原理

相关概念

• 数据组织形式

  存储系统采用虚拟化存储技术。存储池中的虚拟化数据由元数据卷和数据卷两部分组成。

  • 元数据卷：记录数据的存储位置，其中包含LUN ID和数据卷ID。LUN ID用以识别LUN，数据卷ID用以识别数据卷的物理空间。
  • 数据卷：存放实际的用户数据。
• 源LUN

  业务数据迁出的LUN。

• 目标LUN

  业务数据迁入的LUN。

• LM模块

  存储系统中用于管理SmartMigration的模块。

• Pair

  在SmartMigration特性中，Pair用于表示源LUN和目标LUN之间的数据迁移关系。一个源LUN仅和一个目标LUN构成一个Pair。

• 双写

  业务数据迁移中，将数据变更同时写入源LUN和目标LUN的过程。

• LOG

  记录数据变更写入源LUN的操作日志，用以判断目标LUN是否双写成功。

• DCL

  数据变更日志（Data change log），在数据变更同步中记录未成功写入目标LUN的差异数据。

• 分裂

  源LUN和目标LUN停止业务数据同步，开始LUN信息交换，并在信息交换后解除数据迁移关系的过程。

业务数据同步

创建SmartMigration，源LUN和目标LUN之间建立Pair关系。源LUN和目标LUN之间的业务数据同步包括初始同步和变更同步。两种同步方式是独立的，可同时进行。保证了源LUN业务数据同步至目标LUN的过程中，主机的业务数据变更能完整地同步至源LUN和目标LUN两端。

• 初始同步

源LUN启动业务数据同步，将初始业务数据完整拷贝至目标LUN，同步过程如图1-1所示。

图1-1 初始同步

• 变更同步

同步过程中，主机无需中断业务。当主机出现业务数据变更，下发I/O数据写入请求至存储侧，存储系统启动变更同步，通过双写将业务数据变更同时写入源LUN和目标LUN。如果目标LUN写失败，存储侧将DCL上记录的未同步成功的数据拷贝至目标LUN，拷贝结束后返回主机写I/O完成；如果源LUN写失败，返回主机写I/O失败，主机重新下发数据至源LUN，但不写入目标LUN，通过这样保证了数据同步过程中源LUN和目标LUN两端的数据一致。变更数据的同步原理如图1-2所示。

图1-2 变更同步

业务迁移过程中的变更数据同步过程：

1. 主机下发数据写I/O请求至存储侧存储系统的LM模块。
2. LM模块同时将数据写入源LUN和目标LUN，并将写I/O操作记录至LOG。
3. 源LUN和目标LUN返回数据写I/O结果至LM模块。
4. LM模块判定双写结果：
   • 如果目标LUN写I/O失败，保存LOG至DCL记录数据变更。存储系统将DCL记录的差异数据拷贝至目标LUN，并在拷贝完成后自动清除DCL。
   • 如果源LUN写I/O失败，返回主机写I/O失败，主机重新下发I/O请求，只写入数据至源LUN，并清除LOG记录。
   • 如果双写成功，则直接清除LOG记录。
5. 返回主机写I/O成功。

分裂

分裂是针对单个Pair的操作，它的过程包括构成Pair的单个源LUN和目标LUN停止业务数据同步开始进行LUN信息交换，并在LUN信息交换后解除数据迁移关系。分裂时，主机业务被悬挂，信息交换后，业务下发到迁移后的LUN，从而实现用户无感知情况下的业务迁移。

分裂的实现原理如图1-3所示。

图1-3 分裂原理

• LUN信息交换

  LUN信息交换是业务信息同步后目标LUN能够顺利地代替源LUN来承载业务的前提。

  • LUN信息交换前，主机通过源LUN ID识别到源LUN。由于源LUN ID和用以识别物理空间的源数据卷ID间存在映射关系，主机读取到源LUN的物理空间信息。目标LUN ID和目标数据卷ID此时也存在映射关系。
  • LUN信息交换中，LUN ID均保持不变，交换源LUN和目标LUN的数据卷ID，使得源LUN ID和目标数据卷ID形成新的映射关系。
  • LUN信息交换后，主机仍然通过源LUN ID识别到源LUN，但由于源LUN ID和目标数据卷ID形成了新的映射关系，实际读取的物理空间信息由源LUN变为目标LUN，从而实现了用户无感知情况下的业务迁移。

    LUN信息交换的原理，如图1-4所示。

    图1-4 LUN信息交换
    

• Pair解除

  Pair解除是指源LUN和目标LUN，在信息交换后解除数据迁移关系。Pair解除后，如果主机侧下发I/O请求至存储侧，数据只写入源LUN（源LUN ID指向的物理空间为目标数据卷），不再进行双写。目标LUN将封存Pair解除时刻源LUN的所有数据。Pair解除后不能再重新建立联系。

一致性分裂是指多个Pair同时进行LUN信息交换，并在信息交换完成后同时解除Pair关系，保证分裂前后各时刻点数据的一致性。

在某些有多个Pair的场景下，例如大中型数据库，数据、日志、修改记录等文件存放在存储系统的有关联的不同LUN中，使用分裂无法保证每个时刻点下各个LUN中的信息都相互关联，缺失了其中某些LUN的数据，都将导致其他LUN中数据失效。针对这样的情况，一致性分裂便提供了保障。使用一致性分裂和分裂的实现过程和结果如图1-5所示。

图1-5 一致性分裂和分裂的实现过程

存储系统内与异构存储系统间的业务数据迁移差异

SmartMigration特性可以实现存储系统内和异构存储系统间的业务数据迁移，但两者的实现过程存在一定差异，具体差异如表1-2所示。