虛擬伺服器中的邏輯數據對象重用的製作方法

2023-04-25 10:09:21

專利名稱：虛擬伺服器中的邏輯數據對象重用的製作方法
技術領域：
本發明涉及關於數據存儲系統的數據存儲，更具體地講，涉及一種用於邏輯數據對象的動態重用的系統。
背景技術：
傳統上，操作一次寫入多次讀取(write once read many, WORM)介質依賴於介質類型自身，從而單個物理數據對象不能既是標準的讀寫數據對象又是實施WORM的數據對象。在製造時，使這兩種介質類型互斥。儘管具有既用於WORM數據對象又用於讀寫數據對象的物理介質的公共池將會是有益的，但基於在製造時綁定於介質的屬性，這在物理上是不可能的。WORM介質所需的一個WORM屬性是對於每個創建的介質盒而言唯一的12位元組全球標識符(WWID)。WffID由軟體用來獨立於數據對象的任何潛在標籤變化，把介質上的寫入內容連結到該介質的世界唯一實例。這允許軟體檢測可能導致一個數據對象被誤認為另一 不同物理介質實例的異常或惡意行為。在計算機系統的上下文中，術語「卷」經常用於描述具有位於介質(諸如，磁帶驅動器的磁帶)上的單個文件系統的單個可訪問數據存儲區域。如本文所討論的，術語「數據對象」、「邏輯對象」、「邏輯數據對象」和「對象」用於表示卷，諸如磁帶卷或虛擬磁帶卷。如本領域所知，術語卷與「磁帶卷」、「虛擬磁帶卷」、磁帶V0LSER(卷序列號)、磁帶文件卷、文件卷和文件系統可互換地使用。邏輯WORM環境對WffID具有相同的要求。在使用仿真介質類型的虛擬庫中可插入/創建邏輯數據對象。軟體必須知道獨立介質池以將合適的輸入和/或輸出引向期望的介質池。如果虛擬庫能夠管理一個公共介質池並且不需要分開的用於標準讀寫數據對象和邏輯WORM數據對象的介質池，則這將會是有利的。此外，具有相同數據對象序列號的不同邏輯WORM介質數據對象必須是可檢測的。對於物理磁帶介質，每個磁帶盒具有獨立於它的數據對象序列號或VOLSER在製造時產生並嵌入在盒中的WffID。兌現WORM介質的應用軟體可使用WffID以便檢測何時物理介質已被替換，由此檢測潛在的惡意行為。在虛擬存儲系統中，物理介質對象可能不直接與虛擬對象關聯。而是，虛擬對象可以是存儲在盤子系統中的簡單文件。該文件於是具有與它關聯的元數據，該元數據能夠存儲在獨立於該文件的資料庫中。文件的保管模式的鏈會使事情複雜化，因為虛擬對象可能被複製和/或卸載至多個物理數據對象。虛擬對象的整個生命周期可引入可能洩露它的內容的許多事件。例如，獨立伺服器可把可堆疊的相同數據對象序列號寫到物理盒。如果該物理盒會被重新貼標籤並被錯誤地插入到原始伺服器中，則它的內容(包括堆疊的邏輯數據對象)可能無法被檢測為不同或者已改變。另外，數據對象錯誤地在「擦除(scratch)」狀態下返回到公共池。在擦除狀態下的數據對象(WORM數據對象或讀寫數據對象)表示該數據對象上的任何數據過期或無效並且能夠被刪除或覆寫並且該數據對象被重用為新的數據對象。對於WORM數據，這代表特別不希望出現的數據丟失情況。如果發生這種錯誤，則先前寫入的WORM數據對象可能被用非WORM類型數據或不同的WORM數據覆寫。

發明內容
通過一種用於邏輯數據對象的動態重用的新穎系統解決一些或全部前述問題並且獲得現有技術的改進。該系統包括支持至少一個一次寫入多次讀取(WORM)邏輯數據對象和至少一個讀寫邏輯數據對象的虛擬磁帶伺服器。根據本發明的一個方面，該虛擬伺服器包括處理器，該處理器被構造為從至少兩個邏輯數據對象的公共池初始化邏輯數據對象。所述邏輯數據對象響應於針對邏輯數據對象的開始的寫命令與介質類型組的成員綁定，以替換先前與所述邏輯數據對象關聯的任何信息。所述介質類型組成員包括WORM邏輯數據對象和讀寫邏輯數據對象。所述處理器被構造為通過利用從邏輯數據對象的開始寫入來掛載(mount)邏輯數據對象以把至少一個數據屬性綁定到所述介質類型組的所述成員從而替換與所述邏輯數據對象關聯的任何先前屬性和數據，重用所 述邏輯數據對象之一作為所述介質類型組的成員而無需彈出和重新插入。根據本發明的第二方面，一種虛擬伺服器包括處理器，被構造為選擇WORM邏輯數據對象之一以重用作為新的WORM邏輯數據對象。所述處理器保持綁定到選擇的WORM邏輯數據對象的數據屬性，直至確定所選擇的WORM邏輯數據對象可用於重用。所述處理器在保持綁定到所選擇的WORM邏輯數據對象的數據屬性的同時把至少一個臨時數據屬性分配給所選擇的WORM邏輯數據對象。該臨時數據屬性使處理器能夠通過確定存儲在WORM邏輯數據對象上的數據已過期或者不再有效，來驗證所選擇的WORM邏輯數據對象能夠重用作為新的WORM邏輯數據對象或者非WORM邏輯數據對象。所述處理器掛載所選擇的WORM邏輯數據對象並在由伺服器驗證的情況下接收從邏輯數據對象的開始起的寫命令以把至少一個數據屬性綁定到所選擇的WORM邏輯數據對象以便替換與所選擇的WORM邏輯數據對象關聯的數據屬性和數據，從而重用所選擇的WORM邏輯數據對象作為所述新的WORM邏輯數據對象。根據本發明的另一方面，一種用於操作支持至少一個一次寫入多次讀取(WORM)邏輯數據對象和至少一個讀寫邏輯數據對象的虛擬伺服器的方法。該方法包括從邏輯數據對象的公共池初始化邏輯數據對象，所述邏輯數據對象響應於針對邏輯數據對象的開始的寫命令與介質類型組的成員綁定以替換先前與所述邏輯數據對象關聯的任何信息。