創(chuàng)建加密存儲(chǔ)體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了針對(duì)精簡(jiǎn)配置存儲(chǔ)的方法和系統(tǒng)。存儲(chǔ)陣列控制器可以通過(guò)在實(shí)體化時(shí)間僅在必要時(shí)用隨機(jī)數(shù)據(jù)填充區(qū)段來(lái)實(shí)體化LUN區(qū)段。加密軟件可以識(shí)別有關(guān)具有區(qū)段的精簡(jiǎn)配置LUN的操作，該區(qū)段在下次使用的時(shí)候預(yù)填充和/或重新實(shí)體化。
【專利說(shuō)明】創(chuàng)建加密存儲(chǔ)體
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)于2012年4月11日的美國(guó)申請(qǐng)No. 13/444,041的繼續(xù)申請(qǐng)。上述 申請(qǐng)的全部教導(dǎo)以引用的方式結(jié)合于此。

【背景技術(shù)】
[0003] 本申請(qǐng)公開(kāi)大體上涉及信息處理系統(tǒng)，以及更為具體地涉及在減少設(shè)置具有加密 數(shù)據(jù)的精簡(jiǎn)配置存儲(chǔ)資源的時(shí)間的同時(shí)避免存儲(chǔ)區(qū)域的物理上的實(shí)體化的技術(shù)。
[0004] 隨著信息的使用價(jià)值不斷增加，個(gè)人和企業(yè)尋求額外的方式處理和存儲(chǔ)信息。對(duì) 用戶可用的一種選擇是信息處理系統(tǒng)。信息處理系統(tǒng)通常為企業(yè)、個(gè)人處理、編譯、存儲(chǔ)，和 /或傳達(dá)信息或數(shù)據(jù)，或由此允許用戶利用信息價(jià)值的其它目的。由于技術(shù)和信息處理需要 以及需求在不同的用戶或應(yīng)用之間變化，信息處理系統(tǒng)也可以針對(duì)處理何種信息，如何處 理信息，有多少信息被處理、被存儲(chǔ)，或被傳達(dá)，以及信息可以被處理、被存儲(chǔ)或被傳達(dá)的有 多快和多有效而不同。信息處理系統(tǒng)中的變化會(huì)顧及到信息處理系統(tǒng)是通用的或針對(duì)特定 的用戶或諸如金融業(yè)務(wù)處理、航空預(yù)定、企業(yè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，或全球通信的特定使用被配置。另 夕卜，信息處理系統(tǒng)可以包括各種硬件和軟件元件，這些元件可以被配置處理、存儲(chǔ)，和傳達(dá) 信息，并且可以包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0005] 信息處理系統(tǒng)可以執(zhí)行存儲(chǔ)管理系統(tǒng)。存儲(chǔ)管理系統(tǒng)可以具有向用戶呈現(xiàn)存儲(chǔ)系 統(tǒng)的邏輯視圖的文件系統(tǒng)管理器，以及管理實(shí)際物理存儲(chǔ)設(shè)備的物理層管理器。當(dāng)一塊數(shù) 據(jù)（a block of data)在邏輯層被釋放時(shí)，則文件系統(tǒng)管理器可以標(biāo)識(shí)被釋放的區(qū)塊，并且 給物理層管理器發(fā)送指令。物理層可以標(biāo)識(shí)相應(yīng)的物理塊或區(qū)塊，并且在物理存儲(chǔ)設(shè)備上 釋放那些區(qū)塊。存儲(chǔ)管理系統(tǒng)可以使用表來(lái)管理多個(gè)物理存儲(chǔ)設(shè)備間數(shù)據(jù)塊的位置。
[0006] 所有終端用戶的應(yīng)用程序要求存儲(chǔ)操作。根據(jù)傳統(tǒng)的存儲(chǔ)管理，邏輯單元號(hào) (logical unit number, LUN)被創(chuàng)建并被指派到每個(gè)企業(yè)應(yīng)用程序一一種被稱作"配置 (provision) "的過(guò)程。創(chuàng)建LUN(在原理上與在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器上創(chuàng)建分區(qū)是相似的） 基本上開(kāi)拓出存儲(chǔ)陣列中的空物理空間的一部分，其之后在形式上被指派到特定的應(yīng)用程 序。該應(yīng)用程序隨著時(shí)間運(yùn)行，逐漸填充為L(zhǎng)UN而分配的存儲(chǔ)空間。
[0007] LUN或"邏輯單元號(hào)"是被指派到"邏輯磁盤(pán)"的標(biāo)識(shí)符。"封閉（closed)邏輯磁 盤(pán)"是位于一個(gè)或多個(gè)物理存儲(chǔ)設(shè)備上的可用存儲(chǔ)區(qū)域。邏輯磁盤(pán)可以位于一個(gè)或多個(gè)物 理存儲(chǔ)設(shè)備上。邏輯磁盤(pán)可以被進(jìn)一步分區(qū)以提供邏輯卷（Volume)、虛擬磁盤(pán)和其它"分 塊（chunk)"。
[0008] 然而，傳統(tǒng)配置應(yīng)用程序面對(duì)多個(gè)問(wèn)題。傳統(tǒng)的LUN不能夠輕易地?cái)U(kuò)展，而且用完 空間的應(yīng)用程序?qū)⒃庥鲂阅軉?wèn)題或者甚至徹底地崩潰直到LUN被調(diào)整大小。如要擴(kuò)展傳統(tǒng) 的LUN，便需要應(yīng)用程序被靜默（quiesce)和下線并備份原始的LUN。然后，刪除舊的LUN， 并且創(chuàng)建一個(gè)新的較大的LUN以提供額外的存儲(chǔ)空間?；謴?fù)原始的LUN內(nèi)容到新的LUN，才 可重新啟動(dòng)應(yīng)用程序。
