用于管理存储系统快照的系统和方法
【专利说明】用于管理存储系统快照的系统和方法
[0001]优先权
[0002]本申请要求享有2013年3月6日提交的名为“System and Method for ManagingStorage System Snapshots”的美国专利申请13/786,628的权益，其中该申请在这里全部引入以作为参考。
技术领域
[0003]本公开主要涉及数据存储系统，尤其涉及对存储系统内部的卷的周期性快照进行管理。
【背景技术】
[0004]随着信息价值和用途的持续增长，个人和企业也在寻求用于处理和存储信息的附加方式。其中一个可供用户使用的选项是信息处理系统。信息处理系统通常会处理、编译、存储和/或传递用于企业、个人或其他目的的信息和数据，由此允许用户利用信息的价值。由于技术和信息处理需求会随不同的用户或应用而改变，因此，信息处理系统在所要处理的信息，处理信息的方式，处理、存储或传递的信息量以及如何可以快速有效地处理、存储或传递信息的方面同样存在差异。信息处理系统的这些变化允许信息处理系统是通用或是为特定用户或特定用途配置的，例如金融交易处理、机位预订、企业数据存储或全球通信。此外，信息处理系统可以包括多种硬件和软件组件，这些组件可被配置成处理、存储或传递信息，并且可以包括一个或多个计算机系统、数据存储系统以及联网系统。
[0005]信息处理系统可以依照若干种不同的配置方式来配置。信息处理系统的范围可以涵盖单一的独立计算机系统到分布式多设备计算机系统，再到具有远程或云存储系统的联网计算机系统。计算机存储系统和远程或云存储系统都可以包括使用硬盘驱动器或固态存储驱动器的独立驱动器冗余阵列(RAID)。这些驱动器被布置成一个存储池，该存储池可被划分成用于存储数据的多个卷。信息处理系统可被配置成定期存储卷的一个或多个拷贝，这些拷贝被称为快照。快照是某个卷在某个时间点的拷贝。倘若系统出现故障，快照有助于防止数据丢失。
[0006]—种用于存储快照的实施方式是写时拷贝。在写时拷贝中，只有在卷快照完成之后写入的页面才会耗费附加存储空间。快照中的其他页面是与基卷共享的。如果每次都写入不同的页面，那么将会导致分配新的页面来存储快照。为了存储每一个卷的快照，通常会储备一定的空间数量。
[0007]输入/输出操作或存储设备写入的数量取决于很多因素，并且系统管理员很难对此进行预测。由此，要想确定存储快照所需要的空间数量是非常困难的。如果为存储快照留出的空间过多，那么存储系统的利用率将会很低并且会具有过多未使用的空间。如果为存储快照留出的空间过少，那么存储系统将无法存储所有预期的快照，或者不得不通过删除快照来创建未使用的存储空间。
[0008]精简配置卷(thin provis1ned volume)会导致更加难以确定存储快照所需要的空间数量。精简配置卷具有一个虚拟容量和一个实际容量。通常，精简配置卷的虚拟容量明显大于其实际容量。只有在执行写入的时候才会将页面按需分配给精简卷。一些精简配置卷是作为卷储备百分比而被分配的快照储备空间。不幸的是，对于此类快照储备空间分配来说，诸如SCSI UNMAP命令之类的存储命令将会产生非常不利的影响。未被映射的页面会导致卷储备降低，由此将会减少快照储备。此外，由于仍旧需要为快照存储未被映射的页面，因此，UNMAP命令还会导致快照储备的消耗增大。由此，UNMAP具有减少快照储备和增加快照利用率的双重效应。这种变化可能会导致快照储备过多，并且会导致删除快照。
【发明内容】
[0009]在这里公开了一种(I)通过借用存储阵列上的未使用指配空间或自由空间来使卷使用超出其快照储备以外的空间以及(2)在总的存储系统利用率达到预设阈值的时候确定所要删除的快照的方法、存储系统和信息处理系统(IHS)。
[0010]根据一个实施例，该方法包括由一个存储控制器:接收一个要求在存储系统上存储与多个卷中的第一个卷相关联的第一快照的请求；确定与第一个卷关联的剩余指配快照储备空间是否小于存储第一快照所需要的空间数量；响应于剩余指配快照储备空间小于所需要的空间数量，从存储系统内部的未使用指配空间或未使用的未指配空间中的至少一个借用快照储备空间；以及将第一快照的至少一部分存入所借用的快照储备空间。
