所述参考服务器包括工作于卷设备之下的第二快照代理装置，所述方法还包括参考服务器读所述快照设备的步骤，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置提交到所述原盘空间数据块的读请求；在做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到所述快照空间数据块的读请求。
39.如权利要求34所述的快照方法，其特征在于，所述参考服务器包括工作于卷设备之下的第二快照代理装置，所述方法还包括参考服务器写所述快照设备的步骤，在快照设备逻辑块没有做写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置向所述快照控制器发送写时拷贝请求，所述快照控制器将相应原盘空间数据块拷贝到所述快照空间，建立所述原盘空间数据块与快照空间数据块之间的对应关系，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求；在快照设备逻辑块做了写时拷贝标记的情况下，第二快照代理装置根据所述对应关系提交到快照空间数据块的写请求。
40.如权利要求33至39中任一项所述的快照方法，其特征在于，所述主服务器和参考服务器与所述存储设备之间的数据I/O不经过所述快照控制器。
41.如权利要求40所述的快照方法，其特征在于，所述快照控制器利用集中锁来协调多个参考服务器对所述快照设备的访问。
42.如权利要求41所述的快照方法，其特征在于，所述快照空间采用线性存储池管理。
43.如权利要求42所述的快照方法，其特征在于，所述存储设备包括不同类型的存储设备。
44.如权利要求43所述的快照方法，其特征在于，所述快照方法使用于虚拟卷条件、非虚拟卷条件或虚拟卷和非虚拟卷混合条件下。
45.如权利要求44所述的快照方法，其特征在于，可对原盘数据针对不同时刻分别形成多个快照设备。
全文摘要
本发明公开了一种存储区域网络(SAN)系统及在该系统中使用的快照方法，该系统包括与主服务器和参考服务器及存储设备相连的快照控制器，主服务器包括工作于卷设备之下的快照代理装置，参考服务器包括其逻辑块与原盘空间数据块相关联的快照设备；在主服务器对原盘空间写入新数据之前，快照代理装置向快照控制器发送写时拷贝(COW)请求，快照控制器将原盘空间的原数据拷贝到快照空间，建立原盘空间原数据块与快照空间数据块之间的对应关系，并对快照设备的与原盘空间原数据块相应的逻辑块做写时拷贝标记。本发明实现了SAN环境下的基于物理数据块的高频度快照，保证了原盘数据的安全性和一致性。
文档编号H04L12/00GK1877540SQ20051007660
公开日2006年12月13日 申请日期2005年6月10日 优先权日2005年6月10日
发明者郑谦, 朱卫林, 周长健 申请人:北京艾德斯科技有限公司