存储管理方法、设备和计算机程序产品

技术领域

本公开的实施例涉及数据存储领域，并且更具体地，涉及存储管理方法、设备和计算机程序产品。

背景技术

盘阵列，例如独立磁盘冗余阵列(RAID)，是由多个独立的盘按一定方式组合起来形成的一个盘组。在用户看来，独立磁盘冗余阵列类似于一个盘，但是其可以提供比单个硬盘更高的存储能力，并且还可以提供数据备份。当盘区的数据被损坏时，利用数据备份还可以恢复损坏的数据，从而保护用户数据的安全性。

Uber存储单元具有与RAID类似的结构和功能，可以被认为是轻量级的RAID。当一个Uber中的一个或多个盘由于诸如接触不良或故障等原因而离线时，就需要对该Uber进行恢复(或称为“重建(rebuild)”)。如果恢复过程过长，则难以保证存储系统的可靠性。此外，由于恢复过程需要占用系统资源，故期望恢复过程对系统性能的影响尽可能小。

发明内容

本公开的实施例提供一种存储管理方法、设备和计算机程序产品。

根据本公开的第一方面，提供了一种存储管理方法。该方法可以包括至少基于用于恢复多个盘集合中的预定数目的盘集合的上限时长，确定第一恢复速率，以用于恢复多个盘集合中的至少一部分。该方法还可以包括确定多个盘集合中未被基于第一恢复速率恢复的盘集合的数目。此外，该方法还可以包括根据确定数目小于或等于预定数目，基于预定的第二恢复速率对多个盘集合中的未被恢复的盘集合执行数据恢复，第二恢复速率低于第一恢复速率且与上限时长相关联。

根据本公开的第二方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：处理器；以及存储器，存储有计算机程序指令，处理器运行存储器中的计算机程序指令控制电子设备执行动作，该动作包括：至少基于用于恢复多个盘集合中的预定数目的盘集合的上限时长，确定第一恢复速率，以用于恢复多个盘集合中的至少一部分；确定多个盘集合中未被基于第一恢复速率恢复的盘集合的数目；以及根据确定该数目小于或等于预定数目，基于预定的第二恢复速率对多个盘集合中的未被恢复的盘集合执行数据恢复，第二恢复速率低于所述第一恢复速率且与上限时长相关联。

根据本公开的第三方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品被有形地存储在非易失性计算机可读介质上并且包括机器可执行指令，该机器可执行指令在被执行时使机器执行本公开的第一方面中的方法的步骤。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本公开的实施例的多个待恢复的盘集合的示意图；

图2示出了根据本公开的实施例的计算资源的示意图；

图3示出了根据本公开的实施例的存储管理过程的示意图；

图4示出了根据本公开的实施例的确定第一恢复速率的过程的示意图；

图5示出了根据本公开的实施例的确定恢复作业的数目的过程的示意图；

图6示出了适于用来实施本公开内容的实施例的示例设备的示意性框图。

在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

下面将参考附图中示出的若干示例实施例来描述本公开的原理。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，但应当理解，描述这些实施例仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。

基于RAID的盘集合是由多个独立的盘按不同的方式组合起来形成的一个存储盘组。当多个盘作为一个盘集合相关联地进行存储时，如果部分盘不可用，则需要对该盘集合进行恢复。恢复时长通常是系统可靠性的重要指标。例如，在目前广泛使用的存储系统中，通常需要将恢复时长限定在一定范围内，例如在4.4小时内。已知存储系统可以接受的恢复时长，就可以基于该恢复时长和要恢复的盘集合的磁盘容量确定恢复速率，从而保证可以在恢复时长内对所有待恢复的盘集合完成恢复。

为了调节恢复速率，存储系统可以调节用于并行处理多个盘集合的恢复作业的数目。例如，当恢复的实际进度晚于预定进度时，可以在一个或多个计算节点上并行发起多个恢复作业，每个恢复作业用于处理一个盘集合的恢复任务。因此，为了满足恢复时长的要求，可以占用可观的系统计算资源来并行发起足够多的恢复作业。应理解，通常不会过度占用系统计算资源来提高恢复速率，因为这会对系统的正常使用产生影响，从而劣化用户体验。所以，针对盘集合的恢复速率的调节既要满足限定的恢复时长的要求，又要最小化恢复操作对系统性能的影响。

