一種基於非易失性存儲介質的快照處理方法及裝置的製作方法
2023-06-26 15:54:16
專利名稱：一種基於非易失性存儲介質的快照處理方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及計算機存儲技術領域，尤其涉及一種基於非易失性存儲介質的 快照處理方法及裝置。
背景技術：
隨著科學技術的飛速發展與計算機技術的普遍應用，網際網路上信息的迅 速增加以及電子商務的發展，企業信息系統日益佔據著企業竟爭優勢的主體地 位。數據的海量增長，使企業比以往任何時候都更加依賴於數據。因此，保護 數據安全，實現數據的存儲備份在企業應用系統中顯得非常重要。今天的網絡 數據要求儘可能減少對數據訪問性能的影響，而快照技術很好地解決了這個問 題。
所謂快照是指將磁碟中某個時間點的數據全部原封不動地保存下來，就如 照相那樣，只不過這裡"照"的是某時刻的數據而不是景色。快照實現的方法
很多，比如寫前拷貝、拆鏡像對等，但不管怎樣都必須確保當用戶的快照命 令下達後，磁碟中給定區域的數據(比如D盤)不能再因用戶新數據的更新而 改變，而且用戶新數據也不能在快照過程中丟失或發生錯誤。
基於傳統的硬碟驅動器(Hard Disk Drive, HDD)的快照技術，其基本原 理是"寫前拷貝"，即當存儲系統收到寫請求後，先將該寫請求對應位置上的原 有數據讀出來，並拷貝到其他位置，然後再寫入新的數據。可見基於傳統的HDD 要實現快照技術，由於寫操作前多了一個讀操作的過程，必定會影響寫數據的 效率。
目前，固態硬碟(solid state disk, SSD)已經問世，SSD由控制單元和存儲 單元(FLASH晶片)組成，簡單的說就是用固態電子存儲晶片陣列而製成的非 易失性存儲介質。
在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題基於 非易失性存儲介質的裝置，在實現快照技術時若採用傳統的HDD的快照技術，
4會對寫數據的效率造成影響。
發明內容
本發明實施例提供一種基於非易失性存儲介質的快照處理方法及裝置， 可以在實現快照時減少對存儲介質中寫數據的效率的影響。
本發明實施方式提供一種基於非易失性存儲介質的快照處理方法，包
括
控制器給寫請求命令做舊數據不能被立即回收的標記； 非易失性存儲介質固件根據所述寫請求命令將待寫入的數據寫入到新 數據塊中；
所述非易失性存儲介質固件根據所述控制器下發的讀請求命令讀取舊 數據塊中的數據，根據所述寫請求命令的標記判斷所述舊數據塊中的數據是 否不能被立即回收，如果不能則將所述舊數據塊中的數據備份到快照巻。
本發明實施方式還提供一種基於非易失性存儲介質的快照處理裝置，包
括
控制器，用於給寫請求命令做舊數據不能被立即回收的標記，下發所述 寫請求命令和讀請求命令給非易失性存儲介質固件；
非易失性存儲介質固件，用於根據所述控制器下發的寫請求命令將待寫 入的數據寫入到新數據塊中，根據所述控制器下發的讀請求命令讀取舊數據 塊中的數據，根據所述寫請求命令的標記判斷所述舊數據塊中的數據是否不 能被立即回收，如果不能則將所述舊數據塊中的數據備份到快照巻。
本發明實施例將寫請求命令做舊數據不能被立即回收的標記，在執行寫 請求時將待寫入的數據寫入到新數據塊中，由此不會對舊數據造成影響，同 時在執行讀請求時根據不能被立即回收的標記將舊數據備份到快照巻，由此 實現了快照，執行寫請求可以在實現快照的讀請求前或者同時完成，可以保 證在完成對存儲介質中指定區域數據的快照的同時不會因為要完成快照而影響往存儲介質中寫數據時的效率。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所 需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性 的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明實施例一基於非易失性存儲介質的快照處理方法的流程示意
圖2是本發明實施例二基於非易失性存儲介質的快照處理方法的流程示意
圖3是本發明實施例基於非易失性存儲介質的快照處理裝置的結構示意圖； 圖4是本發明實施例基於非易失性存儲介質的快照處理裝置的控制器的結 構示意圖5是本發明實施例基於非易失性存儲介質的快照處理裝置的非易失性存 儲介質固件的結構示意圖。
具體實施例方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實 施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方 式僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
