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PatentApplicationPublicationSLATERetal. US2010/0180074Al（43）

虚拟磁带库

阿拉斯泰尔斯莱特，切普斯托;西蒙培利，布里斯托尔

摘要

本发明实施例涉及到虚拟磁带库设备提供了一个模拟磁带存储单元的多元化。

该装置包括本地，非基于磁带存储，存储的数据存储结构，联营公司的模拟磁带与本地或远程存储，第一接口，提供访问本地存储，存储元素的响应识别到磁带库命令模拟磁带存储与本地存储，第二个接口，提供访问远程存储磁带库响应，伴生元素的命令确定模拟磁带存储元件与远程存储相关，和一个命令处理器，它接收有关的磁带库命令仿真存储元件，并产生了远程存储库命令时，收到涉及到远程存储各自的命令。

虚拟磁带库

本发明涉及到数据存储，而且以虚拟或虚拟磁带库。

背景

大型数据存储介质一般可划分为基于磁带的顺序存储介质或基于磁盘的随机存取媒体。

磁带存储设备的使用为基础的媒体通常用于备份和归档存储大型数据集。

数据存储在通常包括数据备份文件，它的结构或块中顺序记录和档案资料标记分隔的磁带介质。

由于其连续的性质，过去的磁带必须伤口之前的所有数据和文件标记，以便读取或写入任何特定地点或文件，这一过程不可避免地导致严重的处罚相比，速度与系统采用基于磁盘的随机访问媒体。

不过，在一个主要要求归档数据，高容量，寿命和相对低的成本是磁带介质意味着此基础上基于磁带的顺序存储介质，例如传统的磁带库，系统，仍然为许多用户的首选。

一个典型的传统磁带库磁带介质上存储数据的磁带盒的形式，并且可以在其几何定义的。

一般来说，一个几何包括一个可寻址'元素'即：

用于存储无效墨盒存储元件（插槽）;一个或多个数据传输元素（磁带驱动器），阅读和写作，并分别装入磁带资料，以及一或以上的中型运输元素（机器人采摘）之间移动指定的插槽和驱动器盒。

一些传统的磁带库可能有这样的一个或多个输入/输出单元（邮筒）额外的几何元素，用于接收到库的新墨盒或交付从图书馆现有的墨盒了。

传统的磁带库是典型的访问和控制存储应用在主机上，它是连接（直接或间接通过网络或）上运行的软件库。

应用软件通常维持一个特别的地方在库已存储的数据记录，通常是参照在某个特定的磁带槽。

该应用软件还可以控制库存储和检索数据使用命令确定相关的几何元素。

例如，一个读操作通常需要通过移动介质命令读命令之后。

此举命令控制一个选择器中移动选定的墨盒（如磁带盒编号0001）存储在一个特定时段到指定的驱动器，以便读取特定的数据可能会从墨盒并返回到主机。

在硬盘存储技术的进步已经减少了多年来密度与每磁盘介质和磁带介质兆字节成本差异，从而促进作为一种可行的替代磁盘介质，在某些情况下，磁带介质。

但是，仍然存在着传统的数据存储软件而设计的操作顺序访问磁带设备和库符合定义的几何应用。

通常，一个组织可能有投资在应用软件，技能和管理过程显着基于磁带的备份和恢复活动。

在某些这种情况下，它已证明是有益利用基于磁盘的随机访问存储系统的存储技术，保持与传统基于磁带的顺序存取存储应用程序兼容。

这种类型的存储系统被称为虚拟磁带库（VTL）和传统虚拟磁带库，存储等应用软件是不知道预期的物理磁带库已经与仿真及其所取代。

这种存储系统通常更换一个或多个随机存取硬盘或磁盘阵列（将以下统称一般称为“磁盘存储“）的物理磁带介质，翻译成命令磁盘上的数据存储在图书馆的要素为基础适当的命令。

图。

1显示了一个例子，先有技术的VTL功能的形式。

 101 operably主机连接到VTL的102，其中包括一个仿真模块103，文件系统模块104，磁盘存储和存储地图105106，可存储在磁盘上存储105个，如RAM加载到内存中挥发性（未显示），以便快速访问，同时该系统在运作。

