CN1653422B - 基于策略的存储管理的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于存储数据的数据结构。在计算机可读的介质中定义多个数据结构，其中，每一个数据结构都指出存储资源的多个属性和至少一个功能以存储数据。在计算机可读的介质中基于数据结构中所定义的数据特征和属性的对应关系定义了将数据特征关联到数据结构的策略，其中，每一个所定义的数据结构都可以提供确定存储关联数据的存储资源的要求，其中，所定义的数据结构用于为存储资源提供存储数据的要求。

Description

基于策略的存储管理的方法和系统
技术领域
本发明涉及基于策略的存储管理的方法、系统和程序。
背景技术
基于策略的存储管理框架指定具有某些特征的数据如何与将存储这样的数据的不同的存储空间池关联，以及在数据的整个生命周期内如何对数据进行管理。在共同转让的美国专利No.5,018,060(在此全文引用该专利作为参考)中描述的一个采用现有技术的基于策略的存储管理框架，描述了基于策略的存储管理框架，该框架提供了包括数据类、存储类和管理类的结构，用于基于数据文件的特征为数据文件或数据集选择存储设备。数据类指定数据文件逻辑属性，如数据文件类型、记录长度、逻辑数据存储空间要求、数据的到期和保留日期等等。存储类定义一组存储服务，如随机访问规范、顺序访问规范、保证的空间等等。管理类指定数据的可用性和保留管理要求，如层次存储管理(HSM)、到期、备份频率、备份副本的保留等等。
自动类选择(ACS)例程接收请求以创建或访问数据文件，然后基于数据文件的特征(例如，生成数据文件的应用程序、文件名、日期、文件和/或应用程序的所有者等等)，选择和分配适用于数据文件的数据类、存储类和管理类。最后基于分配给数据的数据类、存储类和管理类选择存储组。存储组为数据文件提供了物理存储空间的分配。利用所描述的采用现有技术的基于策略的存储管理框架，数据文件可以是一个数据类的成员，但也可以分配给不同的存储类和/或管理类，这就确定了数据文件将分配给哪一个存储组。
其中，诸如直接访问存储器(DASD)之类的存储子系统直接连接到存储控制器，并以上文所描述的方式将主机数据分配到特定的存储组。
尽管如此，仍需要另外的基于策略的存储管理框架，这些框架可以与诸如存储网络环境中的直接连接的存储器和间接地连接的存储器一起使用。
发明内容
本发明提供了一种用于存储数据的方法，包括定义多个数据结构，其中，每一个数据结构都指出存储资源的多个属性和至少一个功能以存储数据；通过执行下述操作来定义将数据的数据特征关联到数据结构的策略，所述操作包括：确定与数据的数据特征相应的多个属性；确定指出所确定的多个属性的数据结构之一，其中，每一个所定义的数据结构都适于提供确定存储数据的存储资源的要求，并且其中所定义的数据结构用于为存储资源提供用于存储数据的要求和功能；使用由确定的数据结构指出的功能以一种满足由确定的数据结构定义的属性和要求的方式存储数据。
本发明还提供了用于存储数据的方法，包括：确定与数据的特征相应的多个属性；处理多个数据结构，其中，每一个数据结构都指出多个属性和至少一个功能，以确定具有对应于所确定的数据特征的属性的一个数据结构，其中，存储资源与所确定的数据结构关联，其中，与所确定的数据结构关联的存储资源实现数据结构中所指出的属性和功能；以及使用由确定的数据结构指出的至少一个功能以一种满足由确定的数据结构指出的属性的方式存储数据。
本发明还提供了用于存储数据的系统和程序产品，系统包括：用于确定与数据的特征相应的多个属性的装置；用于处理多个数据结构，以确定具有对应于所确定的数据特征的属性的一个数据结构的装置，其中，每一个数据结构都指出多个属性和至少一个功能，其中，存储资源与所确定的数据结构关联，其中，与所确定的数据结构关联的存储资源实现数据结构中所指出的属性和功能；以及用于使用由确定的数据结构指出的至少一个功能以一种满足由确定的数据结构指出的属性的方式存储数据的装置。
所描述的实施例提供了实现用于将数据与存储资源关联的基于策略的管理框架的技术。
附图说明
现在将参考下面的附图，只作为示例，对本发明的优选实施例进行描述：
图1是根据本发明的某些实施例的基于策略的存储管理体系结构的视图；
图2显示了根据本发明的某些实施例的基于策略的存储管理体系结构的另一个视图；
图3显示了根据本发明的某些实施例的基于策略的存储管理体系结构的再一个视图；
图4显示了其中根据本发明的某些实施例实现了本发明的某些方面的网络计算环境；
图5显示了根据本发明的某些实施例的基于策略的存储管理器框架；
图6a和6b显示了使用根据本发明的某些实施例的基于策略的存储管理器框架为数据文件选择存储资源的逻辑；
图7显示了根据本发明的某些实施例的容器数据结构；以及
图8显示了可以与本发明的某些实施例一起使用的计算体系结构。
具体实施方式
基于策略的管理框架
所描述的实施例涉及这样的环境的综合管理平台，该环境包括各种各样的关键应用程序、大量的运行不同操作系统的服务器、具有不同能力的存储系统，以及将服务器与存储系统互相连接的许多网络元素。存储管理处理系统的许多级别或层次：即，磁盘(存储)级别、数据级别，以及应用程序级别。存储管理也是多方面的：例如，性能、可恢复性、容量计划、安全性，以及安装方面，并处理瞬时的以及永久的方面：例如，I/O请求(瞬时)和数据(永久)。所描述的实施例可以基于存储环境的层次提供并利用以下概念：多级别，互相关联的策略，以及建立这些关系的机制；允许根据管理解决方案和/或安装的需要定义任意的存储类、管理类和/或服务类集的容器；允许动态行为的资源管理器和策略管理器之间的更紧密的集成；提供被管理的元素的标准特征和提供从标准特征到现实的语义映射的连接器概念。所描述的实施例允许指定资源使用、可用性、可恢复性优先级的业务目标的集成；指定应该注意什么变化以及如何注意这些变化的系统模型；指定测量系统的什么内容以及如何测量，以及何时引发“告警”的标准；以及指定与信息基础结构的其他组件(例如，应用程序)进行可监视的交互的服务合同。
策略是“条件-操作字节组”。条件部分指定充当要执行的操作部分的触发器的事件或状态。条件可以反映基于计时器的值(例如，午夜、星期四、“新季度的第一天”)、内部或外部情况(例如，引发错误代码/引发异常，作业成功地终止)，或属性值(例如，服务级别、大小、应用程序名称)。与一个或多个条件的发生关联的操作可以涉及特定过程或功能的执行、其他条件的引发、和/或其他属性被设置为特定值。在此最后一个情况下，一个操作可以如此建立其他操作的触发器。