請參考圖1，為本發明實施例一基於非易失性存儲介質的快照處理方法 的流程示意圖，其步驟具體包括
步驟S103:控制器接收到寫請求命令後，若需要快照處理則將所述寫 請求命令打上舊數據不能被立即回收的標記；具體的，存儲控制器收到寫請 求後，給所述寫請求命令打上一個標籤或者做其它標記，用以說明原有的舊 數據不能被立即回收，需要將原有的舊數據進行備份。步驟S104:非易失性存儲介質固件根據所述寫請求命令將待寫入的數 據寫入到新數據塊中；
步驟S105:控制器下發讀請求命令給非易失性存儲介質固件，所述非 易失性存儲介質固件根據讀請求命令讀取舊數據塊中的數據。這裡的"舊數 據塊中的數據"與所述步驟S103中的"舊數據，，有所不同，範圍比"舊數 據"更大，所述步驟S103中的"舊數據"專指需要進行快照處理的數據， 而所述"舊數據塊中的數據"是指原來數據塊中的數據，不一定需要進行快
照處i裡。
需要說明的是，在步驟S105中讀取舊數據塊中的數據，而在步驟S104 中執行所述寫請求命令是將代寫入的數據寫入新數據塊中，所以兩者並不衝 突，沒有先後順序之分。
步驟S106:判斷所述舊數據塊中的數據是否不能被立即回收；具體的， 根據步驟S103中給所述寫請求命令所做的標記判斷舊數據塊中的數據是否 不能被立即回收，即是否需要進行快照處理，如果是則進行步驟S107。
步驟S107:將舊數據塊中的數據備份到快照巻，以實現備份。
本發明實施例在收到寫請求命令時，判斷是否需要對舊數據進行備份， 如果需要則打上標記，根據標記將舊數據備份到快照巻，可以完成對存儲介 質中指定區域數據的快照，並且由於執行寫請求，寫入數據時會用一個新的 數據塊存儲數據，可以在讀取數據之前進行，也可以在讀取數據之後進行， 所以不會因為要完成快照而影響往存儲介質中寫數據時的效率。
請參考圖2，為本發明實施例二基於非易失性存儲介質的快照處理方法 的流程示意圖，其步驟具體包括
步驟S201:收到寫請求命令；具體的，存儲系統控制器接收到來自服 務器的寫請求命令，即請求將數據寫入非易失性存儲介質(本發明實施例以 固態硬碟SSD為例予以說明)，例如請求寫入從0到99的長度為100的數 據。
7步驟S202:判斷是否需要快照處理；具體的，存儲系統控制器在收到 伺服器的寫請求的同時，判斷是否也收到需要對原有的從0到99的數據進 行備份的請求，如果收到該請求則說明需要進行快照處理執行步驟S203, 否則執行步驟S204。
步驟S203:標記寫請求舊數據不能被立即回收；具體的，如果步驟S202 判斷出需要進行快照處理則給該寫請求命令打上一個標籤或者做其它標記， 用以說明原有的從0到99的數據不能被立即回收，需要將這些原有的從0 到99的舊數據進行備份。
步驟S204:下發寫請求命令給SSD;具體的，存儲系統控制器將所述 打上標籤的寫請求命令下發給SSD的固件。
步驟S205:完成寫操作；具體的，在步驟S204 SSD固件收到下發的寫 請求命令後，作出響應，存儲系統也作出響應，完成寫操作。所述固件，通 俗的理解就是"固化的軟體"，是固化在集成電路內部的程序代碼，負責控 制和協調集成電路的功能，是擔任著一個系統最基礎、最底層工作的軟體， 例如，Firmware就是BIOS的軟體。需要說明的是，SSD由控制單元和存儲 單元(FLASH晶片)組成，用固態電子存儲晶片陣列而製成的硬碟，在讀 寫數據時以塊為單位進行，由於Flash晶片的每個塊的寫壽命有限，為提高 Flash晶片的寫壽命，在寫入數據時採用了磨損均衡的算法，磨損均衡算法 的核心在每次寫操作時將新數據寫入到最少被使用的物理塊中，來達到整個 SSD的均衡，也就是說，SSD固件收到一個寫請求後，會用另外一個數據塊 來保存寫入的數據，而舊數據塊另作處理，這裡的另作處理是指，如果需要 快照處理則將舊數據塊放入快照巻進行快照，如果不需要則放入回收池。
步驟S206:下發讀請求命令給SSD;具體的，存儲系統控制器的固件 將讀取舊數據的請求命令下發給SSD固件。
步驟S207:讀取舊數據塊中的數據；具體的，在步驟S206 SSD固件收 到讀取舊數據塊中的數據的請求後，作出響應，完成讀操作，這裡的"舊數
8據塊中的數據，，與所述步驟S203中的"舊數據'，有所不同，範圍比"舊數
據"更大，所述步驟S203中的"舊數據"專指需要進行快照處理的數據，
而所述"舊數據塊中的數據，，是指原來數據塊中的數據，不一定需要進行快
照處理。
需要說明的是，步驟S206和步驟S207可以在步驟S205之後進行，也 可以在它之前進行，因為在SSD的0-99位置寫入數據和讀取0-99位置的數 據不會發生衝突，原因在步驟S205有具體描述，在此不再贅述。
