[发明专利]高速缓存内容可寻址数据块以供存储虚拟化

说明书

本公开涉及使用主数据去重复概念来实现经由内容可寻址高速缓存的更高效数据访问。数据块(诸如经去重复的数据块)被维护在快速访问客户机侧高速缓存(诸如基于访问模式来包含块)中。经块化的内容是可经由散列或该内容在系统中的其他唯一标识符来寻址的内容。在需要块时，在去往文件服务器查找块之前，检查一个(或多个)客户机侧高速缓存以查找块。文件服务器同样可维护内容可寻址(块)高速缓存。还描述了高速缓存维护、管理和组织，包括用块来预先填充高速缓存以及使用RAM和/或固态存储设备高速缓存。

背景

虚拟化是许多当代数据中心和云计算基础结构中期望的技术。一般来说，虚拟化通过在瘦虚拟机监控程序(VMM)或系统管理程序(Hyper-V)层上运行处于经隔离容器(虚拟机或VM)中的多个应用来提供对服务器的较高利用率。Hyper-V虚拟化机器上的资源，以便给予每一VM容器它是正在服务器上运行的唯一操作系统的假象。实际上，每一容器可在操作系统上运行各应用，这些应用可跨各容器不同。

虚拟化涉及跨各VM复用CPU、存储器和存储资源，并且在虚拟化领域中许多设计工作都考虑如何以性能和资源高效的方式来完成这样的操作。CPU是使用各个核内以及跨各个核的调度来虚拟化的。存储器通常是每VM进行分配的，并使用动态存储器管理技术来共享。由于同一心轴上的磁盘磁头寻道会导致各VM之间的干扰，因此盘存储更难以虚拟化。此外，当存储跨越网络(如在单独的存储群集中或跨越公共云中的WAN)时，对存储的访问还涉及网络等待时间，并且必须处理网络带宽约束，因为数据中心网络是跨许多应用共享的，并且通常被过度订阅。

虚拟硬盘(VHD)文件包括在每一虚拟机看来好像它是该虚拟机自己的硬盘驱动器的文件内容。使得存储在尺寸和访问方面更高效的一种尝试是使用只读VHD，这些只读VHD使用“黄金”主映像作为其底层内容，并且随后在硬盘驱动器内容随时间改变时跟踪各个体差异/增量链。出于各种原因，这是不合乎需要的。

一个示例场景是其中虚拟桌面引导并消耗VHD的虚拟桌面基础结构(VDI)。即使使用黄金映像和增量，VDI的通常很差的虚拟化存储性能也可导致很慢的引导/登录性能以及降低的应用性能，这会影响用户体验并使用户体验降级。例如，当许多用户在大体同一时间(诸如刚好在午饭后)进行重新引导或登录时，用户可花费相当长的时间(在几分钟的量级上)来得到适度工作的机器。

概述

提供本概述以便以简化形式介绍将在以下的详细描述中进一步描述的一些代表性概念的选集。本概述不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在以限制所要求保护的主题的范围的任何方式来使用。

简言之，本文中描述的主题的各个方面涉及一种技术，在该技术中，计算机器包括被配置成将对数据范围的请求转换成对内容可寻址数据的请求的逻辑。如果内容可寻址数据被高速缓存在客户机侧高速缓存中的话，可访问一个或多个客户机侧内容可寻址高速缓存来获得该内容可寻址数据。如果并非如此，则请求文件服务器机器返回内容可寻址数据；服务器可经由一个或多个服务器侧内容可寻址高速缓存来访问该内容可寻址数据。

在一个方面，使用主数据去重复来满足通过访问一个或多个数据块的对数据范围的请求，其中每一数据块具有唯一地标识该块数据的标识符。如果块数据被高速缓存的话，则访问至少一个快速访问块高速缓存来返回该块数据。如果块数据没有被高速缓存的话，则从另一存储设备返回该块。响应于对数据范围的请求，将所返回的块数据转换成所请求的数据范围。

在一方面，描述了运行多个虚拟机，每一虚拟机与一虚拟硬盘相关联。在从正在虚拟机上运行的程序接收到对与虚拟硬盘文件相关联的数据范围的请求之际，将对数据范围的请求转换成包括一个或多个块标识符的块标识符集合。该块标识符集合被使用来访问快速层高速缓存中的一个或多个数据块。将此一个或多个数据块转换成数据范围，该数据范围响应于请求被返回。

结合附图阅读以下详细描述，本发明的其他优点会变得显而易见。