所述介質類型組的成員包括WORM邏輯數據對象和讀寫邏輯數據對象。通過利用從邏輯數據對象的開始起的寫入來掛載所述邏輯數據對象以把至少一個數據屬性綁定到所述介質類型組的所述成員從而替換與所述邏輯數據對象關聯的任何先前屬性和數據，重用所述邏輯數據對象之一作為所述介質類型組的成員而無需彈出和重新插入。根據本發明的另一方面，一種電腦程式產品包括實現有計算機可用程序代碼的計算機可用介質。該計算機可用程序代碼被構造為操作處理器以操作被構造為支持至少一個一次寫入多次讀取(WORM)邏輯數據對象和至少一個讀寫邏輯數據對象的虛擬伺服器。該計算機可用程序代碼還被構造為從邏輯數據對象的公共池初始化邏輯數據對象，所述邏輯數據對象響應於針對邏輯數據對象的開始的寫入與介質類型組的成員綁定以替換先前與所述邏輯數據對象關聯的任何信息。所述介質類型組的成員包括WORM數據對象和讀寫數據對象。該計算機可用程序代碼還被構造為通過利用從邏輯數據對象的開始起的寫入來掛載所述邏輯數據對象以把至少一個數據屬性綁定到所述介質類型組的所述成員從而替換與所述邏輯數據對象關聯的任何先前屬性和數據，重用所述邏輯數據對象之一作為所述介質類型組的成員而無需彈出和重新插入。


現在將參照附圖僅作為示例描述本發明的實施例，在附圖中圖I是可實現於圖7至8的系統中的虛擬伺服器的圖形表示；圖2是介質類型組成員的圖形表示；圖3至5是虛擬伺服器的各種操作的流程圖；圖6是具有介質(諸如，磁帶)並且具有以剖視圖顯示的盒內存的可移除數據存儲盒的立體圖；
圖7是邏輯數據對象的信息的圖形表示；圖8是可實現本發明的數據存儲系統的圖形表示；以及圖9是圖8的數據存儲系統的伺服器的圖形表示。
具體實施例方式參照附圖在下面的描述中闡述優選實施例，其中相似標號表示相同或相似元件。通過一種用於邏輯數據對象的動態重用的新穎系統解決了前述問題並且獲得現有技術的改進。該系統包括支持至少一個一次寫入多次讀取(WORM)邏輯數據對象和至少一個讀寫邏輯數據對象的虛擬磁帶伺服器。在一個實施例中，該虛擬伺服器包括處理器，該處理器被構造為從至少兩個邏輯數據對象的公共池初始化邏輯數據對象。邏輯數據對象響應於針對邏輯數據對象的開始的寫命令與介質類型組的成員綁定以替換先前與該邏輯數據對象關聯的任何信息。介質類型組成員包括WORM邏輯數據對象和讀寫邏輯數據對象。處理器被構造為通過利用從邏輯數據對象的開始起的寫入來掛載邏輯數據對象以把至少一個數據屬性綁定到介質類型組的所述成員從而替換與該邏輯數據對象關聯的任何先前屬性和數據，重用邏輯數據對象之一作為所述介質類型組的成員而無需彈出和重新插入。作為總體的系統性概述，虛擬伺服器可包括管理接口，在該管理接口中能夠配置基於策略的構造定義。當虛擬伺服器或外部主機(未示出)掛載邏輯數據對象時，提供規定系統應該如何管理該邏輯數據對象的數據的構造。例如，經由管理接口間接地定義規則。規則確定掛載的邏輯數據對象應該被視為一次寫入多次讀取(WORM)邏輯數據對象還是讀寫邏輯數據對象。如果選擇的邏輯數據對象要被配置為WORM，則在掛載期間產生臨時數據屬性(諸如，臨時全球標識符(WWID))並把它提供給伺服器。如果伺服器接受選擇的邏輯數據對象，則針對該邏輯數據對象的開始的第一寫命令將會發生。此時，WWID被綁定到該邏輯數據對象並保留它的WORM屬性。如果該邏輯數據對象以前是WORM邏輯數據對象，則它的數據和先前的WffID此時被自動覆寫，這模擬具有相同VOLSER (卷序列號)的不同介質的彈出和重新插入。在掛載該邏輯數據對象的同時，虛擬伺服器將會把該邏輯數據對象移出擦除池並移動到私有池中以防止該邏輯數據對象的循環重用。當認為讀寫或WORM邏輯數據對象不再具有相對於主機有效的內容時，存儲在邏輯數據對象上的所有數據已過期，虛擬伺服器將把該邏輯數據對象從私有池移動到既包括WORM邏輯數據對象又包括讀寫邏輯數據對象的公共擦除池。這允許該邏輯數據對象再次成為用於未來的掛載和重用的候選。未來的掛載能夠隨後把該邏輯數據對象重新綁定為讀寫或 WORM。保留邏輯數據對象類型(WORM或讀寫)和數據屬性(諸如，WffID)直至第一次寫入是有價值的，因為這允許處理掛載的虛擬伺服器拒絕選擇的邏輯數據對象，由此使邏輯數據對象的先前數據和數據屬性保持不被修改。例如，邏輯數據對象可能被疏忽地移動到擦除池，然後被選擇用於擦除掛載。虛擬伺服器確定選擇的邏輯數據對象被疏忽地移動到擦除池並且選擇的邏輯數據對象包含有效或未過期的數據。虛擬伺服器隨後在掛載操作中失敗並且保持未過期或有效數據以及介質類型(WORM或讀寫)。同時，虛擬伺服器把選擇的邏輯數據對象移回到受保護的私有池，這防止選擇的邏輯數據對象上的任何現有WORM受保護數據丟失。另外，虛擬伺服器可能疏忽地把選擇的邏輯數據對象移動到擦除池中，然後在它被重用之前把它移回到私有池。邏輯數據對象的這種從私有池到擦除池並隨後返回至私有 池的移動不會引起選擇的邏輯數據對象上的WORM受保護數據的任何丟失。僅當發生選擇的邏輯數據對象的重用(其中發出從邏輯數據對象的開始起的寫命令)時，與選擇的邏輯數據對象關聯的任何現有數據和數據屬性才會被覆寫並且任何先前數據將被截除。總的來說，虛擬伺服器的實施例被構造為即使諸如通過指示邏輯數據對象上的數據無效並且使它們處於允許處理器的決定的撤銷的狀態已使先前WORM對象可用於重用，也保護先前WORM對象。