然而，上述恢复方式存在一些风险。例如，在某些情况下，按照上述方式来计算恢复速率，选择最大的恢复作业的并发数目刚好可以在限定的恢复时长内完成对盘集合的恢复操作，但当最后剩余的盘集合的数目小于最大的并发数目时，即便选择了最大的恢复作业的并发数目，恢复速率也达不到期望的速率。例如，假设最大的恢复作业的并发数目为8，当最后剩余的待恢复的盘集合的数目为4，此时即便选择用8个恢复作业并行恢复这4个盘集合，恢复速率也无法达到8个恢复作业并行恢复8个盘集合的速率。因此，上述恢复方式可能会超出限定的恢复时长，从而影响系统的可靠性。

为了解决上述问题，本公开提出了新的存储管理方案，从总的恢复时长中减去一个上限时长，并基于该时间差确定恢复速率，该上限时长足以使得最后剩余的若干个盘集合以最慢或较慢的恢复速率完成恢复操作且不会超出限定的恢复时长。为了更好地理解根据本公开实施例的存储管理的过程，以下将首先参照图1描述待恢复的盘集合。

图1示出了根据本公开的实施例的多个待恢复的盘集合100的示意图。在图1中，多个盘集合101-1、101-2、101-3…101-N、102-1、102-2、102-3…102-N、103-1、103-2、103-3…103-N…M-1、M-2、M-3…M-N(以下可以统称为“盘集合100”)均是待恢复的盘集合，其中N是大于1且小于N的整数，并且M是大于1且小于N的整数。应理解，图1的每个盘集合中均包含多个存储盘。由于盘集合100均是待恢复的盘集合，故每个盘集合中均存在少量离线存储盘。

应理解，上述存储盘可以包括各种类型的具有存储功能的设备，包括但不限于，硬盘(HDD)、固态硬盘(SSD)、可移除盘、紧致盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘、串行附接小型计算机系统接口(SCSI)存储盘(SAS)、串行高级技术附接(SATA)存储盘、任何其他磁性存储设备和任何其他光学存储设备、或它们的任何组合。

还应理解，为了避免较为复杂地示出本公开的思想，图1中并未示出每个盘集合中的具体结构。实际上，图1中的各个盘集合可以具有各自不同的类型，以提供不同级别的数据冗余和恢复能力。RAID的类型包括RAID 2、RAID 3、RAID 4、RAID 5、RAID 6、RAID 7、RAID10等。此外，相同RAID类型的盘集合还可以具有不同的宽度。例如，RAID6可以包括8+2的RAID6以及16+2的RAID6。上述示例仅是用于说明本公开，而非对本公开的限定。

此外，如图1所示，盘集合100中还可以包括剩余盘集合120。剩余盘集合120通常是由于多个恢复作业并行恢复盘集合100而产生的。下文将结合图2详细描述剩余盘集合120以及其对恢复时长的影响。

图2示出了根据本公开的实施例的计算资源200的示意图。应理解，在时间充裕的情况下，可以在单个恢复作业中逐一恢复每个盘集合100，此时不会产生剩余盘集合120。此外，当盘集合100的数目较大、待恢复的磁盘容量较大时，可以并行发起多个恢复作业来并行恢复盘集合100。在图2中，假设恢复作业的最大并发数目为8，图2示出了并行发起4个恢复作业(即，恢复作业组210)来并行恢复盘集合100的示例。与此同时，其余计算资源(即，潜在的恢复作业组220)可以用于正常的系统或主机IO。如图2所示，4个盘集合可以分别在恢复作业组210中的4个恢复作业中并行恢复。如果盘集合100中的待恢复的盘集合的数目不能被4整除，则必然会产生剩余盘集合120。显然地，此时剩余盘集合120的数目小于4且大于0。由于剩余盘集合120的数目小于并行恢复作业的数目，故剩余盘集合120的恢复速率将小于预期速率，从而导致恢复时长不能满足预期的需求。