[0009] 這些耗時(shí)的且易出錯(cuò)的過(guò)程導(dǎo)致LUN被預(yù)設(shè)為過(guò)大的大小以避免數(shù)月或數(shù)年后 調(diào)整大小的需要。同時(shí)，如此大的LUN僅為一個(gè)應(yīng)用程序服務(wù)。最后，傳統(tǒng)的配置導(dǎo)致低的 存儲(chǔ)利用率，并且浪費(fèi)資金，由于客戶因此而大量購(gòu)買(mǎi)更大的存儲(chǔ)空間并擱置大量空置的 LUN，存儲(chǔ)專業(yè)人員通常稱這些空的LUN為"傳統(tǒng)配置（fat provisioning, FP)"。
[0010] 傳統(tǒng)的存儲(chǔ)管理可以導(dǎo)致大量的浪費(fèi)。用戶可以留出他們分配的且未使用的任意 空間的30%到50%。這幾乎是微不足道的一對(duì)于被購(gòu)置的每10TB，3到5TB由于低效率的 配置未被使用。這種做法不僅浪費(fèi)了被用來(lái)獲取磁盤(pán)和存儲(chǔ)陣列的資源，而且意味著額外 的支出用于更多的磁盤(pán)和系統(tǒng)以保持商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)榭蛻舨荒苁褂盟鼈償R置的存儲(chǔ)空間。 [0011] 所謂的"精簡(jiǎn)配置（thin provisioning)"克服了這些困難，提高了存儲(chǔ)利用率以 及節(jié)約資金。精簡(jiǎn)配置是一種邏輯資源可以從物理資源中得到的技術(shù)，并且其中該邏輯資 源可以不被物理資源的容量所限制。在存儲(chǔ)技術(shù)中，精簡(jiǎn)配置系統(tǒng)可以具有多個(gè)邏輯卷，所 述邏輯卷通過(guò)具有固定容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)被提供。每個(gè)精簡(jiǎn)配置邏輯卷可以呈現(xiàn)出它本身具 有足量的可用存儲(chǔ)系統(tǒng)，但是物理存儲(chǔ)僅可以由各自的卷請(qǐng)求而被部分地分配。
[0012] 因此，精簡(jiǎn)配置使用被稱作"過(guò)度配置（oversubscription) "（有時(shí)被稱作"過(guò)度 分配（over allocation)"）的技巧以克服傳統(tǒng)配置方案的浪費(fèi)。其中，LUN實(shí)質(zhì)上根據(jù)公 共存儲(chǔ)池 （storage pool)被創(chuàng)建。LUN要比實(shí)際上可用的物理存儲(chǔ)空間量更大。例如，盡 管實(shí)際上只有100GB的物理存儲(chǔ)空間，但是精簡(jiǎn)配置可以允許1TB LUN被創(chuàng)建。精簡(jiǎn)配置 也依賴自動(dòng)化映像LUN，以及然后創(chuàng)建容量或調(diào)整體的大小。這樣減少了典型地為配置任務(wù) 需要的管理開(kāi)銷。
[0013] 如果應(yīng)用程序正常使用LUN，那么最終實(shí)際存儲(chǔ)的100GB將裝滿。由于實(shí)際空間 運(yùn)行不足，當(dāng)實(shí)際使用增長(zhǎng)時(shí)，更多物理存儲(chǔ)可以被添加以供給額外的閑置空間一應(yīng)用程 序（在我們的實(shí)例中）還是"認(rèn)為"它有1TB，但是存儲(chǔ)陣列可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于實(shí)際的物理存儲(chǔ)。 在沒(méi)有變更LUN或擾亂應(yīng)用程序的情況下，實(shí)際空間擴(kuò)充了，使得精簡(jiǎn)配置存儲(chǔ)更快并且 更容易管理。由于客戶僅在需要時(shí)購(gòu)買(mǎi)更多的存儲(chǔ)空間，并且由于LUN磁盤(pán)空間極少被留 空提高了存儲(chǔ)利用率，因此節(jié)約了資金。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 在相當(dāng)一段時(shí)間，軟件在各種諸如微軟V/indows?和Linux?的操作系統(tǒng)上 是可用的，并且在把數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)設(shè)備之前可以加密數(shù)據(jù)。例如，Linux?、LUKS、以及 McAfee輸入加密是另外的兩個(gè)例子，并且還有許多其它的例子。
[0015] 例如，有關(guān)的精簡(jiǎn)配置LUN可以通過(guò)存儲(chǔ)陣列控制器被披露?，F(xiàn)存的軟件忽視了 磁盤(pán)是精簡(jiǎn)配置的事實(shí)。因此，現(xiàn)存的軟件將繼續(xù)把隨機(jī)數(shù)據(jù)寫(xiě)入全部的LUN，在把加密數(shù) 據(jù)寫(xiě)入LUN之前，LUN在大小上可以是許多千兆字節(jié)到兆兆字節(jié)。為了使從明碼文本中發(fā) 現(xiàn)純文本的難度最大化，這是通用的方法。這會(huì)導(dǎo)致全部的LUN在陣列中被實(shí)體化，這起初 就否定了精簡(jiǎn)配置的好處。
[0016] 用隨機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)填充整個(gè)磁盤(pán)的操作會(huì)花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間甚至為多兆兆字節(jié) 的LUN花費(fèi)好幾天。在這段時(shí)間內(nèi)，磁盤(pán)的其它操作必須被暫停直到這個(gè)操作完成。