图1显示了基于策略的管理如何应用于存储区的概念视图。在图1中，系统具有三层-存储2、数据4和应用程序6。存储级别2涉及处理原始位的“存储和检索”的存储系统的物理方面，数据级别4涉及存储系统的逻辑方面，如提供数据访问方法，应用程序级别6涉及存储系统的用户，如中间件、应用程序，以及业务进程，以及它们对集合级别支持的数据和存储的要求。
每一个策略级别2、4和6都允许为该级别定义策略。任何给定级别的策略都可以用属性10a、10b、10c和管理功能12a、12b、12c来进行定义。属性10a、10b、10c代表被管理的环境的特性和特征(例如，磁盘的容量、应用程序所需要的吞吐速率、对文件的最近的修改时间)。它们可以进一步分为固有的(静态)和动态的(随时间变化的)。固有的属性不随时间而变化，因此，它们可以被引用，但不复位。动态属性可以被引用并可以被复位。管理功能12a、12b、12c是对环境执行管理(例如，创建逻辑磁盘，安装文件系统，禁止应用程序)的基本机制。管理功能12a、12b、12c可以作为策略执行的操作部分来调用。策略10a、10b、10c和管理功能12a、12b、12c两者都可以使用固有属性并可以复位动态属性。在某些实施例中，每一个较高级别的策略都可以通过属性和管理功能影响最近的较低级别的策略。较高级别中的属性可以在最近的较低级别的策略中使用，较高级别中的管理功能可以激活最近的较低级别中的策略。
图1进一步显示了诸如服务级别协议(SLA)和服务级别目标(SLO)之类的业务/企业策略14，以及政府规定如何影响级别2、4、6，并自动或手动转换为这里所描述的三个级别。
应用程序策略16可以用来控制特定任务访问或消耗计算资源或相对于其它任务给予该任务优先权的方式。应用程序策略16涉及应用程序对它生成或使用的数据-以及，间接地，对数据所在的存储空间的要求。例如，应用程序可能对于数据访问的速度和格式或对在发生故障的情况下数据的可恢复性具有特定要求。访问的速度可能是需要获得某一事务速率的结果，并可能在应用程序执行过程中潜在地改变。因此，当访问同一个文件时，不同的应用程序可能需要不同的访问速率，或者，可能需要不同类型的I/O(例如，读取/写入、连续/随机)。此外，将修改的文件备份同步的过程可能在不同的应用程序之间不同；如果不同的应用程序具有不同的同步要求并共同拥有一个文件，这就特别严重。
为实现应用程序策略16，当应用程序访问某文件时，应用程序属性10c与该文件关联。应用程序属性10c可以包括初始访问延迟、持续的访问速率、I/O速率、I/O带宽、读取/写入比率、连续的/直接的访问、集合备份/恢复标准(例如，停工时间、当前值)。应用程序属性10c可以被收集到命名的服务类集中。这样的集与应用程序对文件的使用的关联是应用程序策略16的一个实例。例如，可以使用服务标准来确定数据是否可以在存储层次结构中上下移动。
数据策略18涉及数据其本身，而不是任何特定应用程序对数据的使用。这些包括对数据的生命周期、可恢复性以及安全性的管理标准。与应用程序策略相同，数据策略可以基于数据属性10b。数据属性10b包括生命周期属性和可恢复性属性。生命周期属性指定数据需要被保留的时间长度以及必须保留的数据的版本数量。生命周期策略规定当到期后或超过版本数量后应该(或必须)采取什么操作。可恢复性属性指出数据的备份副本的数量(和潜在的地理位置)，以及备份的循环特性。可恢复性属性用于触发备份操作、删除较旧的备份副本，或从备份副本恢复数据。数据属性10b还包括定义逻辑和物理安全性策略的安全性属性。逻辑安全性涉及访问列表(即，“谁”可以访问数据)以及授权级别(即，可以对其执行什么操作)。安全性属性基于请求者的授权允许或拒绝访问。物理安全性涉及将数据放置于在物理上是安全的设备上(例如，放在被锁的房间)。
存储策略20控制存储空间的划分和使用，企业内的存储的拓扑，以及存储组件本身的管理。存储属性10a可以提供有关存储设备或存储系统的要求(即，作为系统封装的许多存储设备)。存储策略20可以涉及单个存储设备的管理，这些单个存储设备基本上都依赖于供应商。这些情况的示例有：使用动态RAID重新配置能力、特定的“快照”实现方式、动态碎片整理/垃圾收集、机载缓存管理、基于性能的容量控制等等。与设备相关的存储属性10a包括容量、带宽、I/O速率、连续的/直接的、可靠性/错误率、并发复制能力、物理位置、安全性、租用期限、成本等等。与存储策略20关联的操作或管理功能12a包括允许/禁止使用、排放、转储、启动转移(例如，对于复制)、层次结构管理等等。
上文所描述的策略16、18和20是为存储(以及驻留在存储器上的数据)的管理而设计的，并用于满足业务目标。这些策略16、18、20可以显式地声明，或从反映业务实践和指南的其他策略(即，业务策略)派生而来。如此，应用程序策略16、数据策略18，以及存储策略20可以从业务策略派生而来。业务策略的示例包括：财务事务数据必须保留某一时间段、必须在每个月的某一天和某一时间给雇员发工资，所有财务记录的最新副本应存储在场外保险柜中等等。
第一个业务策略意味着这样的数据策略：包含财务事务的任何数据文件必须从最近一次更新起具有许多年的最低保留特征。第二个业务策略意味着确定何时必须运行工资应用程序的应用程序策略。第三个业务策略意味着远程复制特定数据的数据策略。
存储管理可以涉及以下几个方面：涉及服务提供速率、热点、延迟、资源使用等等的性能；包括数据保护以及容错等方面的可用性；涉及访问控制、身份验证、审核跟踪、物理安全性等等的安全性；涉及存储空间、I/O带宽、大小限制等等的空间和容量；以及包括租用、容纳问题等等的安装和物理实体。
图2显示了基于策略的存储管理体系结构的实施例，该体系结构包括三个元素：存储策略管理器50、存储资源管理器52，以及连接器框架54。如图2所示，存储策略管理器50和存储资源管理器52使用连接器框架54与环境一起使用。命令、控件、测量、事件和反馈56通过连接器框架54在环境和管理基础结构之间流动。在环境包括基于策略的工具或组件的情况下，连接器框架54可以提供影响该工具/组件的策略的机制。
图3是基于策略的存储管理框架的详细视图。图3中的容器是抽象的结构，在某些实施例中，可以作为具有某些关联的特性和功能的面向对象的类来实现。添加到容器中的元素可以继承该容器所提供的功能和特性。如此，使一个元素成为某个容器的成员将使该容器中包括的功能和特性对该元素可用。容器是逻辑属性和关联的功能的集合。例如，存储容器可以包括逻辑存储属性和管理功能的集合。可以使用多个物理存储元素来支持存储容器抽象，因此，容器的逻辑属性代表以个体化以及集合形式存在的元素的物理属性。属性可以是指诸如元素的可靠性、性能、可用性，以及可安装性之类的方面。特定容器定义包括逻辑属性的子集。支持容器定义的所有元素提供了均质的属性值。在其中容器作为面向对象的类来实现的实施例中，容器可以使用类定义以面向对象的编程方式进行定义。不同的容器类的数量取决于给定级别中的逻辑属性的数量。