關於WORM數據對象，存在為了保護數據對象免於被修改或覆寫而必須滿足的要求。不存在保護先前WORM對象免受破壞的要求。不管要使該對象變為新的WORM對象還是要使該對象變為讀寫對象，停止重用，直至主機指示準備好在邏輯數據對象的開始處寫入(在現有技術中稱為「帶首」(BOT))，這指示主機同意重用。此時，刪除WORM的所有數據和關聯信息(諸如，先前WffID)，並且邏輯對象被分配新的WWID並綁定為WORM或者成為讀寫對象。參照圖I至8，虛擬伺服器100可包括處理器102，處理器102可包括分級存儲節點60和虛擬化節點40 (都顯示在圖8中)，基於下面的描述，分級存儲節點60和虛擬化節點40可被構造為工作於虛擬伺服器100中。在一個實施例中，虛擬伺服器100支持位於公共池106中的至少一個一次寫入多次讀取(WORM)邏輯數據對象108和至少一個讀寫邏輯數據對象109。處理器102被構造為從至少兩個邏輯數據對象108和109的公共池106中初始化新的邏輯數據對象104。該新的邏輯數據對象104響應於針對邏輯數據對象的開始的寫命令114(即，寫帶首(BOT)命令)與介質類型組成員110綁定，以替換先前與邏輯數據對象107關聯的任何信息。先前與邏輯數據對象107關聯的信息可包括先前全球標識符(WWID) 115、介質類型(諸如，WORM或者讀寫)116、寫掛載計數118和屬性內容113。該新的邏輯數據對象與如圖2中所示包括WORM數據對象120和讀寫數據對象122的介質類型組的成員綁定。處理器102被構造為通過利用從邏輯數據對象的開始起寫入來掛載該邏輯數據對象以把至少一個數據屬性112綁定到介質類型組成員110從而替換與邏輯數據對象107關聯的任何先前屬性112、115、116、118和數據113，重用邏輯數據對象之一 107作為介質類型組成員110而無需彈出和重新插入。處理器102還可被構造為使用公共池106中的邏輯數據對象107作為新的邏輯數據對象104，其具有先前數據對象序列號114、先前數據對象邏輯介質類型116和先前寫掛載計數118。處理器102為新的邏輯數據對象104產生在蓋然性上不可重複的新的全球標識符(WffID) 119。處理器102可被構造為響應於從對象的開始寫入114把新的WffID 119和介質類型組成員110綁定到邏輯數據對象107以創建新的邏輯數據對象104，由此替換先前WffID 115、先前介質類型116和先前寫掛載計數118。當新的WffID 119和介質類型組成員110被綁定到邏輯數據對象107以創建新的邏輯數據對象104時，可重置先前寫掛載計數118。新的WffID 119在第一次從對象的開始寫入命令114被綁定，在去除任何先前關聯的數據113的同時替換任何先前介質類型116。在新的WffID 119和介質類型組成員110已被綁定到新的邏輯數據對象107之前，仍然可從邏輯數據對象107取回先前WffID 115、先前介質類型116、先前寫掛載計數118和任何先前關聯的數據113。處理器102可被構造為響應於利用預期的從加載點的寫入來掛載數據對象103，以使用該數據對象作為邏輯數據對象107來創建新的邏輯數據對象104。 通過響應於利用預期的從加載點的寫入來掛載數據對象103以使用數據對象103作為邏輯數據對象107從而創建新的邏輯數據對象104，處理器102操作虛擬伺服器100。處理器102可被構造為在新的WffID 119和介質類型組成員110被綁定到新的邏輯數據對象104時重置寫掛載計數118。處理器102在公共池106中輪轉出WORM邏輯數據對象108作為選擇的擦除邏輯數據對象107，該公共池包括可包含WORM邏輯數據對象108和讀寫邏輯數據對象109的擦除邏輯數據對象。僅在處理器在擦除池106中輪轉出選擇的擦除邏輯數據對象107時，發生選擇的擦除邏輯數據對象107的重用。在一個實施例中，本發明包括用於操作支持至少一個一次寫入多次讀取(WORM)邏輯數據對象108和至少一個讀寫邏輯對象109的虛擬伺服器100的示例性方法。該方法包括下述步驟從至少兩個邏輯數據對象108和109的公共池106初始化新的邏輯數據對象104。新的邏輯數據對象104響應於針對邏輯數據對象的開始的寫入114與介質類型組成員110綁定，以替換先前與邏輯數據對象107關聯的任何信息112、113、115、116和118。通過利用從邏輯數據對象的開始起的寫入114掛載邏輯數據對象107以把至少一個數據屬性112綁定到介質類型組成員110從而替換與邏輯數據對象107關聯的任何先前屬性115、116和118以及數據113，重用邏輯數據對象104之一作為介質類型組成員110而無需彈出和重新插入。在另一示例性實施例中，本發明包括一種包括計算機可用介質的電腦程式產品，該計算機可用介質實現有計算機可用程序代碼。該程序代碼被構造為操作處理器102以操作支持至少一個WORM邏輯數據對象108和至少一個讀寫邏輯數據對象109的虛擬伺服器100，以從至少兩個邏輯數據對象108和109的公共池106初始化新的邏輯數據對象104，新的邏輯數據對象104響應於針對邏輯數據對象的開始的寫入114與介質類型組成員110綁定，以替換先前與邏輯數據對象107關聯的任何信息113、115、116和118。