[发明专利]用于在数据存储系统中实现存储的细粒度、可伸缩分配的方法和装置

说明书

在一方面，本发明针对一种以细粒度、可缩放的方式扩大针对文件系统的存储空间的方法。该方法包括由文件服务器确定针对跨度的组块串偏置，其中该组块串偏置指示与针对文件系统的地址翻译表中的条目相关联的存储空间的连续组块的数量。该方法包括由文件服务器接收要扩大针对文件系统的存储空间的请求。该方法包括由组块分配器至少部分地基于带区集上未使用的组块的数量和带区集上正由文件系统使用的组块数量，对一组带区集中的每一带区集进行记分。该方法包括由组块分配器分配带区集上具有最高记分的组块，其中所分配的组块位于预留用于其他文件系统的组块串之外。

技术领域

本发明涉及数据存储系统，而且更具体地，本发明涉及能够向文件系统进行磁盘空间的细粒度、可伸缩分配的数据存储系统。

背景技术

在今天的信息时代，数据存储系统经常管理不时需要动态扩大磁盘空间的文件系统。经常，文件系统在存储增量方面扩大(在本申请中称为“组块”)。数据存储系统可以允许选择不同的指导组块大小，虽然存储系统可以分配大小偏离指导组块大小的组块。在一个示例性的数据存储系统中，组块大小可以从1千兆字节(GiB)到100GiB。在另一示例性数据存储系统中，组块大小可以从0.5GiB到18GiB。

这样的系统的文件服务器将文件系统空间中磁盘空间的虚拟地址翻译成物理存储器中的磁盘空间的地址，且其可以使用固定大小的表来跟踪向文件系统分配的磁盘空间的组块(例如，在一示例性的数据存储系统中具有1023条目的表，其中例如，每一条目用于存储组块的开始物理地址和与组块的大小相关的信息(例如，组块长度或组块的结束地址)并映射到虚拟文件系统地址的范围)。使用固定大小的表通常限制了文件系统的最大大小，即仅允许向文件系统分配预定的最大数目的组块。可以在硬件中实现固定大小的表，而且在任何情况下，增加表大小以允许支持更大的文件系统可能是行不通的。

为特定的文件系统选择指导组块大小实质上是用户期望文件系统增长多大和存储空间的利用效率之间的折衷。一般而言，选择较小的指导组块大小提供了高效的存储空间利用率但是限制了文件系统的最大大小，而选择较大的指导组块大小经常导致低效的存储空间利用但是增加了最大的文件系统大小。

发明内容

在某些实施例中，提供了一种用于扩大用于文件系统的存储空间的方法和数据存储系统，该文件系统包括从多个带区集中选择的多个组块，其中文件系统的虚拟地址空间被映射到与组块关联的物理存储地址。该方法包含保持组块数据库以跟踪与文件系统关联的组块，组块数据库包含固定数量的条目，每一条目能够存储与分配给文件系统的一部分存储空间的开始地址和长度相关的信息；接收请求以扩大文件系统；基于组块数据库识别与文件系统关联的最后组块；当至少一个组块可用于向文件系统分配时，从与最后的组块相同的带区集分配该至少一个组块且该至少一个组块与最后的组块连续；以及更新组块数据库中与最后的组块关联的条目以反映由所分配的至少一个组块所表示的连续存储空间的长度的增加。

在各个可供替换的实施例中，在确定来自与该最后的组块相同的带区集且与该最后的组块连续的至少一个组块可用于向文件系统分配之前，预留来自与该最后的组块相同的带区集且与该最后的组块连续的至少一个组块，以便该至少一个组块保持可用。

确定来自与最后的组块相同的带区集且与最后的组块连续的至少一个组块是否可用于向文件系统分配可涉及：确定针对文件系统的活动组块串长度以及当活动组块串长度小于组块串偏置以及存在来自与最后的组块相同的带区集且与最后的组块连续的至少一个组块时确定存在可用于向文件系统分配的至少一个组块。在这个方面，分配至少一个组块可涉及：从与最后的组块相同的带区集分配多达N个组块，且这N个组块与最后的组块连续，其中N等于组块串偏置减去活动组块串长度。该方法还可涉及：确定组块串偏置，例如通过基于带区集的数量和文件系统的数量确定组块串偏置。

该方法还可涉及：当来自与最后的组块相同的带区集且与最后的组块连续的这样的至少一个组块被确定为不可用时，从不同的带区集分配至少一个组块。