通常情况下，主机101执行存储应用软件配置进行交互的定义几何传统的磁带库。

当读或写操作开始启动，主机101磁带库命令发送各自对VTL102使用适当的协议（例如一个小型计算机系统接口（SCSI）协议），其中，反过来，可能会通过iSCSI或光纤频道。

 103仿真模块接收主机命令，并将其转换成命令的文件系统模块104个，使相应的数据可以读出或写入磁盘存储105他们。

103转换的仿真模块库的命令，从地图上的106，它映射库数据，从主机收到的101库元素和逻辑位置（如墨盒，记录和文件标记等）的条款，以数据为基础磁盘命令代表可在一个磁盘子系统（如磁盘，卷和部门等）中。

总结

根据第一个方面，本发明提供了一个虚拟磁带库设备提供了多个虚拟磁带存储元件，该仪器包括：

本地，非基于磁带存储;一家商店的数据存储结构，关联与虚拟磁带存储元件本地或远程存储;第一接口，提供访问本地存储，响应磁带库命令确定虚拟磁带存储元件与相关的本地存储，一个第二个接口，提供访问远程存储，磁带库响应命令确定虚拟磁带存储元件与远程存储相关联;和一个命令处理器，它接收有关的磁带库命令虚拟存储元件，并产生了远程存储库命令时，收到涉及到远程存储各自的命令。

根据第二个方面，本发明提供了一个虚拟磁带库设备提供了多个虚拟磁带存储元件，该仪器包括：

本地，非基于磁带存储;一家商店的数据存储结构，联营虚拟与磁带存储元件本地存储，并指出，如果有的话，在虚拟磁带存储元件都是可读和/或写入到一个远程存储设备;第一接口，以提供响应磁带库访问本地存储命令从主机接收和识别虚拟磁带存储元件与本地存储相关联;和第二个接口，提供远程存储设备访问虚拟磁带

简要说明图纸

[0010]本发明的各个实施方案现在将予以说明，只有通过举例的方式，参照附图，其中：

[0011]图。

 1是一个存储设备的模拟现有技术框图;

[0012]图。

二是一个网络计算环境，其中包括一个备份存储系统的框图，[0013]图。

三是两个相连的存储设备框图据本发明实施例，[0014]图。

四是模拟之间的寻址存储元素，以及本地和远程仿真存储元件的功能据本发明实施例的关系框图;[0015]图。

五是对从一个主机路由设备请求方法流程图;

[0016]图。

六是对要求在本地或远程存储据本发明实施例设备访问到存储盒方法流程图;[0017]图。

七是一个框图，显示了存储根据本发明实施例的系统组件和

[0018]图。

 8是一个用于配置本发明实施例的图形用户界面的代表性。

详细说明

[0019]本发明的各个实施方案现在将详细介绍参考所附的数字。

这将是赞赏的发明不仅限于其应用到建筑的细节和安排的组件中规定的下列说明或在图纸说明。

这将是理解一个人的艺术，不详细的描述本发明实施例都没有额外的范围或本打算离开可能的技术发明。

因此，下面的描述不应该被解释为以任何方式限制，所有这些都是为了体现属于本发明的范围。

[0020]本文中所使用的术语“主机”是指任何一台计算机，包括至少一个处理器，如个人电脑，工作站，大型机或网络客户端，这是执行存储应用软件和其他能够沟通如存储系统或其他计算机设备。

此外，在此披露，所谓“联网的计算机环境”包括任何计算环境中，多元化的主机通过网络相互连接，例如使用，连接，TCP/IP协议通过以太网或光纤通道协议层或其他合适的网络技术或网络技术的结合。