通過利用從邏輯數據對象的開始起的寫入114掛載邏輯數據對象107以把至少一個數據屬性112綁定到介質類型組成員110從而替換與邏輯數據對象107關聯的任何先前屬性112、115、116、118和數據113，邏輯數據對象被與介質類型組110綁定並重用邏輯數據對象之一 107作為介質類型組成員110而無需彈出和重新插入。圖3至5顯示處理器102的操作的示例性流程圖作為可實現為程序指令的步驟。參照圖3，顯示了用於操作處理器102以操作虛擬伺服器100的程序指令的示例性流程圖。步驟130操作處理器102以用作支持至少一個WORM邏輯數據對象108和至少一個讀寫數據對象109的虛擬伺服器100。步驟132從公共池106初始化新的邏輯數據對象104，新的邏輯數據對象104與介質類型組成員110綁定。步驟134重用邏輯數據對象之一 104作為介質類型組成員110。步驟136利用從對象開始寫入命令114掛載邏輯數據對象104以把至少一個數據屬性112綁定到介質類型組成員110。圖4顯示細化用於如下操作處理器102以操作虛擬伺服器100的圖3的程序指令130 (特別地，132)的例子的流程圖步驟138使用來自公共池106的邏輯數據對象107作為新的邏輯數據對象104，具有其先前數據對象WffID 115、先前數據對象邏輯介質類型116和先前寫掛載計數118的。步驟140為新的邏輯數據對象104產生在蓋然性上不可重複的新的全球標識符(WffID) 119。步驟142把新的WffID 119和介質類型組成員110綁定到邏輯數據對象107以創建新的邏輯數據對象104，由此替換先前WffID 115、先前介質類型116和 先前寫掛載計數118。圖5顯示細化用於如下操作處理器102以操作虛擬伺服器100的圖3的程序指令130 (特別地，134)的例子的流程圖步驟150通過使用數據對象103作為邏輯數據對象107以創建新的邏輯數據對象104來響應於利用預期的從加載點的寫入而掛載數據對象103。步驟152在新的WffID 119和介質類型組成員110綁定到新的邏輯數據對象104時重置寫掛載計數118。步驟154在公共池106中輪轉出WORM邏輯數據對象108作為選擇的擦除邏輯數據對象107，該公共池包括可以是WORM邏輯數據對象108或讀寫邏輯數據對象109的擦除邏輯數據對象。僅在處理器在公共池106中輪轉出選擇的擦除邏輯數據對象107時，發生選擇的擦除邏輯數據對象107的重用。實現方式可包括軟體、固件、微碼、硬體及它們的任何組合。參照圖9，實現方式可採用實現於介質(諸如，分級存儲節點60的內存、存儲器和電路)中的代碼或邏輯的形式，其中該介質可包括硬體邏輯(例如，集成電路晶片、可編程門陣列[PGA]、專用集成電路[ASIC]或其它電路、邏輯或裝置)；或者計算機可讀存儲介質，諸如磁存儲介質(例如，電子、磁、光、電磁、紅外或半導體系統、半導體或固態存儲器、磁帶、可移除計算機盤和隨機存取存儲器[RAM]、只讀存儲器[ROM]、剛性磁碟和光碟、壓縮盤-只讀存儲器[CD-ROM]、壓縮盤-讀 / 寫[CD-R/W]和 DVD)。參照圖6，示出了數據存儲盒10的例子，諸如磁帶盒，數據存儲盒10包括卷繞在捲筒13的軸12上的可重寫磁帶11和盒存儲器14。磁帶盒的一個例子包括基於LT0(線性磁帶開放)技術的盒。如本領域技術人員所理解，盒存儲器(CM) 14例如包括具有非接觸式接口的發射機應答器，該發射機應答器通過在裝配時被盒10封閉而保持在盒10中。示出的磁帶盒是單捲筒盒。磁帶盒也可包括雙捲筒盒，在雙捲筒盒中，在盒的捲筒之間饋送磁帶。磁帶11通常布置為存儲大量的數據的數據對象。WORM介質的一個要求是具有相同數據對象序列號的介質的不同實例必須是可檢測的，以保護數據的完整性免受可能的惡意行為影響。在WORM介質或當作好像曾是WORM的介質處於物理介質對象中時，嵌入在介質盒10中的全球名稱可用於檢測何時該物理介質已被替換，由此檢測潛在的惡意行為。數據並不總是存儲在物理介質11上，物理盒10中的物理介質11的替換能夠被檢測到。相反，數據存儲系統可以以不同形式存儲數據，諸如邏輯或虛擬數據，並且這種系統的例子表示在圖8的數據存儲系統20中。這裡，數據可以按照多樣的形式中的任何形式組織，稱為「數據對象」或「對象」，選擇這些術語與數據的任何特定大小或布置無關。參照圖8和9，數據存儲系統20為多個主機系統18、19提供存儲器。在一個實施例中，數據存儲系統20利用通過網絡80互連的四個(4個)虛擬磁帶伺服器集群30，每個集群30包括虛擬化節點(「VN」)40和用於向主機18、19模擬磁帶驅動器或磁帶庫的盤存儲器(「DK」)50。每個集群還包括分級存儲節點(「HSN」)60，用於在本地在盤存儲器50和自動磁帶庫(「ATL」)70之間移動數據以及遠程地在本地盤存儲器50和遠程盤存儲器之間移動數據。盤存儲器的例子包括例如布置為獨立磁碟冗餘陣列(RAID)或只是一群盤(JBOD)或固態盤(SSD)等的一個或多個盤驅動器。這裡，既具有盤存儲器50又具有自動磁帶庫70的數據存儲系統被稱為「複合庫」。盤存儲器50可用作包含模擬可存儲在圖6的磁帶11上的數據對象的邏輯數據對象的虛擬數據對象緩存。仍然參照圖8和9，邏輯數據對象可由盤存儲器50存儲以用於對它的本地和遠程訪問，並且庫70包括至少一個機器訪問器72，機器訪問器72用於把物理磁帶盒10掛載在物理磁帶驅動器73中以便訪問存儲在物理磁帶盒10中的數據對象。