[0017] 在文件系統(tǒng)使用期間，文件應(yīng)該被創(chuàng)建和被刪除。被刪除的文件塊可以通過(guò)文件 系統(tǒng)在未加密的磁盤(pán)上阻止數(shù)據(jù)公開(kāi)的動(dòng)作以零填充（zero filled)。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)TRIM或拋 棄（discard)指令的使用，精簡(jiǎn)配置LUN上的塊內(nèi)容必須通過(guò)陣列控制器被丟棄。之后，如 果那些區(qū)塊被讀取或被部分寫(xiě)入，陣列可以選擇返回那些被零填充的區(qū)塊。這樣做對(duì)加密 體來(lái)說(shuō)也是不理想的，因?yàn)樘盍銋^(qū)段的存在在確定那些區(qū)段附近的純文本數(shù)據(jù)的時(shí)候是有 用的。
[0018] 在優(yōu)選實(shí)施方式中，多個(gè)新穎的功能被添加到虛擬化的、精簡(jiǎn)配置的存儲(chǔ)系統(tǒng)中， 解決了實(shí)體化整個(gè)LUN的需要，大量減少設(shè)置時(shí)間并開(kāi)始使用具有加密數(shù)據(jù)的LUN的。此 夕卜，可以為加密數(shù)據(jù)提供附加保護(hù)。
[0019] 一方面，用于存儲(chǔ)陣列的陣列控制器被提供有實(shí)體化區(qū)段（extent)的能力，該區(qū) 段在實(shí)體化時(shí)間僅在必要時(shí)用隨機(jī)數(shù)據(jù)填充。陣列控制器具有被利用創(chuàng)建隨機(jī)數(shù)據(jù)的高 速硬件隨機(jī)數(shù)生成器。精簡(jiǎn)配置陣列中的新實(shí)體化區(qū)段通常被零所填充。然而，在這里討 論的方法中，為每個(gè)精簡(jiǎn)配置的LUN提供配置選項(xiàng)以記錄數(shù)據(jù)以向陣列指示其應(yīng)該使用模 式，例如，所述模式要么是填零模式，要么是隨機(jī)填充模式。配置模式通過(guò)在主機(jī)中運(yùn)行較 高層軟件的陣列控制器被披露。
[0020] 第二個(gè)方面，在主機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序軟件被更改為識(shí)別其處于被要求加密精簡(jiǎn) 配置LUN的過(guò)程。這可以通過(guò)讀取iSCSI查詢精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面來(lái)完成，以及識(shí)別LUN區(qū) 段被隨機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)填充的時(shí)間（再次通過(guò)讀取來(lái)自模式頁(yè)面的值）。之后，應(yīng)用層加密軟件可 以跳過(guò)整個(gè)具有隨機(jī)數(shù)據(jù)的磁盤(pán)的任何預(yù)填充。按照這樣做，當(dāng)初始LUN被配置，可以節(jié)約 許多時(shí)間。
[0021] 然而，根據(jù)另一方面，現(xiàn)在對(duì)于應(yīng)用程序和之后的加密軟件識(shí)別其在精簡(jiǎn)配置LUN 上進(jìn)行操作的時(shí)間是可能的。尤其在接收釋放存儲(chǔ)區(qū)塊（例如，"TRIM" ΑΤΑ級(jí)別指令，或 "UNMAP" SCSI級(jí)別指令）的指令之后，加密軟件可以識(shí)別它在具有區(qū)段的精簡(jiǎn)配置LUN上 進(jìn)行操作，該區(qū)段在下次使用時(shí)被數(shù)據(jù)重新實(shí)體化，然后，跳過(guò)用零或它自己的隨機(jī)數(shù)據(jù)填 充那些區(qū)塊。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 根據(jù)本發(fā)明下述實(shí)施方式更具體的描述及附圖中的說(shuō)明，上述
【發(fā)明內(nèi)容】
會(huì)很清 楚。其中，在不同附圖中的相似參考標(biāo)記指的是相同的部分。附圖沒(méi)有必要按實(shí)質(zhì)比例，取 而代之的是將重點(diǎn)放在闡明本發(fā)明的實(shí)施方式上。
[0023] 圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式在其中可以實(shí)施精簡(jiǎn)配置加密體的信息處理系統(tǒng)的環(huán) 境的高層次（high level)圖；
[0024] 圖2更詳細(xì)地闡明了主機(jī)和存儲(chǔ)陣列控制器；
[0025] 圖3是存儲(chǔ)陣列控制器中被實(shí)施的特定過(guò)程的流程圖；
[0026] 圖4A闡明了可以由主機(jī)上的更高層應(yīng)用程序?qū)嵤┑囊幌盗胁襟E；以及
[0027] 圖4B闡明了可以由更高層應(yīng)用程序?qū)嵤┑囊幌盗胁襟E。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 實(shí)施方式的描述如下：
[0029] 針對(duì)本發(fā)明的目的，信息處理系統(tǒng)可以包括任何工具或?yàn)槠髽I(yè)、科學(xué)、控制、娛樂(lè) 或其它目的可操作進(jìn)行計(jì)算、分類、加工、傳送、接收、獲取、發(fā)起、切換、存儲(chǔ)、顯示、證明、檢 測(cè)、記錄、重新產(chǎn)生、處理，或利用任何形式的信息、智能，或數(shù)據(jù)的工具的集合。例如，信息 處理系統(tǒng)可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、PDA、消費(fèi)電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備，或任何其它合適的設(shè)備， 并且可以在大小、形狀、性能、功能，或價(jià)格上變動(dòng)。信息處理系統(tǒng)可以包括存儲(chǔ)器、一個(gè)或 多個(gè)諸如中央處理單元（CPU)或硬件或軟件控制邏輯的處理資源。附加組件或信息處理系 統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備、一個(gè)或多個(gè)用于與外部設(shè)備和各種諸如鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和視 頻顯示器的輸入和輸出（I/O)設(shè)備進(jìn)行通信的通信端口。信息處理系統(tǒng)也可以包括一條或 多條在各種硬件組件之間可操作傳送通信的總線。