对于上述问题，本公开的系统可以通过执行如图3所示的用于存储管理的过程来保证恢复时长满足预期需求。下文将结合图3详细描述用于存储管理的过程的流程图。

图3示出了根据本公开的实施例的存储管理过程300的示意图。在某些实施例中，过程300可以在图6示出的设备中实现。为了便于理解，在下文描述中提及的具体数据均是示例性的，并不用于限定本公开的保护范围。

在301，可以至少基于用于恢复多个盘集合(例如，图1中的盘集合100)中的预定数目的盘集合的上限时长来确定第一恢复速率，以用于恢复上述多个盘集合中的至少一部分。作为示例，该预定数目可以是最大的恢复作业的并发数目。为了进一步最小化对系统性能的影响，该预定数目还可以比最大的恢复作业的并发数目略小，例如，最大的恢复作业的并发数目减一。

应理解，之所以要基于预定数目的盘集合的恢复时长的上限来确定第一恢复速率，是因为要为剩余盘集合120的较低恢复速率的恢复操作预留时间。具体地，可以将该上限时长从总阈值时长中减去，从而基于更新的时间确定第一恢复速率。图4示出了根据本公开的实施例的确定第一恢复速率的过程400的示意图。

在401，可以预先确定用于恢复上述多个盘集合的总阈值时长。对于目前广泛使用的存储系统，该阈值时长可以被设定为4.4小时。应理解，该时长仅是示例性的，其可以根据不同标准、要求或指示进行改变。此外，还预先确定用于恢复上述多个盘集合中的预定数目的盘集合的上限时长。如上所述，该预定数目可以与最大的恢复作业的并发数目相关联。另外，还需要预先确定这些待恢复的盘集合的磁盘容量。

在403，可以确定总阈值时长与上限时长的差。也就是说，可以将该上限时长从总阈值时长中减去，从而为最后进行恢复的剩余盘集合120的恢复操作预留时间。即便剩余盘集合120的恢复操作仅能够以系统能提供的最低恢复速率来执行，恢复盘集合100的实际消耗的时长也不会长于预先确定的总阈值时长。

在405，可以进一步通过计算磁盘容量与上述时间差之比来确定第一恢复速率。例如，可以先基于该比值确定第一阈值速率。之后，在407，可以基于该第一阈值速率确定第一恢复速率。为了保证恢复盘集合100的实际消耗的时长也不会长于预先确定的总阈值时长，第一恢复速率需要被设置为大于或等于该第一阈值速率。优选地，可以将第一恢复速率直接设置为等于该第一阈值速率，以便尽可能少地占用系统资源，从而降低对系统性能的影响。

回到图3，在确定了第一恢复速率之后，在303，可以确定上述多个盘集合中未被基于该第一恢复速率恢复的盘集合的数目。进而在305，可以将确定的未被恢复的盘集合的数目与上述预定数目进行比较，如果未被恢复的盘集合的数目大于或等于该预定数目，则可以基于预定的第二恢复速率对多个盘集合中的未被恢复的盘集合执行数据恢复。应理解，该第二恢复速率低于该第一恢复速率，并且该第二恢复速率与上述上限时长相关联。作为示例，该第二恢复速率可以是系统能提供的最低恢复速率。

在某些实施例中，为了基于预定的第二恢复速率对多个盘集合中的未被恢复的盘集合执行数据恢复，可以在单个恢复作业中对未被恢复的盘集合执行数据恢复。由于提前预留了上述上限时长，故仍然可以在预先确定的总阈值时长内完成以单个恢复作业对剩余盘集合的恢复操作。

在某些实施例中，还可以至少基于经确定的第一恢复速率来进一步确定用于并行处理上述多个盘集合的恢复作业的数目。也就是说，为了使恢复过程达到第一恢复速率，可以对并行处理上述多个盘集合的恢复作业的数目进行调节。图5示出了根据本公开的实施例的确定恢复作业的数目的过程500的示意图。

在501，可以在较短的时间段内以第一数目的并行作业执行一段恢复过程，以便检测到该段恢复过程所处理的磁盘容量，从而基于该磁盘容量和该时间段确定第三恢复速率。作为示例，可以以2个并行作业执行恢复过程且持续30秒，从而确定第三恢复速率。应理解，该时间段以及第一数目的并行作业均可以根据需要进行任意设定，仅需利用其线性关系来确定第三恢复速率。