為此，虛擬化節點40可利用一對磁帶守護程序41和42以用於如主機系統18、19所指示的對位於本地緩存檔存儲器50或遠程緩存檔存儲器中的虛擬數據對象文件進行操作，並且分級存儲節點60可利用集群管理器61、遠程文件訪問伺服器62、數據移動器63、物理磁帶管理器64、緩存管理器65、調用管理器66、資料庫67、管理接口 68和介質管理器69。集群管理器61可經由存儲在每個集群的資料庫67中的集群間令牌協調集群30之間的操作以確定哪個集群30具有當前數據拷貝，並協調集群之間的數據的複製。遠程文件訪問伺服器62可提供遠程集群通向緩存檔存儲器50的鏈路。數據移動器63可控制用於在集群30之間執行的複製以及緩存檔存儲器50和庫70之間的數據的傳送的實際數據傳送操作。物理磁帶管理器64可管理多個物理數據對象池中的庫70中的物理磁帶數據對象，控制回收，從擦除池借出數據對象/返還數據對象，並控制池之間的數據對象和物理磁帶盒10的移動。緩存管理器65可控制緩存檔存儲器50到庫70之間的數據對象的複製以及任何隨後的緩存50中的數據的冗餘拷貝的去除，並且可提供控制信號以平衡緩存檔存儲器50和其它節點60部件之間的數據流。調用管理器66可代表虛擬化節點40和集群管理器61對從庫70到緩存檔存儲器50的數據的調用進行排隊和控制。管理接口 68可提供關於虛擬磁帶伺服器集群30的信息並且可允許集群30的用戶控制和配置。介質管理器69可管理物理磁帶盒10的處理和錯誤恢復，診斷錯誤並確定錯誤是由庫70的物理磁帶驅動器73引起還是由物理磁帶介質11引起，由此採取適當的動作。在美國專利申請公開2008/0250197中討論了可實現本發明的數據存儲系統20的例子，並且另一例子包括IBM TS7700虛擬磁帶伺服器。
參照圖7，邏輯數據對象或數據對象80包括布置為模擬以物理方式記錄在磁帶11上的數據對象的數據。磁帶11可以以許多方式組織。典型地，磁帶布置為具有平行軌道，並且也可以布置為具有幾束平行的平行軌道組。在一個例子中，磁帶沿縱向在第一方向上移動，同時磁帶頭系統對於一束讀取和寫入數據，並倒退以在相反方向上移動並且磁帶頭系統移至另一束。與之相反，盤驅動器典型地包括以串行方式記錄並由單個頭在旋轉盤的表面上讀取和寫入的數據。因此，盤驅動器的數據通常被重新布置為與磁帶的格式匹配的格式，並加入與磁帶相關的信息，以模擬磁帶的數據。典型的構造包括位於數據對象或對象的開始處的頭81，後面跟著用戶數據83。尾88 (諸如位於數據對象或對象的末尾)可指示數據對象或對象內的文件的結束，並例如包括文件標記89，並且數據對象或對象的末尾可包括許多另外的文件標記90和數據結束標記91。包括對模擬磁帶的邏輯數據對象的訪問的操作需要數據首先被「掛載」，以模擬磁帶驅動器中的磁帶的加載和掛載，在本文稱為邏輯掛載。在密碼學的領域中，當密碼校驗和哈希值得自修改的數據的淨荷時，該密碼校驗和哈希值難以再現。如果淨荷被惡意地修改，則重新產生的所獲得的校驗和哈希值幾乎不 可能與原始產生的校驗和哈希值匹配。本發明的目的在於產生幾乎不可能再現的校驗和值。然而，淨荷未被保護，但通過使用nonce (現時)欄位，操縱淨荷以產生很可能永遠無法再現的值。例如，可能永遠不會第二次出現在淨荷中的欄位(諸如，時間戳)的使用使得所獲得的校驗和哈希值甚至更加不可能第二次產生。這種所獲得的校驗和能夠用作唯一 WORM標識符。利用合適的nonce欄位，校驗和能夠導致如前所述的對於WORM邏輯數據對象的實例而言唯一的12位元組全球標識符(WffID)。一旦產生唯一 WORM標識符並且唯一 WORM標識符綁定於數據對象，不可能存在能夠完全相同地對於給定數據對象或數據對象創建相同標識符的算法。唯一 WORM標識符是對於同一伺服器或庫或者全球的任何伺服器或庫內的某一 VOLSER在蓋然性上非常不可能重新產生的標識符。存在這樣的假設如果惡意的人能夠修改用於淨荷的欄位，則該人已經突破許多安全接口，包括對校驗和哈希值起初試圖保護的原始數據的直接訪問。因此，算法的健壯性主要集中於意外的校驗和哈希值衝突以便利用或檢測算法自身中的缺陷。另外的保護包括在頭81中保持針對邏輯數據對象的寫掛載計數，例如作為令牌，並且在永久資料庫67中保持該寫掛載計數。為了允許在控制器之外訪問邏輯數據對象80，控制器60另外要求頭的寫掛載計數等於永久資料庫的寫掛載計數或者比永久資料庫的寫掛載計數大出值I。在一個例子中，控制器60被構造為每次當邏輯數據對象被以邏輯方式掛載並且數據被正確地附加於該邏輯數據對象時使寫掛載計數遞增。WORM數據的不正確附加的嘗試將可能引起發生WORM處理錯誤。在所包括的『810專利中討論了用於把數據附加於現有WORM數據的方法的例子。另外，在邏輯對象由控制器刻畫為磁帶對象的情況下，模擬磁帶數據對象或對象、寫掛載和外部訪問均包括邏輯磁帶盒的邏輯掛載，如以上所討論。使頭的寫掛載計數等於永久資料庫的寫掛載計數或者比永久資料庫的寫掛載計數大出值I的原因是在裝置/伺服器/系統在對於資料庫67更新了寫掛載計數之後但在更新頭81之前經歷失敗的情況下解決任何附加故障。在邏輯掛載時，如果資料庫唯一 WORM標識符令牌的所有12位元組和頭並不完全相同，則邏輯數據對象的掛載操作失敗，例如給出掛載完成錯誤代碼。