[0030] 針對(duì)本發(fā)明的目的，計(jì)算機(jī)可讀媒體可以包括任何工具或可以將數(shù)據(jù)和/或指令 保留一段時(shí)間的工具的集合。在沒(méi)有限制的條件下，計(jì)算機(jī)可讀媒體可以包括諸如直接存 取存儲(chǔ)設(shè)備（例如，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或軟盤(pán)）、按序存取存儲(chǔ)設(shè)備（例如，磁帶磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器）、 光盤(pán)、CD-ROM、DVD、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM)、只讀存儲(chǔ)器（ROM)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器 (EEPR0M)和/或閃存存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)媒體；以及諸如導(dǎo)線、光纖、微波、無(wú)線電波，和其它電磁 的和/或光的載波的通信媒體；和/或上述存儲(chǔ)媒體和通信媒體的任意組合。
[0031] 信息處理系統(tǒng)可以包括或可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)耦合到一列或多列存儲(chǔ)資源。存儲(chǔ)資源的 陣列可以包括多個(gè)存儲(chǔ)資源，并且可操作執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)輸入和/或輸出存儲(chǔ)操作，和/或 可以被構(gòu)建提供冗余信息。在操作中，在一列存儲(chǔ)資源中被處理的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)資源可 以作為單個(gè)的邏輯存儲(chǔ)單元或"邏輯單元"出現(xiàn)在操作系統(tǒng)中。
[0032] 在【具體實(shí)施方式】中，存儲(chǔ)資源的陣列可以被實(shí)施為獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列（也被稱為 廉價(jià)磁盤(pán)冗余陣列或RAID)。RAID的實(shí)施可以利用一些技術(shù)提供冗余信息，包括條帶化 (striping)、鏡像，和/或奇偶校驗(yàn)。根據(jù)本領(lǐng)域中已知的技術(shù)，RAID可以根據(jù)很多RAID標(biāo) 準(zhǔn)被執(zhí)行，在沒(méi)有限制的條件下，包括RAID 0、RAID 1、RAID 0+1、RAID 3、RAID 4、RAID 5、 RAID6、RAID 01、RAID 03、RAID 10、RAID 30、RAID 50、RAID 51、RAID 53、RAID 60、RAID 100等等。
[0033] 圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式在其中可以實(shí)施精簡(jiǎn)配置加密體的信息處理系統(tǒng)的環(huán) 境的高層次圖。如圖1所示，第一信息處理系統(tǒng)1〇〇可以操作為應(yīng)用程序服務(wù)器，比如數(shù)據(jù) 庫(kù)主機(jī)，或其它信息處理系統(tǒng)。服務(wù)器100有代表性地實(shí)施在一次加密軟件中要求的應(yīng)用 程序。通過(guò)一些接口或網(wǎng)絡(luò)120,服務(wù)器100接入存儲(chǔ)陣列200,該存儲(chǔ)陣列200提供接入 用于形成物理陣列300的大量的物理存儲(chǔ)卷（volume) 310。服務(wù)器100與陣列200之間的 連接120可以是任何形式的合適連接，但是通常是局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)連接，比如，使用TCP/IP 協(xié)議以及實(shí)施諸如iSCSI的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)指令。應(yīng)當(dāng)理解的是，無(wú)論如何連接120的其它類型 可以使用其它的協(xié)議，比如，光纖信道以及其它的合適存儲(chǔ)協(xié)議。
[0034] 一個(gè)有關(guān)存儲(chǔ)陣列控制器220的實(shí)施方式包括主機(jī)處理器的主機(jī)接口、物理陣列 的存儲(chǔ)陣列接口以及精簡(jiǎn)配置模塊。精簡(jiǎn)配置模塊接收主機(jī)接口上的指令，該主機(jī)接口指 定區(qū)段在存儲(chǔ)陣列中被精簡(jiǎn)配置，并為區(qū)段設(shè)置精簡(jiǎn)配置模式信息以指示區(qū)段應(yīng)該被特定 的數(shù)據(jù)類型所填充。
[0035] 如圖1和圖2所示，存儲(chǔ)陣列200包括存儲(chǔ)控制器220。根據(jù)一個(gè)方面，存儲(chǔ)陣列 控制器220詢問(wèn)（consult)邏輯單元號(hào)（LUN)表230以將呈交到服務(wù)器100的邏輯存儲(chǔ)系 統(tǒng)參考映射到在物理存儲(chǔ)體310上使用的物理地址方案（physical address scheme)。作 為存儲(chǔ)控制器220的一部分，根據(jù)此處的教導(dǎo)，為了實(shí)施在此描述的精簡(jiǎn)配置的卷，存在被 存儲(chǔ)陣列控制器220和服務(wù)器100兩者使用的精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面240和精簡(jiǎn)配置模塊225。 根據(jù)另一方面，精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面的內(nèi)容包括響應(yīng)于INQUIRY(查詢）指令被提供的信息的 一部分。
