[发明专利]一种数据访问存储方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机及信息通信技术领域，特别涉及一种数据访问存储方法及装置。

背景技术

绿色节能是当前数据中心发展的趋势，在一个数据中心内，服务器依然还是最大的电能消耗和冷却问题的主要设备，存储系统紧随其后，研究表明，存储系统电能消耗一般占整个数据中心电能消耗的27%左右，其中磁盘是存储系统中主要的耗能设备，典型的磁盘阵列独立磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent Disks，RAID）系统中，磁盘阵列卡能耗可占到80%左右。一个存储设备从投入使用到最终淘汰，整个使用过程中所消耗的能源很可能会超过其本身的购买价格。磁盘阵列在闲置时仍然会使用超过峰值功率80%的能耗，因此在构建大规模磁盘存储系统时，需要将节能问题考虑进来。

能耗问题的研究最初是为了延长便携式设备中电池的使用时间，一般采用动态电源管理（Dynamic Power Management，DPM）节能方法，其首先监控系统中磁盘的空闲时间，当能耗管理算法预测到将磁盘转换至低能耗状态时可以节能时，就将磁盘转换至低能耗状态，以便节约能耗。但在磁盘有相应新的请求前必须重新加速到全速旋转模式，这一加速过程会带来显著的能量消耗和时间开销。为了弥补这个开销，磁盘处于停顿模式所节省的能耗应该大于重新启动硬盘带来的能耗开销，这是有在后续请求达到时间间隔足够长时才行。

然而与便携式设备不同，在企业级数据中心环境中进行节能存在如下一些挑战：（1）在服务器存储环境中，由于I/O（输入/输出）访问比较密集，磁盘空闲时间较短，采用DPM节能方法来关闭磁盘带来的节能效果十分有限；（2）为了追求最大的数据并行度和可靠性，数据中心部署的多为并行磁盘系统，如RAID方式，这意味着大部分磁盘都在被访问，所有设备始终都在工作，并没有闲置的设备，从而无法进行空闲状态切换；（3）当关闭磁盘进行节能时，还会对存储系统的性能和可靠性带来较大影响，这与企业级存储系统的高性能、高可靠的目标相悖。

在大规模企业级磁盘存储系统中，采用热点数据布局的方式来节约能耗是一种比较有效的方法，如空闲磁盘的大规模阵列（Massive Array of Idle Disks，MAID）存储系统等。这些方法将系统中的磁盘划分为活动和非活动两类，通过对系统中数据访问热度的统计，将经常访问的数据缓存或迁移到少部分活动磁盘中，从而将大量不经常访问的磁盘转换到低能耗状态，进而达到节能的目标。

现有的基于数据访问热度的节能方法主要从数据访问的时间局部性特点出发，将热点数据存放在活动磁盘中，以减少非活动磁盘的启动次数和处于活动状态的时间。表面上看，这些方法的节能效果与数据命中精度直接相关，但磁盘的机械特性决定了节能与提高性能方法不同，不命中数据的访问行为也会对存储系统节能效果带来很大影响。如果缓存磁盘缺失分布较为均匀时，会导致大多数非活动磁盘空闲时间过短，而无法切换到节能状态。而且，非活动磁盘处于关闭状态时，一旦请求数据不在缓存磁盘中时，就需要将关闭磁盘启动到活动状态，然后才能进行相应的数据服务，这个过程会带来较大的时间延迟和能量消耗。因此，非活动磁盘频繁地停止和启动也会降低其使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数据访问存储方法及装置，用以克服现有存储系统节能技术中存在的节能效果不佳、对I/O（输入/输出）访问性能影响大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种数据访问存储方法，包括步骤：

获得数据读写访问请求；

根据所述数据读写访问请求，构造数据访问关系图；

根据所述数据访问关系图，获得数据移动策略；

根据所述数据移动策略对存储介质上的数据进行移动。

进一步地，所述获得数据读写访问请求的步骤具体为：

在块设备驱动层截获上层应用下发的数据读写访问请求。

进一步地，所述根据所述数据读写访问请求，构造数据访问关系图的步骤包括：

将每个数据读写访问请求，依据其请求数据的起始逻辑区块地址和数据大小进行分块，并与预设的分块粒度相对应，每个分块粒度在关系图中表示一个顶点；

根据所述顶点，构造顶点之间的有向边生成访问关系图。

进一步地，所述根据所述顶点，构造顶点之间的有向边生成访问关系图的步骤具体为：

对于在同一预设时间段内出现的数据请求序列，将对应的数据请求的分块粒度之间连接一条有向边，从先出现的节点指向后出现的节点。