在503，至少基于该第三恢复速率确定用于执行恢复作业的处理节点的占用情况。作为示例，可以基于该第三恢复速率、正在恢复的盘集合的类型和宽度、以及并行作业的第一数目来确定用于执行恢复作业的处理节点的占用情况。

在505，至少基于确定的资源占用情况和第一恢复速率确定恢复作业的数目。作为示例，可以基于该第一恢复速率、正在恢复的盘集合的类型和宽度、以及确定的资源占用情况来确定恢复作业的数目。

作为示例，可以通过查表的方式来执行上述过程。示例性的查找表如以下的表1所示：

表1

例如，可以以2个并行作业执行恢复过程且持续一时间段，从而确定第三恢复速率。假设确定第三恢复速率为850(MB/s)，正在恢复的盘集合为8+2RAID6，则可以从表1中查找到并行作业数目为2且恢复速率接近850的位置，并确定用于执行恢复作业的处理节点的占用情况为25％占用。之后，假设第一恢复速率被确定为1050(MB/s)，正在恢复的盘集合为8+2RAID6，以及资源占用情况已经被确定为25％，则通过查找表1可以确定恢复作业的数目为4。

表2

又例如，可以以2个并行作业执行恢复过程且持续一时间段，从而确定第三恢复速率。假设确定第三恢复速率为550(MB/s)，正在恢复的盘集合为16+2RAID6，则可以从表1中查找到并行作业数目为2且恢复速率接近550的位置，并确定用于执行恢复作业的处理节点的占用情况为25％占用。之后，假设第一恢复速率被确定为1250(MB/s)，正在恢复的盘集合为16+2RAID6，以及资源占用情况已经被确定为25％，则通过查找表2可以确定恢复作业的数目为8。

以此方式，可以快速确定对大部分盘集合进行恢复的第一恢复速率，此外还可以兼容具有不同RAID类型和不同RAID宽度的盘集合的恢复。应理解，由于诸如处理节点占用情况等因素的变化，需要周期性地执行上述过程，从而及时调整第一恢复速率。

此外，备选地或附加地，还可以基于多个经标定的训练数据集来训练机器学习模型来确定对大部分盘集合进行恢复的第一恢复速率。例如，通过多组经标定的包含第一恢复速率、盘集合类型、资源占用情况、恢复作业的数目等数据来训练机器学习模型，从而可以更精细地确定并发作业的数目，以便及时调节第一恢复速率。

此外，在某些实施例中，还可以对待恢复的盘集合进行排序，优先恢复其中的不可用存储盘数目较多的盘集合以及RAID宽度较大的盘集合，从而可以在规定的总阈值时长内优先恢复存在更多不可恢复风险的盘集合。

通过上述实施例，通过为剩余盘集合的较低恢复速率的恢复操作预留时间，可以保证在恢复时长内对所有待恢复的盘集合完成恢复。此外，由于合理利用了计算资源，故可以使对系统性能的影响最小化。另外，本公开通过创建和维护了若干查找表，被恢复的盘集合的RAID种类和RAID宽度可以各不相同，从而提升了恢复操作的兼容性。

图6示出了适于用来实施本公开内容的实施例的示例设备600的示意性框图。如图所示，设备600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的计算机程序指令或者从存储单元608加载到随机访问存储器(RAM)603中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还可存储设备600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

设备600中的多个部件连接至I/O接口605，包括：输入单元606，例如键盘、鼠标等；输出单元607，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元608，例如磁盘、光盘等；以及通信单元609，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元609允许设备600通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

上文所描述的各个过程和处理，例如方法300、400和/或500，可由处理单元601执行。例如，在一些实施例中，方法300、400和/或500可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元608。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 602和/或通信单元609而被载入和/或安装到设备600上。当计算机程序被加载到RAM 603并由CPU 601执行时，可以执行上文描述的方法300、400和/或500的一个或多个动作。

本公开可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是(但不限于)电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。

这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。