[0036] 參考圖2,更詳細(xì)地示出了主機(jī)和存儲(chǔ)陣列控制器。以上所闡明的服務(wù)器100是 具有多種功能組件的信息處理系統(tǒng)。這些包括諸如中央處理單元101的數(shù)據(jù)處理器、本地 存儲(chǔ)器102和服務(wù)器100的其它類型的硬件。從概念上講，服務(wù)器100上是操作系統(tǒng)103， 在操作系統(tǒng)103上可運(yùn)行應(yīng)用程序104。0S 103和應(yīng)用程序104進(jìn)一步利用諸如加密軟 件105和諸如iSCSI啟動(dòng)器106的存儲(chǔ)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的其它功能。iSCSI (Internet Small Computer System Interface,互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口）是基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP)的用 于連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。iSCSI指令由服務(wù)器100使用以促進(jìn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上 傳遞并考慮到遠(yuǎn)程存儲(chǔ)陣列200的管理。iSCSI允許主機(jī)100 (在iSCSI標(biāo)準(zhǔn)的用法中被 稱作啟動(dòng)器）向諸如在遠(yuǎn)端位置的物理陣列300的SCSI兼容存儲(chǔ)設(shè)備（被稱作iSCSI目 標(biāo)）發(fā)送SCSI指令。應(yīng)當(dāng)理解的是，無(wú)論如何其它的實(shí)施可以使用適合于給應(yīng)用程序104 的其它存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)（SAN)協(xié)議，以提供遠(yuǎn)程物理陣列300在本地被連接的假象。
[0037] 此外，更詳細(xì)地示出存儲(chǔ)陣列控制器220的組件。存儲(chǔ)陣列控制器220也包括其 自己的信息處理系統(tǒng)210,該信息處理系統(tǒng)210具有中央處理單元211、存儲(chǔ)器212、其自己 的嵌入式操作系統(tǒng)213、以及iSCSI目標(biāo)驅(qū)動(dòng)器214。由存儲(chǔ)陣列控制器220提供的額外提 取功能可以包括存儲(chǔ)虛擬化215。
[0038] 目前的實(shí)施提供兩個(gè)重要的功能。根據(jù)一方面，存儲(chǔ)陣列控制器進(jìn)一步包括隨機(jī) 化模塊。隨機(jī)化模塊可以在軟件、硬件以及它們的結(jié)合中，或通過(guò)任何其它的合適方式被實(shí) 施。根據(jù)另一方面，隨機(jī)化模塊是硬件隨機(jī)數(shù)生成器。因此，存儲(chǔ)陣列控制器經(jīng)由信息處理 系統(tǒng)210和/或指定的硬件組件，因此包括隨機(jī)數(shù)生成器250和精簡(jiǎn)配置模塊225。
[0039] 精簡(jiǎn)配置模塊225可以接收主機(jī)接口上的指令，該主機(jī)接口指定區(qū)段在物理陣列 中被精簡(jiǎn)配置，并且為指示區(qū)段應(yīng)該被特定的數(shù)據(jù)類型所填充的區(qū)段設(shè)置精簡(jiǎn)配置模式信 息。根據(jù)一個(gè)方面，特定的數(shù)據(jù)類型指定隨機(jī)數(shù)或零填充。
[0040] 在存儲(chǔ)陣列200中實(shí)施iSCSI指令的過(guò)程中，存儲(chǔ)陣列控制器220訪問(wèn)LUN表230 以找出物理陣列300上的特定目標(biāo)。例如，存在一些LUN，其中每個(gè)LUN被定義為包括一個(gè) 或多個(gè)區(qū)段2300。區(qū)段2300進(jìn)一步定義了邏輯區(qū)塊地址范圍，該地址范圍對(duì)應(yīng)于物理陣 列300中的位置。物理區(qū)塊地址范圍對(duì)應(yīng)于物理存儲(chǔ)體310中的物理位置。以這種方式， 在服務(wù)器100上運(yùn)行的應(yīng)用程序軟件可以通過(guò)LUN區(qū)域標(biāo)識(shí)符2301參考在物理陣列中區(qū) 域，并且不需要關(guān)注區(qū)段的詳細(xì)內(nèi)容或邏輯區(qū)塊地址（logical block address, LBA)提取。
[0041] 如圖2所示，物理陣列300包括一些物理存儲(chǔ)設(shè)備310,并且每個(gè)物理存儲(chǔ)設(shè)備 310具有它們自己的磁盤(pán)控制器320。應(yīng)當(dāng)可以理解的是，可以進(jìn)一步涉及諸如RAID層322 的地址方案的提取，該RAID層322物理陣列300中被實(shí)施和/或被存儲(chǔ)陣列控制器220管 理。