步驟S208:判斷舊數據塊中的數據是否不能被立即回收；具體的，根 據步驟S203給所述寫請求命令打上的標記來判斷0-99位置的舊數據是否 不能被立即回收，如果是則進行步驟S210，否則進行步驟S209。
步驟S209:將舊數據塊中的數據放入回收池；具體的，將0-99位置的 數據塊的數據放入回收池，然後刪除這些數據。
步驟S210:將舊數據塊中的數據備份到快照巻；具體的，將所述0-99 位置數據塊的數據放入快照巻中，以實現備份。
本發明實施例在收到寫請求命令時，判斷是否需要對舊數據進行備份， 如果需要則打上標記，根據標記將舊數據備份到快照巻，可以完成對存儲介 質中指定區域數據的快照，並且由於執行寫請求，寫入數據時會用一個新的 數據塊存儲數據，可以在讀取數據之前進行，也可以在讀取數據之後進行， 所以不會因為要完成快照而影響往存儲介質中寫數據時的效率。
請參考圖3,為本發明實施例基於非易失性存儲介質的快照處理裝置的 結構示意圖，所述基於非易失性存儲介質的快照處理裝置包括控制器31 和非易失性存儲介質固件32,其中
所述控制器31，用於給寫請求命令做舊數據不能被立即回收的標記， 下發所述寫請求命令和讀請求命令給非易失性存儲介質固件32;
所述非易失性存儲介質固件32，用於根據所述控制器下發的寫請求命 令將待寫入的數據寫入到新數據塊中，根據所述控制器下發的讀請求命令讀取舊數據塊中的數據，根據所述寫請求命令的標記判斷所述舊數據塊中的數 據是否不能被立即回收，如果不能則將所述舊數據塊中的數據備份到快照 巻。
請參考圖4,為本發明實施例基於非易失性存儲介質的快照處理裝置的
控制器的結構示意圖，所述控制器31包括接收單元311、第二判斷單元 312、標記單元313和命令下發單元314。
所述接收單元311 ，用於接收寫請求來自伺服器的寫請求命令；
所述第二判斷單元312,用於判斷所述接收單元311接收到的寫請求命 令是否需要對舊數據塊中的數據進行快照處理。
所述標記單元313，用於如果所述第二判斷單元312判斷出需要進行快 照處理，則給所述寫請求命令做舊數據不能被立即回收的標記，用以說明原 有的舊數據不能被立即回收，需要將原有的舊數據進行備份。
所述命令下發單元314,用於將所述寫請求命令以及讀取舊數據的讀請 求下發給非易失性存儲介質固件32。
請參考圖5,為本發明實施例基於非易失性存儲介質的快照處理裝置的 非易失性存儲介質固件的結構示意圖，所述非易失性存儲介質固件32包括 寫數據單元321、讀數據單元322、第一判斷單元323、備份單元324和回 收單元325。
所述寫數據單元321,用於根據所述命令下發單元314下發給非易失性 存儲介質固件32的寫請求命令將待寫入的數據寫入到新數據塊中，需要說 明的是，所述非易失性存儲介質在讀寫數據時以塊為單位進行，由於Flash 晶片的每個塊的寫壽命有限，為提高Flash晶片的寫壽命，在寫入數據時採 用了磨損均衡的算法，磨損均衡算法的核心在每次寫操作時將新數據寫入到 最少被使用的物理塊中，來達到整個非易失性存儲介質的均衡，也就是說， 會用另外一個數據塊來保存寫入的數據。
需要說明的是，所述寫數據單元321和所述讀數據單元322是分別進行，不會發生衝突。
所述讀數據單元322,用於根據所述命令下發單元314下發給非易失性 存儲介質固件的讀請求命令讀取舊數據塊中的數據。
所述第一判斷單元323,用於根據所述標記單元313給所述寫請求命令 作的標記判斷所述舊數據塊中的數據是否不能被立即回收；
所述備份單元324，用於如果所述第一判斷單元323判斷出所述舊數據 塊中的數據不能被立即回收時，則將所述舊數據塊中的數據放入快照巻中， 以實現備份。
所述回收單元325，用於如果所述第一判斷單元323判斷出所述舊數據
塊中的數據可以#:立即回收時，則將所述舊數據塊中的數據放入回收池中， 以將其刪除。
本發明實施例根據標記單元313給寫請求命令做舊數據不能被立即回 收的標記，由第一判斷單元323判斷是否需要進行快照處理，如果需要，備 份單元324則完成對存儲介質中指定區域數據的快照，並且寫數據單元321 在寫入數據時會用 一個新的數據塊存儲數據，可以在讀數據單元322讀取數 據之前進行，也可以在其之後進行，所以不會因為要完成快照而影響往存儲 介質中寫數據時的效率。