[0011]在这里还公开了一种固态存储系统，包括:多个存储设备；与存储设备耦合且用于控制存储操作的存储控制器，其中该存储控制器包括执行以下处理的逻辑:接收一个要求在存储系统上存储与多个卷中的第一个卷相关联的第一快照的请求；确定与第一个卷关联的剩余指配快照储备空间是否小于存储第一快照所需要的空间数量；响应于剩余指配快照储备空间小于所需要的空间数量，从存储系统内部的未使用指配空间或未使用的未指配空间中的至少一个借用快照储备空间；以及将第一快照的至少一部分存入所借用的快照储备空间。
[0012]在这里还公开了一种信息处理系统(IHS)，包括:一个或多个处理器；与处理器耦合并且与处理器通信的存储系统，该存储系统包括多个存储设备和与存储设备耦合的存储控制器，存储控制器具有在其上运行的固件以提供存储系统操作的控制。该固件将存储控制器配置成:接收一个要求在存储系统上存储与多个卷中的第一个卷相关联的第一快照的请求；确定与第一个卷关联的剩余指配快照储备空间是否小于存储第一快照所需要的空间数量；响应于剩余指配快照储备空间小于所需要的空间数量，从存储系统内部的未使用指配空间或未使用的未指配空间中的至少一个借用快照储备空间；以及将第一快照的至少一部分存入所借用的快照储备空间。
[0013]以上的概述包含了与细节有关的简化、概括和省略，其并不应被作为是对请求保护的主题的全面描述，相反，该概述的目的是提供与之关联的一些功能的简单概括。本领域技术人员可以通过查阅后续的附图和详细的书面描述来清楚了解请求保护的主题的其他系统、方法、功能、特征和优点。
【附图说明】
[0014]关于说明性实施例的描述可以结合附图来阅读。应该认识到的是，为使图示简单清晰，附图中示出的部件未必是按比例绘制的。举例来说，一些部件的尺寸相对于其他部件而言是放大的。用于引入本公开的教导的实施例是对照这里给出的附图而被显示和描述的，其中:
[0015]图1示出的是根据一个或多个实施例的可以实施本公开的不同方面的例示信息处理系统；
[0016]图2示出的是根据一个或多个实施例的例示存储系统的框图；
[0017]图3示出的是根据一个或多个实施例的在存储设备内部分配的卷、快照和快照储备空间的示例；
[0018]图4示出的是根据一个或多个实施例的具有可用于快照借用处理的未使用指配空间和自由空间的存储池的示例；
[0019]图5是示出了根据一个或多个实施例的用于从未使用的指配快照储备空间或是未使用的池空间借用快照空间的方法的一个示例的流程图；
[0020]图6是示出了根据一个或多个实施例的可供精简卷在卷尺寸减小的过程中保持快照的方法的一个示例的流程图。
[0021]图7是示出了根据一个或多个实施例的用于在总存储系统容量达到最大容量的时候删除快照的方法的一个示例的流程图；
[0022]图8是示出了根据一个或多个实施例的用于对卷进行排名以删除快照的方法的一个示例的流程图；
[0023]图9是示出了根据一个或多个实施例的用于移除精简卷的优先排名的方法的一个示例的流程图；以及
[0024]图10是示出了根据一个或多个实施例的用于移除精简卷的优先排名的方法的另一个示例的流程图。
【具体实施方式】
[0025]这里的说明性实施例提供了一种(I)能使存储系统通过临时借用未使用的空间来存储快照以应对快照储备过多以及(2)在总存储系统利用率达到最大阈值的时候确定所要删除的快照的信息处理系统(IHS)、固态存储系统和在信息处理系统内部执行的方法。
[0026]在以下关于本公开的例示实施例的详细描述中足够具体地描述了可以实施本公开的具体例示实施例，以使本领域技术人员能够实施所公开的实施例。举例来说，在这里给出了诸如具体的方法顺序、结构、部件及连接之类的具体细节。然而应该理解，并不是必须使用所给出的具体细节来实施本公开的实施例。此外还应该理解，其他的实施例也是可以使用的，在不脱离本公开的通用范围的情况下，在逻辑、架构、程序、机械、电子和其他方面是可以进行更改的。因此，以下的详细描述不应被认为具有限制意义，并且本公开的范围是由附加权利要求及其等价物限定的。
[0027]在说明书中，如果引用了 “单个实施例”、“一个实施例”、“实施例”或“一个或多个实施例”，那么其目的是指示在本公开的至少一个实施例中包含了结合该实施例描述的特定特征、结构或特性。此类