[0042] 精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面240是另一種被存儲(chǔ)陣列控制器220所保持的表。根據(jù)此處的 另一個(gè)方面，精簡(jiǎn)配置模塊225使用精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面240來(lái)存儲(chǔ)精簡(jiǎn)配置模式信息。精 簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面240也可接入到主機(jī)100。精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面240保持精簡(jiǎn)配置信息，該精 簡(jiǎn)配置信息包括一些用于特定LUN的屬性和/或更為具體地，物理陣列300中的區(qū)段或區(qū) 域 2300。
[0043] 根據(jù)另一方面，在精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面240中存儲(chǔ)的信息進(jìn)一步包括針對(duì)每個(gè)區(qū)段 的一個(gè)或多個(gè)LBA(邏輯區(qū)塊地址）、是否相應(yīng)的LUN被精簡(jiǎn)配置2405、特定的數(shù)據(jù)類型是 零還是隨機(jī)的2403、區(qū)段是否被實(shí)體化2402、和/或隨機(jī)數(shù)種子（ Seed)2404。例如，區(qū)段可 以包括指示它相應(yīng)的LUN是否可以被精簡(jiǎn)配置的第一屬性2405、指示區(qū)段是否已經(jīng)被實(shí)體 化的第二屬性2402、通過(guò)指定填充模式（例如，像零或隨機(jī)數(shù)據(jù)）指示特定數(shù)據(jù)類型的第三 屬性2403、以及可以包括的，但不可以被限制于隨機(jī)數(shù)種子2404的其它屬性。
[0044] 圖3是在存儲(chǔ)陣列控制器220和特定處理器210中被執(zhí)行的特定過(guò)程的流程圖。 例如，第一組步驟以在讀和寫(xiě)訪問(wèn)程序中可以出現(xiàn)的狀態(tài)500開(kāi)始。在狀態(tài)502中，請(qǐng)求已 經(jīng)從主機(jī)被接收以實(shí)體化新區(qū)段。此時(shí)，在狀態(tài)504中，取決于被接收請(qǐng)求的性質(zhì)，一個(gè)或 多個(gè)在精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面240中被配置為精簡(jiǎn)配置模式信息的合適屬性被讀取。例如，現(xiàn) 在實(shí)體化屬性2402將記錄相應(yīng)的被實(shí)體化的區(qū)段，并且相應(yīng)的填充模式2403根據(jù)在寫(xiě)請(qǐng) 求指令中被指定的特定數(shù)據(jù)類型被設(shè)置。下一步，在狀態(tài)506中，存儲(chǔ)陣列控制器220按照 請(qǐng)求實(shí)體化區(qū)段使用選擇零或更為具體地本地隨機(jī)數(shù)生成器230生成隨機(jī)數(shù)填充具有實(shí) 際數(shù)據(jù)的區(qū)段。
[0045] 在另一狀態(tài)520中，諸如TR頂或UNMAP指令的指令可以被接收。根據(jù)這個(gè)狀態(tài) 522,可以指示區(qū)段應(yīng)該被釋放，進(jìn)入狀態(tài)524,其中與區(qū)段相關(guān)聯(lián)的受影響的LBA范圍被釋 放，并且精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面的相應(yīng)入口的精簡(jiǎn)配置模式信息在狀態(tài)526中被相應(yīng)地配置。 例如，實(shí)體化屬性2402被配置成指示相應(yīng)的區(qū)段不再被實(shí)體化，以及此外，LUN表230可以 被更新，并且是合適的。
[0046] 根據(jù)另一方面，依據(jù)來(lái)自主機(jī)的請(qǐng)求，存儲(chǔ)陣列控制器可以實(shí)體化被相應(yīng)的精簡(jiǎn) 配置信息所指定的區(qū)段。主機(jī)可以使用精簡(jiǎn)配置模式信息以避免進(jìn)一步的請(qǐng)求填充具有特 定數(shù)據(jù)類型的區(qū)段。
[0047] 圖4A闡明了可以由在服務(wù)器100上執(zhí)行的更高層應(yīng)用程序?qū)嵤┑囊幌盗胁襟E。在 第一狀態(tài)600中，有一點(diǎn)可以達(dá)到，其中通過(guò)寫(xiě)入隨機(jī)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序，可以得到請(qǐng)求。從 這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，狀態(tài)進(jìn)入602,其中更高層應(yīng)用程序檢查精簡(jiǎn)配置功能是否是可用的。如果存 儲(chǔ)陣列控制器220回復(fù)該功能是不可用的，那么將進(jìn)入狀態(tài)603,其中更高層應(yīng)用程序檢查 LUN是否被虛擬化。如果LUN被虛擬化，那么更高層應(yīng)用程序?qū)⒆杂蛇M(jìn)入狀態(tài)610執(zhí)行其它 任務(wù)，并且不需要等待存儲(chǔ)陣列控制器執(zhí)行任何進(jìn)一步的功能。根據(jù)一個(gè)方面，存儲(chǔ)陣列控 制器可以確保在執(zhí)行具有隨機(jī)數(shù)據(jù)的LUN區(qū)段的背景填充的時(shí)候，隨機(jī)數(shù)據(jù)被返回給讀操 作。根據(jù)另一方面，存儲(chǔ)陣列控制器確保置于LUN位置的背景隨機(jī)數(shù)填充值與在將背景置 于該位置之前的由發(fā)布的對(duì)應(yīng)讀操作返回的隨機(jī)數(shù)據(jù)值相匹配。然而，如果進(jìn)入狀態(tài)603， 并且LUN沒(méi)有被虛擬化，那么進(jìn)入狀態(tài)604,其中，更高陣列應(yīng)用程序本身將在精簡(jiǎn)配置區(qū) 段中生成和寫(xiě)入零或隨機(jī)數(shù)據(jù)，以及之后主機(jī)自由進(jìn)入狀態(tài)610執(zhí)行其它任務(wù)，并且不需 要等待存儲(chǔ)陣列控制器執(zhí)行任何進(jìn)一步的功能。