容器将逻辑属性的特定的组合映射到可以用来支持属性所暗示的服务的一组特定数据和存储元素。元素可以包括能够根据上下文提供某种形式的数据或存储位置、访问或管理功能的任何硬件或软件产品或组件。容器定义了以符合服务要求的方式实际容纳和管理应用程序的许多数据/存储软件和硬件元素或部件/产品的要求。此外，容器中包括的属性和管理功能所定义的相同服务级别可以由不同的元素或部件/产品集来实现。例如，由不同供应商所提供的存储控制器可以满足容器中指定的相同服务级别。这就使得单个业务应用程序所使用的数据和存储基于容器策略放在一个以上的供应商的控制器(多个容器)中，同时，可以通过应用程序策略的单个实例对应用程序的数据/存储的全部进行管理。
管理功能定义了由容器实现的数据/存储硬件或软件功能。由容器定义的管理功能可以映射到由提供基础元素的供应商提供的元素功能或位于元素和连接器层之间的第三方软件。
连接器102a、102b、102c包括能够将没有被设计或编码成彼此连接的两个软件连接在一起的软件方法。例如，连接器102a、102b、102c可以从自顶向下的业务应用程序观点连接存储策略管理器106(该存储策略管理器106提供一组指定数据和存储QoS(服务质量)的策略)和存储管理产品和组件。
图3显示了元素100a、100b、100c，连接器102a、102b和102c以及容器104a、104b、104c之间的关系的更多细节。连接器102a、102b、102c是用于跨两个不同的软件组件进行连接的装置，每一个连接器都有其自己的接口和语义。连接器可以具有策略级别和管理级别。策略级别代表接受或支持策略接口的软件。策略级别支持数据和从顶端或业务应用程序观点指定的存储管理的策略定义。策略级别软件提供到管理级别连接器的单个接口，并可以以XML文档的形式代表策略规范。
管理级别代表支持或调用特定软件或硬件产品或组件的特定管理功能接口的软件。与为容器定义的软件和硬件一起的管理级别实际提供数据和存储资源的管理。对数据和存储资源的所希望的基于策略的管理是通过将策略和管理级别连接在一起获得的。管理级别实现了满足策略级别中指定的属性的功能。供应商可以提供管理级别组件以将它们的产品集成到环境中。管理级别连接器软件使用接口来调用功能。
可以为客户希望部署在存储环境中的元素的独特的组合创建特定的容器实例(容器内的元素列表)。可以构建并部署管理级别连接器，以将每一个独特的管理功能集连接到策略级别软件。
存储策略管理器(SPM)，如图2中的元素50和图3中的106所示，提供了策略相关的基础结构。SPM包括策略管理组件、策略引擎，以及元信息仓库。SPM可以包括诸如策略规范工具、策略决策点、策略强制点，以及策略仓库。策略管理组件提供引用体系结构的策略规范功能以及用于表达策略的词汇。策略管理进一步提供转换逻辑，以将以业务目标(例如，SLA和SLO)形式指定的策略转换为如图1所示的存储、数据和应用程序级别的策略。策略管理组件还可以提供分析功能，用于验证策略的句法和语义方面。策略管理组件可以进一步识别和解决不同策略组之间的冲突。
SPM 50、106可以进一步包括策略引擎组件，以实现策略决策点和策略强制点的各个部分。一些策略决策点可以由事件驱动，这些事件包括计时器-弹出(例如，午夜、星期四、“新季度的第一天”)，发生内部或外部状态改变(例如，引发错误代码/引发异常，作业成功地终止)，属性值(例如，服务级别、大小、应用程序名称)改变，请求新服务启动，或甚至在数据路径中特定服务请求到达。策略的仓库可以指定对事件的响应。一旦为事件确定了相关的策略，那么，将实现由所确定的策略指定的操作。策略引擎通过响应事件调用由容器所提供的管理功能来驱动策略强制。策略引擎也可能会使某些属性值复位。如此，容器也参与策略强制。
SPM 50、106可以进一步包括元信息仓库，该仓库存储策略基础结构所需要的各种信息。这包括以某种内部形式表示的策略。仓库还可以存储有关应用程序的数据资产(即，应用程序所使用的文件和/或逻辑卷)的信息。
存储资源管理器(SRM)，如元素52(图2)和108(图3)所示，在提供存储管理自动化功能方面补充了策略管理器。SRM 52、108提供了分析和资源部署建议，用于长期地以及短期地管理存储资源。在此体系结构中希望SRM有的某些功能在现有的存储系统元素中已经可用(或将可用)，而其他功能可能必须作为新组件来实现。SRM52、108活动可以包括“普通”和“配置改变”情况的资源计划；区别对待的服务支持；问题识别、分析和解决；以及超载监视和管理。
SRM 52、108进一步处理存储系统的改变，这些改变可能是添加新的子系统或由于某些子系统发生故障造成。SRM 52、108可以确定存储空间向数据的重新分配，以满足承诺的服务目标。SRM 52、108可以识别由于系统随着静态资源管理的端口的变化而可能需要的服务目标的任何变化。
在某些实施例中，SPM 50、106提供基于业务目标自动对工作负荷进行分类或按优先次序排序的方式，而SRM 52、108实现了基于类的服务，当资源受到限制时，甚至牺牲其他类而对某些类进行优先处理。这就要求存在服务类，并且资源提供商能够对不同的类作出服务请求。
基于策略的管理框架的实施例
图4显示了其中实现了本发明的各个方面的网络计算环境。多个应用程序服务器202a...202n可以通过网络206将数据传输到网络存储资源204a、204b...204n。存储服务器208a...208n包括基于策略的存储管理器程序210a...210n，以基于数据文件的特征将应用程序服务器202a...202n应用程序(如数据库应用程序或当前技术中已知的任何其他数据处理应用程序)创建的数据文件路由到网络存储资源204a、204b...204n。图4显示了诸如204n之类的存储资源可以直接连接到存储服务器208a。应用程序服务器202a...202n可以包括当前技术已知的任何计算设备(例如，工作站、个人计算机、大型机、服务器、膝上型电脑、手持式计算机、电话设备、网络设备等等)。存储资源204a、204b...204n可以包括直接连接到网络206或连接到另一个设备的当前技术已知的任何存储设备、存储系统或存储子系统，如连接到存储服务器208a的存储资源204n的情况。存储资源204a、204b...204n可以包括只是一串磁盘(JBOD)、独立磁盘冗余阵列(RAID)、网络附加存储(NAS)、虚拟化设备、磁带库、光盘库等等。网络206可以包括当前技术已知的任何网络系统，如局域网(LAN)、存储区域网络(SAN)、Intranet、广域网(WAN)、因特网等等。存储服务器208a...208n可以包括能够管理应用程序对存储资源访问的任何设备，如任何服务器类机器、存储控制器、企业服务器等等。