此外，本发明实施例也可一起使用，至少有一

更高级别的协议层使用，例如，SCSI命令，或任何与其他合适的目标通信命令。

图。

2说明了一个模范联网的计算机环境，包括201-204的主机，网络和存储设备205206多元。

 206存储设备，可通过一台主机连接204，或者到网络（或补充），它可以直接连接到网络205中（即网络附加存储，“北亚”），通过一个连接207。

[0021]本文中所使用的术语“模拟”和“虚拟”互换使用。

一个“模拟”的设备，仪器，元素，几何或系统是指设备，仪器，元素，几何或系统软件或硬件实现，或者两者兼而有之，这样的仿真设备，仪器，元件或系统的行为在实质上同一功能的方式是传统的（即，非仿真）相当于从主机的观点。

例如，正在实施的同时使用不同的技术，虚拟磁带盒功能上是作为来自一个连接主机的角度来看传统的盒式磁带相同。

[0022]现有技术的VTL遭受他们往往受限，至少在一定程度上的几何“预期”的存储应用程序在主机上运行的软件，缺点，那里的预期几何可称为一个目标几何。

原有的存储应用软件在一个或多个主机上运行，​​可定制的，专门访问传统磁带库。

因此，如果一个已知的VTL或具有不同几何传统的磁带库连接到主机（S）等存储应用软件，可能需要耗费时间的重新配置。

例如，“预期”的驱动器和数字选择器/元素可能会受到限制，而槽元素的数量不得机器人。

此外，现有技术的VTL配置可以是一个漫长的过程，需要配置每一个成型的模拟库元素，以及存储扩展没有可能不重新配置相应的主机存储应用软件成为可能。

本发明的实施例之间的联系从而促进第一，或当地的VTL，也就是对VTL的磁带库提供了一个模拟到一个主机和一个第二，或远程的VTL，使得远程仿真插槽和媒体遥控器上的虚拟磁带库可通过第一的VTL无缝（即没有任何第一的VTL的迹象，无论是本地或远程的元素）的一个连接只有第一个VTL的主机。

 [0023]为推动这项工作，连接功能是这样，当地的VTL可以被链接到一个远程的VTL，以获得进入附加模拟存储元件。

一个或多个远程存储设备的连接是在目标范围内进行几何约束（虽然是扩展目标几何）提交给当地的VTL主机，以避免主机（s）的存储应用软件的重新配置。

[0024]图。

 3显示了一本发明包括一个体现当地的VTL300连接到远程的VTL310功能元素。

在这个例子中，虚拟磁带库在功能上是相同的，通过网络连接350，这可能是一个局域网或广域网，虚拟磁带库虽然可以直接连接到互相代替。

在本实施例典型应用，本地和远程的VTL可能位于不同的建筑，城市，国家甚至大陆。

[0025]301operably主机连接到本地的VTL300个，其中包括一个仿真模块302，304模块的链接，文件系统模块305，磁盘存储306和307的地图。

根据目前的化身，仿真模块包含一个路由器303A章302和一个命令处理器3036。

该linkmodule304包括一个308控制接口和数据接口与远程通信VTL的310309，也将在下文叙述。

 301主机上运行的应用软件配置传统存储进行交互的定义的目标几何传统的磁带库。

当读或写操作执行时，主机301发送命令到各自当地的VTL300，例如，使用SCSI协议，虽然在原则上，其他合适的协议，如光纤通道，SATA或iSCSI，可以使用。

此后，除非另有说明，否则，它会假设，该协议称为主机之间的301和300通讯当地的VTL是一个标准的SCSI协议。

三

[0026]在与当地的VTL300个常见的，包括一个远程的VTL仿真模块310312314链接模块，文件系统模块315，磁盘存储316和317的地图。

根据目前的化身，仿真模块的远程的VTL310312313a包含一个路由器和一个commandprocessor3136，环控制模块包括314和318接口数据接口与当地的VTL300通信319。