[0048] 然而，如果精簡(jiǎn)配置在狀態(tài)602中是可用的，那么進(jìn)入狀態(tài)606。在此，可以做出關(guān) 于區(qū)段還是否被特定的數(shù)據(jù)類型所實(shí)體化的確定。如果區(qū)段已經(jīng)被實(shí)體化，并且區(qū)段被隨 機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)填充，那么可以進(jìn)入狀態(tài)608,其中，更高層應(yīng)用程序不需要生成和/或用零或隨 機(jī)數(shù)據(jù)填充LUN區(qū)段。此時(shí)，更高層應(yīng)用程序自由進(jìn)入狀態(tài)610執(zhí)行其它任務(wù)，并且不需要 等待存儲(chǔ)陣列控制器執(zhí)行任何進(jìn)一步的功能。
[0049] 然而，如果在狀態(tài)606中存儲(chǔ)陣列控制器220回復(fù)區(qū)段沒(méi)有被預(yù)填充，那么進(jìn)入狀 態(tài)604,其中，更高陣列應(yīng)用程序本身將在精簡(jiǎn)配置區(qū)段中生成或?qū)懭肓慊螂S機(jī)數(shù)據(jù)。然后， 狀態(tài)610可以進(jìn)入，其中，更高層應(yīng)用程序自由執(zhí)行其它任務(wù)。
[0050] 圖4B是指示了由在主機(jī)100上執(zhí)行的較高層應(yīng)用程序104實(shí)施的不同過(guò)程的一 系列其它步驟。根據(jù)另一方面，當(dāng)區(qū)塊不再被需要的時(shí)候，主機(jī)100可以使用精簡(jiǎn)配置模式 信息。此處，在狀態(tài)650中，可以達(dá)到一點(diǎn)，例如，比如根據(jù)狀態(tài)652中的TR頂或UNMAP指 令，區(qū)段被暫時(shí)釋放。然后，進(jìn)入狀態(tài)654,其中更高層應(yīng)用程序檢查精簡(jiǎn)配置功能是否是可 用的。如果存儲(chǔ)陣列控制器220回復(fù)該功能是不可用的，那么就進(jìn)入狀態(tài)655,其中更高層 應(yīng)用程序檢查L(zhǎng)UN是否被虛擬化。如果LUN被虛擬化了，則更高層應(yīng)用程序自由進(jìn)入狀態(tài) 662執(zhí)行其它任務(wù)，并且不需要等待存儲(chǔ)陣列控制器執(zhí)行任何進(jìn)一步的功能。根據(jù)一方面， 存儲(chǔ)陣列控制器可以確保在執(zhí)行具有隨機(jī)數(shù)據(jù)或零的LUN區(qū)段的背景填充時(shí)，隨機(jī)數(shù)據(jù)或 零值被返回讀操作。根據(jù)另一方面，存儲(chǔ)陣列控制器確保置于LUN位置的背景隨機(jī)數(shù)填充 值與在將背景置于該位置之前的由發(fā)布的對(duì)應(yīng)讀操作返回的隨機(jī)數(shù)據(jù)值相匹配。然而，如 果進(jìn)入狀態(tài)655,并且LUN沒(méi)有被虛擬化，那么進(jìn)入狀態(tài)656,其中，在精簡(jiǎn)配置區(qū)段被釋放 之前，較高陣列應(yīng)用程序本身將在精簡(jiǎn)配置區(qū)段中生成和寫(xiě)入零或隨機(jī)數(shù)據(jù)。然而，如果精 簡(jiǎn)配置是可用的，就進(jìn)入狀態(tài)658。此處，較高層應(yīng)用程序不生成和/或用零或隨機(jī)數(shù)據(jù)填 充LUN的區(qū)段，并且進(jìn)入狀態(tài)660,其中，指令被發(fā)送到存儲(chǔ)陣列控制器220反而重新配置精 簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面240中的精簡(jiǎn)配置模式信息屬性。這些將包括指示，例如，2402指示相應(yīng)的 區(qū)段不再被實(shí)體化。根據(jù)另一方面，一旦接收到來(lái)自主機(jī)的釋放區(qū)塊指令，控制器設(shè)置被用 來(lái)稍后確定是否用特定數(shù)據(jù)類型填充區(qū)段的精簡(jiǎn)配置模式信息，例如，根據(jù)區(qū)段的下次使 用。一旦離開(kāi)狀態(tài)656或660,更高層應(yīng)用程序進(jìn)入狀態(tài)662,其中，主機(jī)于是自由執(zhí)行其它 任務(wù)，并且不需要等待存儲(chǔ)陣列控制器執(zhí)行任何進(jìn)一步的功能。
[0051] 當(dāng)本發(fā)明參考其中的實(shí)施例被具體地示出和描述時(shí)，所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解的是在沒(méi)有脫離本發(fā)明附屬權(quán)利要求所包含的范圍的條件下，可以做出形式上和細(xì) 節(jié)上的各種改變。
【權(quán)利要求】
