[发明专利]一种精简池元数据节点刷新一致性保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储技术，尤其涉及到高端磁盘阵列中自动精简配置的元数据处理方法，具体说是一种精简池元数据节点刷新一致性保护方法。 

背景技术

高端磁盘阵列采用多个控制器冗余设计，提供存储数据的高可用服务，其存储池的高级功能自动精简配置，采用存储资源“写时分配”策略，通过改变存储系统的资源按需分配，提高磁盘存储空间利用率，达到降低存储系统的部署成本和节约资源的目的。

具有自动精简配置功能的存储池简称精简池，精简池在结构上分为数据区和元数据区，数据区用于存储数据。元数据区包括了存储池超级块，元数据位图，数据位图，逻辑卷信息等，对自精简存储池组织管理者。

对于精简池的元数据空间、数据空间、逻辑卷数据块映射信息都采用B+Tree结构组织管理，B+Tree节点间通过块号指针连接，这种B+Tree组织方式的优点是查询层数少、效率较高，加载到内存不需要转换，但是当对B+Tree节点做插入、删除操作时，会对B+Tree多层节点的子节点指针或者叶子节点内容重新错位移动，存在以下问题：

1、增加删除节点时对元数据改动量较大（每个节点为元数据空间数据块大小，>=4KB），若以同步方式写入则延迟大、影响性能，若以异步方式写入则当控制器掉电或者失效会造成数据丢失问题；

2、更新过程中发生系统掉电或者控制器失效可导致树结构错乱、丢失，因为每个插入/删除节点可能涉及多层节点错位变更、且节点占用空间可大于512字节扇区大小，控制器掉电或失效瞬间并不能保证完全写入。 

发明内容

本发明实施提出一种精简池元数据节点刷新一致性保护方法，可有效的解决上述的B+Tree节点插入和删除操作带来的两个问题。其包括：

1、将元数据缓存镜像和日志备份到冗余控制器上，异步写入，以提高读写性能；

2、将元数据的B+Tree节点插入、删除时从根节点到叶子节点使用“写时复制”方式， 刷写时先刷写B+Tree各更新节点，最后再刷写指向根节点的超级块。超级块占用空间足够小，且各指针处在512字节范围内，在更新过程中断电，可以保证超级块要么记录新B+Tree的指针，要么记录旧B+Tree的指针，都具有完整一致性；

3、将元数据的B+Tree节点插入、删除操作采用日志方式镜像到对端控制器，记录新增、删除的叶子节点，并记录B+Tree刷写次数（版本号）。当主控端控制器失效时，通过日志及版本号，重新插入、删除信息，恢复数据。

元数据B+Tree节点操作，通过日志方式远程镜像到冗余控制器，保证元数据一致性。可解决元数据B+Tree节点操作带来的B+Tree多层节点的子节点指针或者叶子节点内容重新错位移动的问题，以及在元数据B+Tree节点操作中控制器失效带来的B+Tree丢失问题。

附图说明

图1是更新元数据B+Tree节点示意图。

具体实施方式

下面对本发明的内容进行更加详细的阐述：

  将元数据缓存镜像和日志备份到冗余控制器上。

将元数据的B+Tree节点插入、删除时从根节点到叶子节点使用“写时复制”方式， 刷写时先刷写B+Tree各更新节点，最后再刷写指向根节点的超级块。

将元数据的B+Tree节点插入、删除操作采用日志方式镜像到对端冗余控制器，记录新增、删除的叶子节点，并记录B+Tree刷写次数。当主控端控制器失效时，通过日志及版本号，重新插入、删除信息，恢复数据。

本发明实施例提供一种精简池元数据节点刷新一致性保护方法，可有效的解决精简池元数据B+Tree节点数据刷写一致性，提高存储池数据完整性。

下面参考图1实例说明。

存储池pool 0的逻辑卷32增加块映射，逻辑块为40，则对映射树插入节点（key=40），首先备份日志到镜像冗余控制器（控制器B），记录对应的pool，lv操作及参数（insert, key=40,value=xxx），然后更新B+TREE，从根节点到叶子节点都新分配元数据块，避免使用原来元数据块，且直到B+TREE节点刷写完成才可释放旧的元数据块。如果当主控端控制器失效时，通过日志及版本号，重新插入、删除信息，恢复数据。

经过以上操作，B+Tree节点插入删除等操作都可以保证一致性问题。

此设计可以存储阵列的存储性能，提高精简存储池操作的可靠性，提高产品在市场上的竞争力。