[0027]306的磁盘存储和316包括一个或多​​个磁盘驱动器和/或阵列，可包括商业，现成的，现成的多元性（COTS）的磁盘产品（可能是比较便宜相对于传统存储阵列产品）。

[0028]Thehost301communicateswiththelocalVTL300使用的各种标准的磁带库命令，其中可能包括：

从一个移动到一个驱动器槽盒（一MOVE_MEDIUM命令），和读取状态的存储设备信息（一READ_ELEMENT_STATUS命令，其中报告（其中其他的东西），哪些元素是目前在该地址）。

[0029]以参照当地的VTL300，315的文件系统模块之间提供了存储应用程序在主机上运行的软件的第一个301和功能接口（通过仿真模块302）磁盘存储306。

该模拟库是代表在地图上307，这是进入到仿真模块302。

该图307是一种数据结构，它表示在一个或更多的可寻址元素名称模拟库。

根据目前的化身，地图307包含两个协会提供的数据（或映射）三楼307A和3076的水平。

该地图提供的联想307三楼307A指示是否是本地模拟仿真槽槽，驻留在本地VTL的300，或远程仿真插槽，驻留在远程的VTL310。

在适当情况下，映射3076之间提供本地模拟当地的VTL300和306的磁盘存储文件系统各自的逻辑位置墨盒存储数据的第二个协会。

通过'逻辑位置，我们的意思，例如，磁盘卷，目录名，文件名等可选映射307c，详情将在下面讨论，确定哪些地方效仿插槽可用于读/写访问的访问远程的VTL310。

文件系统模块305是逻辑文件系统之间的名称和磁盘存储的方式在一个已知的306个物理位置映射。

 [0030]因此，仿真模块302可以在响应来自301主机的适当的命令，并参照

到地图307，渲染或目前的模拟库作为一个或多个传统的基于磁带库寻址元素主机。

[0031]304的链接模块在主机之间提供了一个301（通过仿真模块302）远程的VTL三百一十秒功能接口。

链路模块提供了数据接口304308，用于连接到远程的VTL虚拟磁带库300310，这样的命令和数据可以在本地的VTL之间的沟通和远程的VTL300310来回。

该linkmodule304还提供了308控制接口，它提供了配置的目的访问VTL的300，将予以说明如下。

当通过数据接口连接到远程的VTL309310，命令来访问远程的VTL310仿真存储元件是由304连接模块使用适当的协议到远程存储设备的沟通。

访问命令可能是标准的磁带库访问命令或可能，相反，是定制的命令之间的沟通提供虚拟磁带库，这将在今后更详细的描述。

[0032]302的仿真模块包含逻辑路由器303A章决定，参照的联想307的地图三楼307A，301无论从主机接收到的命令涉及到当地模拟槽的VTL300或仿真的插槽远程的VTL310。

通过协会的第一三楼307A和303A章路由器，仿真模块302可适当路由命令到本地磁盘存储306或310到远程的VTL美德。

[0033]如果没有远程VTL是通过数据接口连接到当地309VTL的300，图307反映了省略这个（或以其他方式呈现的内容无法访问）与远程的VTL310所有关联。

通过这种方式，仿真模块302呈现给主机301只模拟存储当前与存储介质当地的VTL300306相关的元素。

这是可能的，因此，模拟存储元件可用来在一天（当远程的VTL310附后）主机301可能不会在其他时间可用（例如，如果远程的VTL310是后来脱落或去离线）。

[0034]第300VTL的配置是通过控制接口308。

 308控制接口通常包括一个独立的，例如物理连接，USB连接当地的VTL之间的300和320的管理制度执行管理软件应用321。

在一些实施，当地的VTL300配置可能是由一个管理软件（或其他）301主机运行的应用程序。

根据目前的体现，一个用户（谁管理当地的VTL300）提出的管理软件应用321图形用户界面（GUI），这样可以指定连接参数，包括但不限于规范的远程存储设备相连，是哪个媒体的联系，管理软件等的应用将进一步提供321下面的细节。