基于策略的存储管理器210a...210n从应用程序服务器202a...202n接收请求以创建数据文件，并基于这里所描述的基于策略的框架确定可以被选择以存储数据文件的一组存储资源204a、204b...204n。基于策略的存储管理器可以实现图3所示的架构，其中，组件100a、100b、100c、102a、102b、102c、104a、104b、104c、106和108中的每一个组件都可以作为在一台或多台机器上执行的一个或多个程序组件来实现。例如，基于策略的存储管理器210a...210n的程序组件可以完全地在存储服务器208a...208n上实现，或，程序组件可以在运行相同或不同操作系统的并通过网络206进行通信和交互的多个类型的计算设备上的分布式计算环境中实现。
图5显示了图3所示的替代基于策略的管理器架构，可以在基于策略的存储管理器210a...210n(图4)，以将数据文件分配到存储资源204a、204b...204n。图5的架构被定义为具有三个级别，应用程序级别250、数据级别270和存储级别290。应用程序级别250指定涉及存储资源管理的业务目标。可以在应用程序级别250指定服务级别协议目标，如总体服务的质量或数量。数据级别270代表数据的应用程序要求以及应用程序如何利用数据。存储级别290代表存储环境的存储、检索和管理数据的能力。应用程序服务器202a...202n(图4)生成的数据文件可以在这些不同级别定义，以便将特定存储资源分配到数据文件。
每一个级别250、270和290都可以包括属性，即，应用程序属性252、数据属性272，以及存储属性292。这些属性252、272和282都可以包括代表每一个管理级别(即，在应用程序级别、数据级别和存储级别)的特性和特征的工业定义的属性。应用程序属性252涉及与应用程序生成或使用的数据的客户端应用程序所需要的要求相关的特性和特征，如应用程序数据请求速率或I/O事务速率、初始访问延迟、用户响应时间、读取/写入比率等等。
数据属性272涉及与数据使用和保留要求相关的特性和特征，包括数据的性能和可用性，如初始访问延迟、持续的访问速率、连续的或随机的访问、可用性标准、生命周期管理和可恢复性。生命周期属性数据的保留时间长度，维护的版本的数量，当到期后或超过最大版本数量后应该采取什么操作，如存档、删除等等。可恢复性属性指出数据的备份副本的数量和位置，备份计划等等。某些数据级别属性272可以是动态的，即，它们随着时间而变化，或，固有的，不变化。例如，性能要求是动态数据属性，因为它们可以随着时间、应用程序使用等等而变化，而数据文件的到期策略是固有的，因为一旦为数据文件进行了配置，它们就不会变化。数据策略还可以包括安全性策略，包括逻辑和物理安全性。逻辑安全性涉及访问列表，即，谁可以访问数据，授权级别，以及用户可以对数据进行什么操作。数据的安全性策略可以用属性进行定义，才能控制谁对数据具有什么访问权限。物理安全性涉及数据存储资源的位置，如放在被锁的房间或有保安的房间。
存储级别属性292涉及与存储能力相关的特性和特征，如容量、带宽、I/O速率、可靠性/错误率、从存储服务器208a...208n(图4)到存储资源204a、204b...204n的路径的数量，物理位置和安全性，租用期限、成本、服务器文件系统能力和限制。存储属性可以基于业务原因，例如，租用到期日、环境原因，例如，物理安全性，功能需求，例如，指定的时间段内的可靠性。
每一个级别都还可以包括管理功能254、274和294。管理功能254、274和294定义了通过其可以执行存储管理操作的程序机制。这些程序在运行时将适当地分配存储空间或将数据路由到将存储数据的物理存储资源204a、204b...204n。管理功能254、274和294可以以存储资源204a、204b...204n的软件或硬件来实现，或通过连接到存储资源的其他元素来实现。存储属性可以定义诸如存储设备的数量、RAID级别、备份或“快照”程序的使用。垃圾收集、缓存管理等等方面。还包括管理功能，管理功能包括通过存储层次管理数据移动、维护数据的备份副本的程序，以及在发生数据丢失或损坏的情况下恢复数据。
每一个级别还包括诸如应用程序策略256、数据策略276，以及存储策略296之类的策略。策略256、276和296将属性252、272和292中的一个或多个(如前面所讨论的，是预定义的，并可以根据工业标准进行定义)，分别映射到单独的应用程序容器258a、258b...258n，数据容器278a、278b...278n，以及存储容器298a、298b...298n。如此，应用程序容器258a、258b...258n、数据容器278a、278b...278n，和存储容器298a、298b...298n中的每一个都分别定义一组属性260a、260b...260n、280a、280b...280n、300a、300b...300n，它们是应用程序属性252、数据属性272，以及存储属性292的子集。
可以创建存储管理、驻留在存储空间中的数据的策略252、272和292，以满足业务目标。这些策略可以从业务实践和影响数据的使用和存储的指南派生而来。例如，存储策略可以从指定数据维护多长时间、支付雇员工资的时间，诸如财务事务之类的关键数据必须存储到场外的频率等业务策略派生而来。第一个示例定义了指定数据的保留特征的数据策略。第二个示例是确定必须运行工资应用程序以生成雇员的工资的频率的应用程序策略。第三个示例是远程复制特定数据的数据策略。如此，属性可以是指诸如存储元素的可靠性、性能、可用性，以及可安装性之类的方面和要求。
在某些实施例中，本发明的容器可以作为面向对象的类来实现。例如，容器可以作为以逻辑属性作为静态变量的Java类来实现。管理功能可以作为调用实际管理功能的类方法来实现。