即使資料庫的唯一 WORM標識符令牌和頭匹配，但頭的寫掛載計數並不等於永久資料庫的寫掛載計數或者比永久資料庫的寫掛載計數大出值1，掛載操作也將失敗並給出錯誤代碼。可提供超馳(override)以解決諸如在數據恢復過程期間的意外的非惡意的情況。通過防止包含唯一 WORM標識符和與受到完整性保護的邏輯數據對象的邏輯標識符關聯的寫掛載計數的資料庫的至少一部分的非故意覆 寫，資料庫67被保持為永久的。為了為數據存儲系統20或複合庫提供WORM數據的完整性，唯一 WORM標識符和寫掛載計數例如經由網絡80在各個集群30的各個資料庫67之間同步。因此，如果WORM邏輯數據對象經由網絡80或者通過物理磁帶10的傳送被從一個集群中的一個盤存儲器50或庫70傳送到另一個集群中的盤存儲器50或庫70，則該集群的資料庫67將也提供WORM邏輯數據對象的數據完整性，由此為整個存儲系統20提供數據完整性。如以上所討論的，存儲在伺服器中以及存儲在物理介質上的邏輯數據對象80的整個生命周期可能引入未保護地點，在這些未保護地點它的內容可能洩露。例如，另一獨立伺服器可把具有能夠堆疊的相同數據對象序列號的數據寫到不同的物理磁帶盒。如果該物理盒會被重新貼標籤並被錯誤地插入到原始伺服器中，則它的內容(包括堆疊的邏輯數據對象)可能無法被檢測為不同。另外，微碼問題可能引起種類或數據異常，其中邏輯數據對象可能被用陳舊版本替換。參照圖8、9和7，控制器(諸如，分級存儲節點60)被構造為通過把唯一 WORM標識符分配給邏輯數據對象來保護數據(諸如，WORM邏輯數據對象)的完整性免受可能的惡意行為影響並且把與邏輯標識符關聯的唯一 WORM標識符存儲在資料庫(諸如，資料庫67)中，該資料庫由該控制器維護從而是永久的。數據存儲器(諸如，虛擬化節點40、盤數據存儲器50或庫70)被構造為寫入由邏輯標識符標識的邏輯數據對象80以及具有唯一 WORM標識符的頭81。為了允許在控制器之外訪問邏輯數據對象，控制器60要求邏輯數據對象80的頭81中的唯一 WORM標識符與邏輯對象的永久資料庫67的唯一 WORM標識符匹配。資料庫67可包括邏輯數據對象的元數據，並且邏輯數據對象的唯一 WORM標識符與邏輯數據對象的元數據存儲在一起。在一個例子中，邏輯數據對象的邏輯標識符是數據對象序列號或「V0LSER」。在一個例子中，唯一WORM標識符與例如12位元組的WffN(World WideName,全球名稱)具有相同長度。為了變為「唯一」，產生唯一 WORM標識符WffN以使它在蓋然性上不可能對於同一VOLSER產生兩次。在一個實施例中，唯一 WORM標識符由與nonce (使用一次的數)欄位相關的校驗和哈希值形成，所述標識符至少包括邏輯數據對象的邏輯標識符(VOLSER)、增量令牌和時間戳。校驗和哈希值可例如包括大於12位元組的密碼校驗和哈希值，其最低有效位被截去以留下最左邊的有效位。具體例子包括「消息摘要5(MD5) 」密碼校驗和128位哈希值，該哈希值被截至96位。 一旦產生唯一 WORM標識符並且唯一 WORM標識符被綁定於數據對象，不可能存在能夠完全相同地對於給定數據對象或數據對象創建相同標識符的算法。唯一 WORM標識符是對於同一伺服器或庫或者全球的任何伺服器或庫內的某一 VOLSER在蓋然性上非常不可能重新產生的標識符。存在這樣的假設如果惡意的人能夠修改用於淨荷的欄位，則該人已經突破許多安全接口，包括對校驗和哈希值起初試圖保護的原始數據的直接訪問。因此，算法的健壯性主要集中於意外的校驗和哈希值衝突以便利用或檢測算法自身中的缺陷。美國專利6，982，846和7，193，803描述了具有可重寫介質的數據存儲盒，但防篡改盒控制其一次性寫入記錄。美國專利6，339，810描述了通過自動推進寫附加限制符並操作數據存儲驅動器以防止在寫附加限制符之前發生對數據的改變，把可重寫數據存儲介質視為一次性寫入。本領域技術人員將會理解，在不脫離本發明的範圍和精神的情況下，能夠構造剛 剛描述的優選實施例的各種調整和修改。因此，應該理解，在所附權利要求的範圍內，可按照除本文具體描述的方式之外的方式實施本發明。
權利要求
1.ー種支持至少ー個一次寫入多次讀取(WORM)邏輯數據對象和至少ー個讀寫邏輯數據對象的虛擬伺服器，該虛擬伺服器包括 處理器，被構造為從至少兩個邏輯數據對象的公共池初始化邏輯數據對象，所述邏輯數據對象響應於針對邏輯數據對象的開始的寫命令與介質類型組的成員綁定以替換先前與所述邏輯數據對象關聯的任何信息，所述介質類型組成員包括WORM邏輯數據對象和讀寫邏輯數據對象；以及 所述處理器被構造為通過利用從邏輯數據對象的開始起的寫入來掛載所述邏輯數據對象以把至少ー個數據屬性綁定到所述介質類型組的所述成員從而替換與所述邏輯數據對象關聯的任何先前屬性和數據，重用所述邏輯數據對象之一作為所述介質類型組的所述成員而無需彈出和重新插入。
2.如權利要求I所述的虛擬伺服器，還包括 所述處理器被構造為選擇所述WORM邏輯數據對象之ー以重用作為新的WORM邏輯數據對象，所述處理器保持綁定到所述選擇的WORM邏輯數據對象的數據屬性直至確定所述選擇的WORM邏輯數據對象可用於重用； 所述處理器在保持綁定到所述選擇的WORM邏輯數據對象的所述數據屬性的同時把至少ー個臨時數據屬性分配給所述選擇的WORM邏輯數據對象；以及 所述處理器掛載所述選擇的WORM邏輯數據對象並接收從邏輯數據對象的開始起的寫命令以把至少ー個數據屬性綁定到所述選擇的WORM邏輯數據對象，以便替換與所述選擇的WORM邏輯數據對象關聯的數據屬性和數據，從而重用所述選擇的WORM邏輯數據對象作為所述新的WORM邏輯數據對象。