[0035]为了便于路由的命令连接到本地主机VTL的300301，一个模拟库表示，在一个或更多的可寻址存储单元方面在构成数据集的数据结构的一部分，在存储的地图当地的VTL307300。

在这个例子中，数据集定义了从模拟磁带库寻址的存储单元映射到各自的模拟元素的VTL300本地和远程的VTL310元素。

4

[0036]图。

 4说明了以图形形式显示数据结构的一个模范的可寻址存储单元401模拟磁带库，它在地图中存储的307本地VTL的300人，特别是在307的地图测绘三楼307A。

实际上，307地图在地图上模拟磁带库的模拟元素，对当地模拟库当地的VTL300421模拟的要素，图书馆的远程仿真的远程的VTL310441仿真的元素。

[0037]421本地模拟库包括模拟元素，包括一个驱动器422是一种选择器423六磁带插槽424-429。

图书馆的远程仿真模拟元素，包括441包括442和443两个驱动器，一个选择器444和四盒插槽445-448。

在图。

 4，假设所有的虚拟磁带库都包含仿真模拟磁带盒插槽（424-429和442-448），虽然在选择实施方案中，一个或多个槽可以为空（没有墨盒所载）。

又如图所示。

 4，本地和远程仿真模拟库每个插槽有锁定状态，锁定“L”或上锁的“U”，将在下述目的。

 [0038]在图。

 4，一个仿真驱动器402和403的模拟选择器映射到本地驱动器422模拟仿真和地方分别选取器423。

同样，模拟多个插槽404-409图第一槽424-429当地模拟及仿真插槽四百一十秒和411多个映射到远程仿真插槽445和远程的VTL310446。

因此，模拟磁带库已扩大401插槽数量超出了对当地的VTL300提供，由被链接到的远程仿真的远程库VTL的310额外插槽。

为简单起见，远程模拟与仿真的库插槽报告为新的更高的编号插槽（从本地进行仿真库现存老虎数量上）。

因此，一台主机查询本地的VTL（使用，例如，READ_ELEMENT_STATUS命令）将“看到”驱动器402，403和一个选择器8个插槽，404-411（每个包含一个墨盒），按照几何多元化的可寻址存储单元401。

[0039]这将是赞赏的是几何仿真库有一个符合当地模拟库目标的几何形状，有一个驱动器由一个选择器402和423。

尽管这是一个事实，即310远程的VTL通常会期望收到提及指明模拟槽，盒，驱动器和选择器命令。

在本实施例中，命令处理器302的3036仿真器在当地的VTL300转换安排是与当地的模拟选择器和驱动器关联的命令，和一个远程仿真插槽，到一个命令（意为远程的VTL 310）指的是远程模拟选择器，驱动器和插槽。

该命令处理器3036使用Map改写的命令，或者产生新的命令，为远程的VTL310，这样的命令就其模拟几何意义远程的VTL310注定。

 [0040]300手5月，当地的VTL与远程的VTL310，用于数据的读写操作，使用标准的磁带库命令，即310远程的VTL虚拟磁带库可以把当地的，就好像它是一个正常的主机。

如图所示。

 3，接到的命令是由远程的VTL通过链接模块310314，但是，他们同样可以通过一个标准的接口接收主机如果远程的VTL310是网络附加或地方VTL是作为一个连接到远程的VTL主机。