策略256、276和296还为应用程序容器258a、258b...258n、278a、278b...278n，以及存储容器298a、298b...298n中的每一个定义一组管理功能262a、262b...262n、282a、282b...282n、302a302b...302n，它们是不同级别都可用的管理功能254、274和294的子集。由于每一个容器都定义一组属性，为该容器定义的管理功能定义了连接，可以调用这些连接以实现将满足为该容器定义的属性/要求的存储环境和操作。例如，如果一个数据容器258a、258b...258n定义了指定在某一时间段之后将文件存档的数据属性260a、260b...260n，那么，为该容器定义的管理功能262a、262b...262n将包括程序调用，以按照该容器的属性的说明执行文件的存档。
容器结构将逻辑属性的特定的组合映射到一组特定数据和存储元素，其中，元素是提供某种形式的数据或存储位置、访问或管理功能的任何硬件或软件产品或组件。存储资源204a、204b...204n包括一个或多个这样的元素。例如，一个容器可以定义特定的可用性级别、性能范围以及安全性级别。为容器定义的管理功能可以执行与逻辑磁盘的创建、迁移、和扩展以及复制服务相关的操作。容器可以用匹配为该容器定义的属性的特定存储硬件和软件来实现。
图5的架构还提供了策略管理器，如，应用程序策略管理器264、数据策略管理器284，并存储系统策略管理器304。策略管理器264、284、304分别利用策略256、276和296中指定的映射将属性和管理功能与容器关联。策略管理器264、284和304进一步将在前一级别所确定的容器与当前级别的容器关联。例如，应用程序策略管理器264将数据特征与一个应用程序容器258a、258b...258n关联。数据策略管理器284将接收所选择的应用程序容器258a、258b...258n(它们已经定义了属性和管理功能)，并将所选择的应用程序容器258a、258b...258n和任何数据特征与一个或多个数据容器278a、278b...278n关联。同样，存储系统策略管理器304将在前一级别所选择的数据容器278a、278b...278n和任何数据特征与一个存储容器298a、298b...298n。在为数据文件确定存储容器298a、298b...298n之后，存储系统策略管理器304将所选择的存储容器298a、298b...298n关联到存储资源204a、204b...204n其中，其中，每一个存储资源204a、204b...204n都包括存储硬件和软件的组合，以实现能够满足存储容器298a、298b...298n中定义的逻辑存储300a、300b...300n属性和管理功能302a、302b...302n的存储空间。
如此，每一个级别的策略管理器264、284和304都将给定级别的属性/要求映射到下一个级别可读的预先确定的容器格式。例如，数据策略管理器284将为应用程序容器258a、258b...258n指定的应用程序属性260a、260b...260n定义的能力与数据容器278a、278b...278n关联，数据容器278a、278b...278n提供能够实现关联的应用程序容器258a、258b...258n中的应用程序属性260a、260b...260n和为数据容器278a、278b...278n定义的数据属性280a、280b...280n指定的要求的管理功能282a、282b...282n。同样，存储策略管理器304将为数据容器278a、278b...278n指定的数据属性280a、280b...280n定义的能力与存储容器298a、298b...298n关联，存储容器298a、298b...298n提供能够实现关联的数据容器278a、278b...278n中的数据属性280a、280b...280n和为存储容器298a、298b...298n定义的任何存储属性300a、300b...300n指定的要求的管理功能302a、302b...302n。当映射到当前级别的容器时除了考虑前一级别的容器属性外，策略管理器264、284和304可以考虑也可以不考虑数据文件的其他特征，和/或与所确定的特征关联的当前级别的属性，以将容器与当前级别的容器或资源关联。
存储策略管理器304将由存储容器298a、298b...298n中的存储属性300a、300b...300n所定义的能力关联到能够实现由存储属性所定义的要求的特定存储资源204a、204b...204n。在某些实施例中，资源204a、204b...204n可以包括来自存储供应商的存储系统。存储供应商可以包括提供特定硬件设备和使设备工作的软件的硬件制造商。此外，存储供应商还可以包括系统集成商，它们将来自不同制造商和供应商的存储系统和软件程序的集合集成，以提供开放式系统存储系统，包括层次存储管理软件、备份应用程序、存档程序等等。
每一个存储资源204a、204b...204n的存储供应商将分别指定存储属性306a、306b...306n，这些存储属性定义它们提供的存储资源204a、204b...204n的功能。存储系统策略管理器304将存储容器298a、298b...298n映射到存储资源204a、204b...204n，这些存储资源的供应商定义的存储属性306a、306b...306n能够满足存储容器298a、298b...298n所要求的逻辑存储属性300a、300b...300n。如此，存储供应商指定适用于它们的存储资源204a、204b...204n的逻辑存储属性306a、306b...306n，可以包括根据工业标准定义的存储属性，如存储属性292。存储系统策略管理器304将查询由存储供应商定义的存储属性306a、306b...306n，以选择可以满足存储容器298a、298b...298n中指定的属性/要求300a、306b...300n的存储资源204a、204b...204n。或者，供应商存储属性306a、306b...306n可以不同于为容器298a、298b...298n定义的存储属性300a、306b...300n，在这样的实施例中，存储系统策略管理器304会将供应商存储属性306a、306b...306n映射到存储级别290中使用的属性292。如此，任何存储供应商存储系统都可以集成到存储环境中，因为基于策略的存储管理器210a、210b...210n(图4)将能基于存储供应商为存储指定的存储属性利用数据文件的存储系统。