3.如權利要求2所述的虛擬伺服器，還包括 所述處理器被構造為選擇所述WORM邏輯數據對象之ー以重用作為新的讀寫邏輯數據對象，所述處理器保持綁定到所述選擇的WORM邏輯數據對象的數據屬性直至確定所述選擇的WORM邏輯數據對象可用於重用； 所述處理器在保持綁定到所述選擇的WORM邏輯數據對象的所述數據屬性的同時把至少ー個臨時數據屬性分配給所述選擇的WORM邏輯數據對象；以及 所述處理器掛載所述選擇的WORM邏輯數據對象並接收從邏輯數據對象的開始起的寫命令以去除與所述選擇的WORM邏輯數據對象關聯的數據屬性和數據，從而重用所述選擇的WORM邏輯數據對象作為所述新的讀寫邏輯數據對象。
4.如權利要求2所述的虛擬伺服器，還包括 所述處理器被構造為選擇所述讀寫邏輯數據對象之ー以重用作為新的WORM邏輯數據對象，所述處理器保持與所述選擇的讀寫邏輯數據對象關聯的數據直至確定所述選擇的讀寫邏輯數據對象可用於重用； 所述處理器在保持與所述選擇的讀寫邏輯數據對象關聯的所述數據的同時把至少ー個臨時數據屬性分配給所述選擇的讀寫邏輯數據對象；以及 所述處理器掛載所述選擇的讀寫邏輯數據對象並接收從邏輯數據對象的開始起的寫命令以把至少ー個數據屬性綁定到所述選擇的讀寫邏輯數據對象以便替換與所述選擇的讀寫邏輯數據對象關聯的數據，從而重用所述選擇的讀寫邏輯數據對象作為所述新的WORM邏輯數據對象。
5.如權利要求2所述的虛擬伺服器，還包括 分配給所述選擇的WORM邏輯數據對象的所述至少ー個臨時數據屬性在所述選擇的WORM邏輯數據對象的所述掛載期間被提供給所述處理器； 所述處理器通過發出針對邏輯數據對象的開始的所述寫命令確定所述選擇的WORM邏輯數據對象是否可用於重用作為所述新的WORM邏輯數據對象；以及 如果未發出所述針對邏輯數據對象的開始的所述寫命令，則保留與所述選擇的WORM邏輯數據對象關聯的所述數據和綁定到所述WORM邏輯數據對象的所述數據屬性並且丟棄所述臨時數據屬性。
6.如權利要求I所述的虛擬伺服器，其中所述公共池包括擦除邏輯數據對象，所述擦除邏輯數據對象包括至少ー個WORM邏輯數據對象和至少ー個讀寫邏輯數據對象。
7.如權利要求6所述的虛擬伺服器，其中僅當從擦除邏輯數據對象的池選擇所述邏輯數據對象時或者僅當所述邏輯數據對象是新插入在虛擬伺服器中的邏輯數據對象時，能夠發生所述邏輯數據對象的重用。
8.如權利要求6所述的虛擬伺服器，其中所述處理器被構造為在所述擦除池中輪轉出所述WORM邏輯數據對象作為選擇的擦除邏輯數據對象。
9.如權利要求7所述的虛擬伺服器，其中僅響應於所述處理器在所述擦除池中輪轉出所述擦除邏輯數據對象作為選擇的擦除邏輯數據對象，發生所述擦除邏輯數據對象之一的重用。
10.如權利要求7所述的虛擬伺服器，其中僅當所述處理器確定存儲在所述擦除邏輯數據對象上的數據已過期並且所述擦除邏輯數據對象可用於重用時，所述擦除邏輯數據對象被移動到擦除邏輯數據對象的所述池。
11.如權利要求I所述的虛擬伺服器，其中所述處理器被構造為重用所述邏輯數據對象之一作為所述介質類型組的所述成員而無需彈出和重新插入
12.如權利要求I所述的虛擬伺服器，還包括被構造為用於存儲可利用所述處理器エ作的指令的存儲器，所述指令包括 操作所述處理器以操作具有所述至少ー個WORM邏輯數據對象和至少ー個讀寫邏輯數據對象的所述虛擬伺服器； 從所述邏輯數據對象的所述公共池初始化所述邏輯數據對象，所述邏輯數據對象響應於針對所述邏輯數據對象的開始的所述寫命令與所述介質類型組的所述成員綁定；以及 通過利用從邏輯數據對象的開始起的寫入來掛載所述邏輯數據對象以把至少ー個數據屬性綁定到所述介質類型組的所述成員從而替換與所述邏輯數據對象關聯的任何先前屬性和數據，重用所述邏輯數據對象之一作為所述介質類型組的所述成員而無需彈出和重新插入。
13.一種用於操作支持至少ー個一次寫入多次讀取(WORM)邏輯數據對象和至少ー個讀寫邏輯對象的虛擬伺服器的方法，該方法包括下述步驟 從所述邏輯數據對象的公共池初始化邏輯數據對象，所述邏輯數據對象響應於針對邏輯數據對象的開始的寫命令與介質類型組的成員綁定以替換先前與所述邏輯數據對象關聯的所述任何信息，所述介質類型組的所述成員包括WORM邏輯數據對象和讀寫邏輯數據對象；以及通過利用從邏輯數據對象的開始起的寫入來掛載所述邏輯數據對象以把至少ー個數據屬性綁定到所述介質類型組的所述成員從而替換與所述邏輯數據對象關聯的任何先前屬性和數據，重用所述邏輯數據對象之一作為所述介質類型組的所述成員而無需彈出和重新插入。
14.如權利要求13所述的方法，還包括 從所述公共池選擇邏輯數據對象； 確定所述選擇的邏輯數據對象是否是WORM邏輯數據對象； 確定所述選擇的WORM邏輯數據對象是否可用於重用以重用作為新的WORM邏輯數據對象； 保持綁定到所述選擇的WORM邏輯數據對象的數據屬性直至確定所述選擇的WORM邏輯數據對象是否可用於重用； 在保持綁定到所述選擇的WORM邏輯數據對象的所述數據屬性的同時把至少ー個臨時數據屬性分配給所述選擇的WORM邏輯數據對象；以及 掛載所述選擇的WORM邏輯數據對象並接收從邏輯數據對象的開始起的寫命令以把至少ー個數據屬性綁定到所述選擇的WORM邏輯數據對象以便替換與所述選擇的WORM邏輯數據對象關聯的數據屬性和數據，從而重用所述選擇的WORM邏輯數據對象作為所述新的WORM邏輯數據對象。