可以通過程序來指令相關的硬體來完成，所述程序可以存儲於一計算機可讀取 存儲介質中，所述存儲介質為ROM/RAM、磁*萊、光碟等。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局 限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易 想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護 範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
ii
權利要求
1、一種基於非易失性存儲介質的快照處理方法，其特徵在於，包括控制器給寫請求命令做舊數據不能被立即回收的標記；非易失性存儲介質固件根據所述寫請求命令將待寫入的數據寫入到新數據塊中；所述非易失性存儲介質固件根據所述控制器下發的讀請求命令讀取舊數據塊中的數據，根據所述寫請求命令的標記判斷所述舊數據塊中的數據是否不能被立即回收，如果不能則將所述舊數據塊中的數據備份到快照卷。
2、 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括步驟所述控制器收到寫請求命令，判斷是否需要快照處理，如果需要則執行給寫請求命令做舊數據不能被立即回收的標記的步驟。
3、 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述非易失性存儲介質固件根據所述寫請求命令將待寫入的數據寫入到的新數據塊為使用次數最少的數據塊。
4、 如權利要求1所述的方法，其特徵在於還包括步驟如果所述非易失性存儲介質固件判斷所述舊數據塊中的數據能被立即回收，則將所述舊數據塊放入回收池。
5、 一種基於非易失性存儲介質的快照處理裝置，其特徵在於，包括控制器，用於給寫請求命令做舊數據不能被立即回收的標記，下發所述寫請求命令和讀請求命令給非易失性存儲介質固件；非易失性存儲介質固件，用於根據所述控制器下發的寫請求命令將待寫入的數據寫入到新數據塊中，根據所述控制器下發的讀請求命令讀取舊數據塊中的數據，根據所述寫請求命令的標記判斷所述舊數據塊中的數據是否不能被立即回收，如果不能則將所述舊數據塊中的數據備份到快照巻。
6、 如權利要求5所述的裝置，其特徵在於所述控制器包括標記單元和命令下發單元；所述標記單元，用於給寫請求命令做舊數據不能被立即回收的標記；所述命令下發單元，用於下發所述寫請求命令和所述讀請求命令給所述非易失性存儲介質固件。
7、 如權利要求5所述的裝置，其特徵在於所述非易失性存儲介質固件包括寫數據單元、讀數據單元、第一判斷單元和備份單元；所述寫數據單元，用於根據所述命令下發單元下發的寫請求命令將待寫入的數據寫入到新數據塊中；所述讀數據單元，用於根據所述命令下發單元下發的讀請求命令讀取所述舊數據塊中的數據；所述第一判斷單元，用於根據所述寫請求命令的標記判斷所述舊數據塊中的數據是否不能被立即回收；所述備份單元，用於如果所述第一判斷單元判斷出所述舊數據塊中的數據不能被立即回收，則將所述舊數據塊中的數據備份到快照巻。
8、 如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述控制器還包括接收單元，用於接收所述寫請求命令。
9、 如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述控制器還包括第二判斷單元，用於判斷所述接收單元接收到的寫請求命令是否需要快照處理，如果判斷需要快照處理則啟動所述標記單元給所述寫請求命令做舊數據不能被立即回收的標記。
10、 如權利要求5或7所述的裝置，其特徵在於，所述新數據塊包括使用次數最少的數據塊。
11、 如權利要求7所述的裝置，其特徵在於所述非易失性存儲介質固件還包括回收單元，用於如果所述第一判斷單元判斷出所述舊數據塊中的數據能夠被立即回收則將所述舊數據塊放入回收池。
全文摘要
本發明實施例提供一種基於非易失性存儲介質的快照處理方法，包括控制器給寫請求命令做舊數據不能被立即回收的標記；非易失性存儲介質固件根據所述寫請求命令將待寫入的數據寫入到新數據塊中；所述非易失性存儲介質固件根據所述控制器下發的讀請求命令讀取舊數據塊中的數據，根據所述寫請求命令的標記判斷所述舊數據塊中的數據是否不能被立即回收，如果不能則將所述舊數據塊中的數據備份到快照卷。本發明實施方式還提供一種基於非易失性存儲介質的快照處理裝置。本發明實施例可以完成對存儲介質中指定區域數據的快照，並且不會因為要完成快照而影響往存儲介質中寫數據時的效率。
文檔編號G06F11/14GK101477483SQ20081024221
公開日2009年7月8日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者巍 張 申請人:成都市華為賽門鐵克科技有限公司