1. 一種存儲(chǔ)陣列控制器裝置，該裝置包括： 主機(jī)處理器的主機(jī)接口； 物理陣列的存儲(chǔ)陣列接口；以及 精簡(jiǎn)配置模塊，用于通過(guò)所述主機(jī)接口接收指令，所述指令指定在所述物理陣列中將 被精簡(jiǎn)配置的區(qū)段，并且為所述區(qū)段設(shè)置精簡(jiǎn)配置模式信息以指示所述區(qū)段將用特定數(shù)據(jù) 類型填充。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述裝置，其中，所述特定數(shù)據(jù)類型為隨機(jī)數(shù)或零填充。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述裝置，其中，所述精簡(jiǎn)配置模塊使用精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面來(lái)存 儲(chǔ)所述精簡(jiǎn)配置模式信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述裝置，其中，所述精簡(jiǎn)配置模式信息通過(guò)所述主機(jī)接口能夠 接入到所述主機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述裝置，其中，根據(jù)來(lái)自所述主機(jī)的請(qǐng)求，使得存儲(chǔ)陣列按照相 應(yīng)的精簡(jiǎn)配置模式信息所指定的實(shí)體化所述區(qū)段。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的所述裝置，其中，所述主機(jī)使用所述精簡(jiǎn)配置模式信息以避免進(jìn) 一步請(qǐng)求用所述特定數(shù)據(jù)類型填充所述區(qū)段。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4的所述裝置，其中，當(dāng)所述區(qū)段不再需要避免用所述特定數(shù)據(jù)類型 填充所述區(qū)段時(shí)，所述主機(jī)使用所述精簡(jiǎn)配置模式信息。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述裝置，其中，一旦接收到來(lái)自所述主機(jī)的釋放所述區(qū)段的指 令，所述控制器設(shè)置被用來(lái)稍后確定是否在所述區(qū)段的下次使用時(shí)用所述特定數(shù)據(jù)類型填 充所述區(qū)段的所述精簡(jiǎn)配置模式信息。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述裝置，該裝置還包括：隨機(jī)化模塊。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的所述裝置，其中，所述隨機(jī)化模塊是硬件隨機(jī)數(shù)生成器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的所述裝置，其中，所述隨機(jī)化模塊是軟件隨機(jī)數(shù)生成器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述裝置，其中，所述精簡(jiǎn)配置模式信息還包括： 針對(duì)每個(gè)區(qū)段的一個(gè)或多個(gè)LBA，確定相應(yīng)的LUN是否被精簡(jiǎn)配置、所述特定數(shù)據(jù)類型 是零還是隨機(jī)、所述區(qū)段是否被實(shí)體化、和/或隨機(jī)數(shù)種子。
13. -種用于精簡(jiǎn)配置存儲(chǔ)設(shè)備的方法，該方法包括： 接收所述存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)的區(qū)段的精簡(jiǎn)配置模式信息，所述區(qū)段的所述精簡(jiǎn)配置模式信息 用于指示所述區(qū)段將用特定數(shù)據(jù)類型填充； 在精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面中為所述區(qū)段設(shè)置所述精簡(jiǎn)配置模式信息；以及 用數(shù)據(jù)值填充所述區(qū)段，所述數(shù)據(jù)值基于在所述精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面中為所述區(qū)段而設(shè) 置的所述特定數(shù)據(jù)類型。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的所述方法，該方法還包括：生成隨機(jī)數(shù)據(jù)值。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的所述方法，其中，用數(shù)據(jù)值填充所述區(qū)段包括用所生成的隨機(jī) 數(shù)據(jù)值填充所述區(qū)段。
16. -種用于釋放LUN區(qū)段的方法，該方法包括： 接收用于釋放所述LUN區(qū)段的指令； 釋放與所述LUN區(qū)段相關(guān)聯(lián)的LBA范圍：以及 為所述LUN區(qū)段設(shè)置精簡(jiǎn)配置模式信息，其中所述LUN區(qū)段的所述精簡(jiǎn)配置模式信息 在精簡(jiǎn)配置模式頁(yè)面中被設(shè)置且在接收到用于釋放所述LUN區(qū)段的所述指令之后指示所 述LUN區(qū)段的非實(shí)體化狀態(tài)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的所述方法，該述方法還包括：生成隨機(jī)數(shù)據(jù)值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的所述方法，其中，所述LUN區(qū)段基于在所述精簡(jiǎn)配置模式信息 中的特定數(shù)據(jù)類型設(shè)置以及所述LUN區(qū)段的下一次訪問(wèn)填充所生成的隨機(jī)數(shù)據(jù)值，其中所 述LUN區(qū)段的下一個(gè)次訪問(wèn)是在接收到用于釋放所述LUN區(qū)段的所述指令之后發(fā)生的所述 LUN區(qū)段的訪問(wèn)。
【文檔編號(hào)】G06F3/06GK104272242SQ201380022596
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月11日
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