此外，应用程序供应商可以为它们的应用程序开发和分发应用程序策略256和应用程序策略管理器264，以将应用程序属性映射到特定的应用程序容器，然后，这些特定的应用程序容器可以在另一个级别使用，以提供进一步的映射。开发应用程序在其上面运行的中间件的中间件供应商可以开发和分发数据策略276和数据策略管理器284，以将应用程序属性和容器以及其他数据特征映射到数据容器278a、278b...278n，这些数据容器可以传递到到存储系统策略管理器304。如此，不同的供应商和各方可以单独地提供每一个级别的组件，这些组件将用于分类和定义数据，以最终选择满足使用数据的每一个组件所指定的属性/要求的存储资源，从应用程序，到中间件到存储。中间件包括在操作系统和应用程序之间进行连接的程序组件，并可以用来通过提供应用程序和操作系统之间的接口来允许应用程序在不同的操作系统上运行。或者，数据级别可以由应用程序或某些其他非中间件组件进行定义。
基于策略的存储管理器210a...210n(图4)可以提供图形用户界面(GUI)工具，以允许系统管理员定义策略256、276和296(图5)，以将属性252、272和292和管理功能254、274和294分别与特定的应用程序容器258a、258b...258n、数据容器278a、278b...278n和存储容器298a、298b...298n关联。此GUI工具还将允许系统管理员定义应用程序策略256，以将应用程序容器和某些数据特征(它们可以映射到数据属性)与存储容器关联；定义数据策略284，以将数据容器和某些数据特征(它们可以映射到存储属性)与存储容器关联；并基于存储供应商为存储资源提供的属性定义存储策略304，以将存储容器298a、298b...298n和某些数据特征与存储资源204a、204b...204n关联。或者，存储系统策略管理器304可以包括这样的程序，该程序自动选择具有存储供应商定义的特征/属性的能够满足为存储容器298a、298b...298n定义的存储属性300a、300b...300n的存储资源204a、204b...204n。存储系统策略管理器296可以将每一个存储容器298a、298b...298n映射到一个或多个存储资源204a、204b...204n，如果存储供应商为多个存储资源204a、204b...204n定义的属性能够满足存储容器298a、298b...298n的存储属性300a、300b...300n以及任何进一步考虑的数据特征。
使用基于策略的存储管理器210a...210n(图4)的GUI工具的管理员可以配置图5所示的架构，或架构的特定级别，也可以预先配置架构。当判断如何将从客户端应用程序接收到的数据文件路由到存储资源204a、204b...204n时，架构可以由基于策略的存储管理器210a...210n执行。图5所示的架构可以以数据库系统、以面向对象的编程系统中定义的数据结构和功能，以可扩展标记语言(XML)等等来实现。例如，每一个容器都可以被定义为XML元素，为容器定义的属性和管理功能可以包括容器元素的XML属性。此外，图5所示的架构可以在分布式管理任务组(DMTF)一般信息模型(CIM)内实现，该模型使用均匀的面向对象的模型形式，该形式允许跨多个组织有面向对象的架构。
此外，不同级别250、270和290的组件可以在不同的机器上运行。例如，存储级别290组件可以在存储服务器208a...208n上运行，应用程序级别250和数据级别270可以在应用程序服务器202a...202n上运行。或者，一个或多个级别250、270和290的组件可以在单个机器(如存储服务器)上运行。
图6a和6b显示了策略管理器264、284和304根据本发明的实施例将存储资源204a、204b...204n分配到数据文件所执行的操作。控制从400开始，应用程序策略管理器264接收请求以创建或从应用程序服务器202a...202n系统访问数据文件。应用程序策略管理器264执行步骤400到408。如果(在方框402)数据文件没有指出数据文件的应用程序容器258a、258b...258n、数据容器278a、278b...278n，以及存储容器298a、298b...298n的关联的元数据，那么，应用程序策略管理器264确定可以映射到应用程序属性252、数据属性272、和存储属性292的(在方框404)数据特征，如文件名、生成文件的时间、源应用程序、用户、数据管理要求、企业策略等等。从应用程序策略256(图5)，应用程序策略管理器264确定(在方框406)对应于从数据文件收集的所确定的数据特征的应用程序属性。选择具有对应于根据数据文件特征确定的应用程序属性的应用程序属性260a、260b...260n的一个应用程序容器258a、258b...258n(在方框408)。
在选择应用程序容器258a、258b...258n之后，控制进入数据级别270(图5)，在此，数据策略管理器284从数据策略276确定(在方框410)对应于所确定的数据特征的数据属性。然后，数据策略管理器284选择(在方框412)数据策略276定义与所选择的应用程序容器258a、258b...258n以及映射到数据属性(在选择满足为所选择的应用程序容器258a、258b...258n所定义的应用程序属性260a、260b...260n的要求的一个数据容器278a、278b...278n时可以考虑也可以不考虑其他数据属性)的任何其他所确定的数据特征关联的数据容器278a、278b...278n。
在选择数据容器278a、278b...278n之后，控制进入图6b中的方框414，在此，存储系统策略管理器304使用存储策略296来确定(在方框414)对应于所确定的数据特征的存储属性。存储系统策略管理器304执行图6b中的步骤414到424。存储系统策略管理器304选择(在方框416)存储策略296定义为与所选择的数据容器278a、278b...278n、以及任何其他所确定的存储属性(在选择满足为所选择的数据容器278a、278b...278n所定义的数据属性280a、280b...280n以及根据数据特征确定的任何可能的其他存储属性的要求的一个存储容器298a、298b...298n时可以考虑也可以不考虑其他存储属性)关联的存储容器298a、298b...298n。
存储系统策略管理器304存储(在方框418)有关具有数据文件的元数据的所选择的应用程序容器、数据容器和存储容器的信息。从方框418或方框402的“是”分支(如果已经为数据文件定义了元数据)，控制进入方框420，在此，存储系统策略管理器304确定(在方框420)与数据文件元数据中所指出的所选择的存储容器298a、298b...298n关联的存储资源204a、204b...204n。在其他实施例中，即使为数据文件定义了元数据，也要为数据文件判断应用程序、数据和存储容器，因为如果某些属性是动态的并已经改变，那么，对应于该数据文件的属性/要求的容器也可能已经改变。
