一种精简池元数据节点刷新一致性保护方法
【专利摘要】本发明提供一种精简池元数据节点刷新一致性保护方法，属于数据存储【技术领域】。本发明将元数据缓存镜像和日志备份到冗余控制器上；将元数据的B+Tree节点插入、删除时从根节点到叶子节点使用“写时复制”方式，刷写时先刷写B+Tree各更新节点，最后再刷写指向根节点的超级块；将元数据的B+Tree节点插入、删除操作采用日志方式镜像到对端冗余控制器，记录新增、删除的叶子节点，并记录B+Tree刷写次数；当主控端控制器失效时，通过日志及版本号，重新插入、删除信息，恢复数据。通过日志方式远程镜像到冗余控制器，保证元数据一致性。
【专利说明】一种精简池元数据节点刷新一致性保护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据存储技术，尤其涉及到高端磁盘阵列中自动精简配置的元数据处理方法，具体说是一种精简池元数据节点刷新一致性保护方法。
【背景技术】
[0002]高端磁盘阵列采用多个控制器冗余设计，提供存储数据的高可用服务，其存储池的高级功能自动精简配置，采用存储资源“写时分配”策略，通过改变存储系统的资源按需分配，提高磁盘存储空间利用率，达到降低存储系统的部署成本和节约资源的目的。
[0003]具有自动精简配置功能的存储池简称精简池，精简池在结构上分为数据区和元数据区，数据区用于存储数据。元数据区包括了存储池超级块，元数据位图，数据位图，逻辑卷信息等，对自精简存储池组织管理者。
[0004]对于精简池的元数据空间、数据空间、逻辑卷数据块映射信息都采用B+Tree结构组织管理，B+Tree节点间通过块号指针连接，这种B+Tree组织方式的优点是查询层数少、效率较高，加载到内存不需要转换，但是当对B+Tree节点做插入、删除操作时，会对B+Tree多层节点的子节点指针或者叶子节点内容重新错位移动，存在以下问题:
1、增加删除节点时对元数据改动量较大(每个节点为元数据空间数据块大小，>=4KB),若以同步方式写入则延迟大、影响性能，若以异步方式写入则当控制器掉电或者失效会造成数据丢失问题；
2、更新过程中发生系统掉电或者控制器失效可导致树结构错乱、丢失，因为每个插入/删除节点可能涉及多层节点错位变更、且节点占用空间可大于512字节扇区大小，控制器掉电或失效瞬间并不能保证完全写入。
【发明内容】
[0005]本发明实施提出一种精简池元数据节点刷新一致性保护方法，可有效的解决上述的B+Tree节点插入和删除操作带来的两个问题。其包括:
1、将元数据缓存镜像和日志备份到冗余控制器上，异步写入，以提高读写性能；
2、将元数据的B+Tree节点插入、删除时从根节点到叶子节点使用“写时复制”方式，刷写时先刷写B+Tree各更新节点，最后再刷写指向根节点的超级块。超级块占用空间足够小，且各指针处在512字节范围内，在更新过程中断电，可以保证超级块要么记录新B+Tree的指针，要么记录旧B+Tree的指针，都具有完整一致性；
3、将元数据的B+Tree节点插入、删除操作采用日志方式镜像到对端控制器，记录新增、删除的叶子节点，并记录B+Tree刷写次数(版本号)。当主控端控制器失效时，通过日志及版本号，重新插入、删除信息，恢复数据。
[0006]元数据B+Tree节点操作，通过日志方式远程镜像到冗余控制器，保证元数据一致性。可解决元数据B+Tree节点操作带来的B+Tree多层节点的子节点指针或者叶子节点内容重新错位移动的问题，以及在元数据B+Tree节点操作中控制器失效带来的B+Tree丢失问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是更新元数据B+Tree节点示意图。
【具体实施方式】
[0008]下面对本发明的内容进行更加详细的阐述:
将元数据缓存镜像和日志备份到冗余控制器上。
[0009]将元数据的B+Tree节点插入、删除时从根节点到叶子节点使用“写时复制”方式，刷写时先刷写B+Tree各更新节点，最后再刷写指向根节点的超级块。
[0010]将元数据的B+Tree节点插入、删除操作采用日志方式镜像到对端冗余控制器，记录新增、删除的叶子节点，并记录B+Tree刷写次数。当主控端控制器失效时，通过日志及版本号，重新插入、删除信息，恢复数据。
[0011]本发明实施例提供一种精简池元数据节点刷新一致性保护方法，可有效的解决精简池元数据B+Tree节点数据刷写一致性，提高存储池数据完整性。
[0012]下面参考图1实例说明。
[0013]存储池pool O的逻辑卷32增加块映射，逻辑块为40，则对映射树插入节点(key=40),首先备份日志到镜像冗余控制器(控制器B)，记录对应的pool，Iv操作及参数(insert, key=40, value=xxx),然后更新B+TREE,从根节点到叶子节点都新分配元数据块，避免使用原来元数据块，且直到B+TREE节点刷写完成才可释放旧的元数据块。如果当主控端控制器失效时，通过日志及版本号，重新插入、删除信息，恢复数据。
[0014]经过以上操作，B+Tree节点插入删除等操作都可以保证一致性问题。
[0015]此设计可以存储阵列的存储性能，提高精简存储池操作的可靠性，提高产品在市场上的竞争力。
【权利要求】
1.一种精简池元数据节点刷新一致性保护方法，其特征在于，包括: 将元数据缓存镜像和日志备份到冗余控制器上； 将元数据的B+Tree节点插入、删除时从根节点到叶子节点使用写时复制方式，刷写时先刷写B+Tree各更新节点，最后再刷写指向根节点的超级块； 将元数据的B+Tree节点插入、删除操作采用日志方式镜像到对端冗余控制器，记录新增、删除的叶子节点，并记录B+Tree刷写次数；当主控端控制器失效时，通过日志及版本号，重新插入、删除信息，恢复数据。
2.根据权利1的要求，其特征在于，还包括: 将元数据缓存镜像和日志备份到冗余控制器上，采用异步写入，以提高读写性能。
3.根据权利1的要求，其特征在于，还包括: 将元数据的B+Tree节点插入、删除时从根节点到叶子节点使用写时复制方式,从根节点到叶子节点都新分配元数据块，避免使用原来元数据块，且直到B+TREE节点刷写完成才可释放旧的元数据块。
4.根据权利1的要求，其特征在于，还包括: 将元数据B+Tree节点插入、删除操作通过日志方式记录到对端冗余控制器中，包括，记录操作的类型是插入还是删除，是哪个存储池、逻辑卷、数据块。
【文档编号】G06F12/02GK104391802SQ201410678460
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】周耀辉, 赵静, 施培任 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司