15.如權利要求14所述的方法，還包括 如果確定所述選擇的邏輯數據對象是WORM邏輯數據對象，則； 確定所述選擇的邏輯數據對象是否是用於重用作為新的讀寫邏輯數據對象的WORM邏輯數據對象； 保持綁定到所述選擇的WORM邏輯數據對象的數據屬性直至確定所述選擇的WORM邏輯數據對象可用於重用； 在保持綁定到所述選擇的WORM邏輯數據對象的所述數據屬性的同時把至少ー個臨時數據屬性分配給所述選擇的WORM邏輯數據對象；以及 掛載所述選擇的WORM邏輯數據對象並接收從邏輯數據對象的開始起的寫命令以去除與所述選擇的WORM邏輯數據對象關聯的數據屬性和數據，從而重用所述選擇的WORM邏輯數據對象作為所述新的讀寫邏輯數據對象。
16.如權利要求14所述的方法，還包括 如果確定所述選擇的邏輯數據對象是讀寫邏輯數據對象，則； 確定所述選擇的讀寫邏輯數據對象是否是用於重用作為新的WORM邏輯數據對象的讀寫邏輯數據對象； 保持與所述選擇的讀寫邏輯數據對象關聯的數據直至確定所述選擇的讀寫邏輯數據對象可用於重用； 在保持與所述選擇的讀寫邏輯數據對象關聯的所述數據的同時把至少ー個臨時數據屬性分配給所述選擇的讀寫邏輯數據對象；以及 掛載所述選擇的讀寫邏輯數據對象並接收從邏輯數據對象的開始起的寫命令以把至少ー個數據屬性綁定到所述選擇的讀寫邏輯數據對象以便替換與所述選擇的讀寫邏輯數據對象關聯的數據，從而重用所述選擇的讀寫邏輯數據對象作為所述新的WORM邏輯數據對象。
17.如權利要求14所述的方法，還包括 在所述選擇的WORM邏輯數據對象的所述掛載期間把分配給所述選擇的WORM邏輯數據對象的所述至少ー個臨時數據屬性提供給所述處理器； 通過發出針對邏輯數據對象的開始的所述寫命令確定所述選擇的WORM邏輯數據對象是否可用於重用作為所述新的WORM邏輯數據對象；以及 如果未發出針對邏輯數據對象的開始的所述寫命令，則保留與所述選擇的WORM邏輯數據對象關聯的所述數據和綁定到所述選擇的WORM邏輯數據對象的所述數據屬性並且丟棄所述臨時數據屬性。
18.如權利要求13所述的方法，其中所述公共池包括擦除邏輯數據對象，所述擦除邏輯數據對象包括至少ー個WORM邏輯數據對象和至少ー個讀寫邏輯數據對象。
19.如權利要求18所述的方法，其中僅當從擦除邏輯數據對象的池中選擇了所述邏輯數據對象時或者僅當所述邏輯數據對象是新插入在虛擬伺服器中的邏輯數據對象時，能夠發生所述邏輯數據對象的重用。
20.如權利要求19所述的方法，其中僅響應於所述處理器在所述擦除池中輪轉出所述擦除邏輯數據對象作為選擇的擦除邏輯數據對象，發生所述擦除邏輯數據對象之一的重用。
21.如權利要求19所述的方法，其中僅當所述處理器確定存儲在所述擦除邏輯數據對象上的數據已過期並且所述擦除邏輯數據對象可用於重用時，所述擦除邏輯數據對象被移動到擦除邏輯數據對象的所述池。
22.—種電腦程式產品，包括 計算機可用介質，實施有計算機可用程序代碼，該計算機可用程序代碼包括被構造為操作處理器以操作被構造為支持至少ー個一次寫入多次讀取(WORM)邏輯數據對象和至少一個讀寫邏輯數據對象的虛擬伺服器的計算機可用程序代碼，該程序代碼還被構造為執行如權利要求13至21中任一項所述的步驟。
23.ー種支持至少ー個一次寫入多次讀取(WORM)邏輯數據對象和至少ー個讀寫邏輯數據對象的虛擬伺服器，該虛擬伺服器包括 處理器，被構造為選擇WORM邏輯數據對象和讀寫邏輯數據對象之ー以重用作為新的WORM邏輯數據對象，所述處理器保持綁定到所述選擇的邏輯數據對象的數據屬性直至確定所述選擇的邏輯數據對象可用於重用； 所述處理器在保持綁定到所述選擇的邏輯數據對象的所述數據屬性的同時把至少ー個臨時數據屬性分配給所述選擇的邏輯數據對象；以及 所述處理器掛載所述選擇的邏輯數據對象並接收從邏輯數據對象的開始起的寫命令以把至少ー個數據屬性綁定到所述選擇的邏輯數據對象以便替換與所述選擇的邏輯數據對象關聯的數據屬性和數據，從而重用所述選擇的邏輯數據對象作為所述新的WORM邏輯數據對象。
全文摘要
一種支持至少一個一次寫入多次讀取(WORM)邏輯磁帶和至少一個讀寫邏輯磁帶的虛擬磁帶系統，包括處理器，被構造為執行第一任務和/或第二任務。第一任務從至少兩個邏輯數據對象的單個池初始化新的邏輯數據對象，該新的邏輯數據對象與包括WORM數據對象或讀寫數據對象的介質類型組的成員綁定。第二任務重用邏輯數據對象之一而無需手動彈出和重新插入。該重用可包括該處理器被構造為在擦除池中輪轉出邏輯數據對象作為選擇的擦除邏輯數據對象並且利用帶首寫命令掛載選擇的擦除邏輯數據對象以把至少一個數據屬性綁定到該WORM數據對象。
文檔編號G06F3/06GK102713851SQ201080055634
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月11日 優先權日2009年12月10日
發明者E·M·道森, J·W·皮克, J·斯文格勒, M·W·伍德, T·W·比什 申請人:國際商業機器公司