向其中传输了数据的存储资源204a、204b...204n将实现并执行元数据中所指出的应用程序容器、数据容器和存储容器中所定义的管理功能(在方框424)，以执行操作，实现与数据关联的属性。例如，如果数据属性标识了该数据的某些生命周期属性，那么，将调用相应的存档或存储管理程序，以在到期时间执行指定的操作，如删除、存档、迁移到价格比较低廉、较慢的存储器中，即，层次存储管理等等。如此，通过执行为数据文件标识的容器中所指出的管理功能以及选择一个存储资源204a、204b...204n以存储数据文件，可以实现对应于数据文件的属性。管理功能可以包括与存储系统中的数据的管理相关的任何应用程序。此外，供应商可以提供它们的存储资源或相同产品的不同配置，以与不同存储容器关联，以允许使用它们的存储资源，以满足与数据关联的不同应用程序、数据和存储策略。
上文所描述的基于策略的存储管理框架可以用来将已经某些所确定的数据特征的数据与为该数据定义要求的某些属性级别关联。每一个较高的属性级别都可以用来确定在较低级别选择的容器。然后，使用最低级别的容器(在某些实施例中包括存储级别的容器)来选择存储资源204a、204b...204n，这些存储资源将用于满足基于数据特征为数据文件定义的属性和要求。
在其他实施例中，应用程序级别可以定义服务级别协议属性，这些属性用于通过应用程序连接器264和数据连接器284选择能够实现与数据文件相关的服务级别协议中指定的服务级别目标的相应的数据容器和存储容器。
图7显示了容器600数据结构的一个实施例，包括应用程序容器610、数据容器620和存储容器630组件。容器600数据结构提供了通用数据结构，以允许属性和管理功能在应用程序级别的元素、数据级别的元素和存储级别的元素之间进行传输。每一个容器组件610、620和630又包括多个属性值字段612a...612n、622a...622n和632a...632n，以及管理功能标识字段614a...614n、624a...624n和634a...634n。在另一个实施例中，通用容器数据结构可以包括组件容器610、620和630的子集，其中，属性值和管理功能标识符被一个或多个应用程序、数据和存储级别转换，以实现基于容器内容的要求和/或基于在该级别起作用的策略添加或修改一个或多个容器字段的内容。在这样的实施例中，可以使用控制字段来提供有关字段在应用程序、数据或存储级别的适用性的更多信息。在另一个实施例中，属性字段和/或管理功能字段可以合并到服务级别字段中。
另外的实现方式细节
这里所描述的基于策略的存储管理器可以使用标准编程和/或工程技术作为方法、设备或者产品来实现，以生产软件、固件、硬件或它们的任何组合。这里所使用的术语“产品”是指以硬件逻辑(例如，集成电路芯片、可编程门阵列(PGA)、专用集成电路(ASIC)等等)或者计算机可读的介质，如磁存储介质(例如，硬盘驱动器、软盘、磁带等等)、光存储器(CD-ROM、光盘等等)、易失性和非易失性存储器设备(例如，EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件、可编程逻辑等等)来实现的代码或逻辑。计算机可读的介质中的代码由处理器访问和执行。其中实现了优选的实施例的代码可以进一步通过传输介质或者通过网络从文件服务器进行访问。在这样的情况下，实现了代码的产品可以包括传输介质，如网络传输线、无线传输介质、通过空气、无线电波、红外信号等等传播的信号。当然，那些精通本技术的人将认识到，在不偏离本发明的范围的情况下，可以对此配置进行许多修改，产品可以包括当前技术中已知的任何信息携带介质。
图5显示了可以与接收到的数据文件关联的属性类和容器类的三个级别。在其他实施例中，可以少于三个显示的级别，例如，只是数据级别和存储级别，以及不同属性类的其他级别。
在图1、2、3、5和7中，描述了用于实现基于策略的管理存储的特定数据结构和体系结构。在其他实施例中，可以使用其他数据结构布局，可以在提供有关每一个所考虑的级别(例如，应用程序、数据、存储等等)中的属性的信息的数据结构中提供其他信息。
图6a和6b的所显示的逻辑指出了以某种顺序发生的某些事件。在其他实施例中，可以按不同的顺序执行某些操作，也可以修改或删除某些操作。此外，可以向上文描述的逻辑中添加步骤，仍符合所描述的实现方式。此外，这里所描述的操作可以按顺序执行或者某些操作可以并行地处理。此外，操作还可以按单一处理单元或按分布式处理单元来执行。
图8显示了计算机系统202的体系结构的一个实施例。系统202可以实现计算机体系结构700，该计算机体系结构具有处理器702(例如，微处理器)、内存704(例如，易失性存储设备)和存储器706(例如，非易失性存储器，如磁盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器等等)。存储器706可以包括内置的存储设备或者外置的或者可通过网络进行访问的存储器。存储器706中的程序被加载到内存704中，并由处理器502以当前技术已知的方式执行。该体系结构进一步包括网卡508，以允许与网络进行通信。输入设备510用于向处理器502提供用户输入，并可以包括键盘、鼠标、笔尖、麦克风、对触摸敏感的显示屏幕，或者当前技术巳知的任何其他激活或输入机制。输出设备512能够呈现从处理器502或诸如显示监视器、打印机、存储器等等其他组件中传输过来的信息。
本发明的优选的实施例的上述描述只是为了说明和描述。它没有穷尽一切，也不将本发明限制到所述准确的形式。根据上文的讲述，许多修改和变化也是可以的。本发明的范围不是由此详细说明进行限制，而是由所附的权利要求进行限制。上文的说明、示例和数据提供了本发明的组件的制造和使用的完整的描述。由于在不偏离本发明的精神和范围的情况下本发明可以有许多实施例，本发明的精神在于下文所附的权利要求。

Claims (22)

1.一种用于存储数据的方法，包括：
定义多个数据结构，其中，每一个数据结构都指出存储资源的多个属性和至少一个功能以存储数据；
通过执行下述操作来定义将数据的数据特征关联到数据结构的策略，所述操作包括：
确定与数据的数据特征相应的多个属性；
确定指出所确定的多个属性的数据结构之一，其中，每一个所定义的数据结构都适于提供确定存储数据的存储资源的要求，并且其中所定义的数据结构用于为存储资源提供用于存储数据的要求和功能；
使用由确定的数据结构指出的功能以一种满足由确定的数据结构定义的属性和要求的方式存储数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，策略包括涉及对于数据的应用程序要求的应用程序策略，进一步包括：
定义应用程序策略管理器，该管理器处理数据结构以确定具有对应于所确定的数据特征的属性的数据结构。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，应用程序策略进一步包括与应用程序级别的元素关联的数据的企业特定的属性。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，策略包括涉及数据生命周期管理、可恢复性和安全性的标准的数据策略，进一步包括：
生成数据策略管理器，该管理器处理数据结构以确定具有对应于所确定的数据特征的属性的数据结构。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，数据策略可以作为中间件操作。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，策略包括涉及数据的存储空间管理和配置的存储策略，并进一步包括：
生成存储策略管理器，该管理器处理数据结构以确定具有对应于所确定的数据特征的属性的数据结构。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，存储供应商提供存储策略、存储策略管理器，以及数据结构，以将存储策略与它们的存储资源关联。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，存储策略管理器确定与所确定的数据结构关联的存储资源，并将数据传输到所确定的存储资源。
9.一种用于存储数据的方法，包括：
确定与数据的特征相应的多个属性；
处理多个数据结构，其中，每一个数据结构都指出多个属性和至少一个功能，以确定具有对应于所确定的数据特征的属性的一个数据结构，其中，存储资源与所确定的数据结构关联，其中，与所确定的数据结构关联的存储资源实现数据结构中所指出的属性和功能；以及
使用由确定的数据结构指出的至少一个功能以一种满足由确定的数据结构指出的属性的方式存储数据。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，应用程序策略将属性和至少一个功能数据映射到数据结构，其中，应用程序策略涉及对于数据的应用程序要求，并且其中，应用程序策略管理器处理数据结构以确定具有对应于所确定的数据特征的属性的数据结构。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，数据策略将属性和至少一个功能映射到数据结构，其中，数据策略涉及数据生命周期管理、可恢复性和安全性的标准，其中，数据策略管理器处理数据结构以确定具有对应于所确定的数据特征的属性的数据结构。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，至少一个功能由所确定的存储资源中的程序执行。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所确定的数据特征涉及包括数据的文件的特性和创建数据的应用程序的特征。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，处理多个数据结构的过程进一步包括：
处理第一数据结构集以确定第一集中的具有对应于所确定的特征的属性的一个数据结构；以及
从第二数据结构集中确定对应于第一集中的所确定的数据结构的一个数据结构，其中，所确定的存储资源与第二集中的所确定的数据结构关联。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，从第二集中确定一个数据结构的过程进一步包括，从第二集中确定对应于第一集中的所确定的数据结构和至少一个数据特征的一个数据结构。
16.根据权利要求9所述的方法，其中，第一数据结构集中的属性包括涉及与数据使用和保留要求相关的特性的数据属性，其中，第一集中的数据结构中所指出的功能指出数据管理操作以实现数据结构中所指出的数据属性。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，数据属性包括含有下述内容的数据属性集的至少一个成员：数据性能和可用性、生命周期管理和可恢复性。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，第二数据结构集中的属性包括涉及与存储能力相关的特性的存储属性，并且其中，第二集中的数据结构中所指出的功能指出存储管理操作以实现数据结构中所指出的存储属性。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，存储属性包括含有下述内容的存储属性集的至少一个成员：存储容量、带宽、输入/输出(I/O)速率、可靠性/错误率、到存储资源的路径的数量、物理位置和安全性。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，第二数据结构集中的属性包括涉及与存储能力相关的特性的存储属性，其中，与所确定的数据结构关联的所确定的存储资源满足第二集中的所确定的数据结构中所指出的存储属性。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，有多个存储资源，其中，存储供应商属性被提供给每一个存储资源，其中，确定与所确定的数据结构关联的一个存储资源的过程进一步包括：
确定具有满足第二集中的所确定的数据结构中所指出的存储属性的存储供应商属性的存储资源。
22.一种用于存储数据的系统，包括：
用于确定与数据的特征相应的多个属性的装置；
用于处理多个数据结构，以确定具有对应于所确定的数据特征的属性的一个数据结构的装置，其中，每一个数据结构都指出多个属性和至少一个功能，其中，存储资源与所确定的数据结构关联，其中，与所确定的数据结构关联的存储资源实现数据结构中所指出的属性和功能；以及
用于使用由确定的数据结构指出的至少一个功能以一种满足由确定的数据结构指出的属性的方式存储数据的装置。
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