在任何情况下，如果本地与远程的VTL虚拟磁带库300310通信标准的磁带使用

库命令，该命令处理器3036只需要翻译的目标模拟由主机301元的身份确定了由310远程VTL的要求。

但原则上，这两个虚拟磁带库能够适应彼此沟通使用任何其他种类的适当的协议，并命令处理器3036然后需要重新写从主机收到的命令301库命令根据各自协议。

命令重新写这种（或翻译）是众所周知的。

在任何情况下，命令处理器的远程的VTL3103136是安排接受任何命令是由当地的VTL发送，并将其转换（如有必要）到可用的命令由远程的VTL310子系统直接。

同样地，命令当地的VTL处理器是安排3003036接收来自远程的VTL310反应，并转换成反应他们（如有必要）为主机301。

命令一般转换是众所周知的。

[0041]一个在上文所述的映射函数的例子是在图所示的流程图。

 5，是由路由器303A章参照地图307。

通过查询映射三楼307A和3076所包含的协会，路由器303A章可以适当命令映射到任何磁盘存储本地VTL的306或300的联系远程的VTL310。

根据图。

 5，如果一个库命令从主机接收301[步骤501]，涉及到阅读中，从一槽模拟404模拟磁带数据，路由器303A章决定从映射三楼307A[步骤502]404插槽的模拟是一个局部模拟槽424，这与本地磁盘存储306有关。

路由器303A章之后还决定参照磁盘上存储的相关数据306逻辑位置的映射3076[步骤503]。

模拟器当地的VTL302300（本地仿真器），然后通过一个关联的磁盘读取请求的文件系统模块305[步骤504]，它的逻辑位置转换到物理磁盘地址和物理地址读取数据磁盘存储306[步骤505]。

文件系统模块305返回到本地模拟器302[步骤506]，返回数据到主机由主机301预期的格式[507步]数据。

另外[步骤502]，如果库命令从主机收到涉及301读取槽在模拟410模拟磁带的数据，确定该路由器303A章模拟槽410远程仿真槽445，这是从三楼307A的映射与远程的VTL310。

该命令处理器303A章然后生成一个远程的VTL310读命令，确定445插槽的远程仿真和所需资料，同时模拟器302传达到远程的VTL310[步骤508]命令。

 310远程的VTL接收命令和命令处理器3136和远程的VTL310路由器313a确定遥控器上的磁盘存储316相关数据的逻辑位置，参照相关的映射3176[步骤509]。

仿真器的远程的VTL310312（312的远程仿真器），然后传递一个关联的磁盘读取请求的文件系统模块315[步510]，它的逻辑位置转换到物理磁盘地址并从中读取数据的物理地址磁盘存储的远程316[步骤511]。

文件系统模块315返回到远程数据模拟器312[步骤512]，这条路线的数据备份到本地模拟器302[步骤513]，这反过来，由命令处理器3036的方式，返回数据到主机301[步骤514]在东道国预期的格式。

 [0042]在本实施例中，地图307可选的映射307c提供的数据确定哪些地方的VTL300仿真插槽可连接到远程的VTL310。

此功能是否驱使当地的VTL之间的300和310连接远程的VTL是单向的（所以，当地的VTL可以链接到远程的VTL而不是相反）或双向（使每个VTL的可以链接到另一个） 。

一个子集零或更多的地方效仿插槽可以在映射307c定义为可连接到远程的VTL310，这样，与当地的一个模拟从远程的VTL310接收时隙相关的命令将被路由到相应的仿真对当地的VTL通过仿真模块插槽300302和路由器303A章。

5

[0043]根据目前的体现，也映射307c包含数据定义锁定状态（“L”的指定锁定和“U”指定解锁）每个可连接槽。

在回答命令来访问一个特定插槽从主机或远程的VTL301310关联的地方效仿槽锁定状态得到改变，从302的仿真器解锁锁定期间访问期间，使没有其他访问请求允许使用模拟的插槽。

换句话说，在主机不允许访问本地模拟槽如果远程的VTL310是已经访问它，并同样，远程的VTL310是不允许访问本地模拟槽如果主机已经访问它。

[0044]如前所述，模拟槽图所示。

 5月4日或可能不包含在任何特定时间的模拟磁带盒。

在体现描述，所有插槽包含媒体和当地的VTL300连接到远程的VTL310收益通过选择到模拟磁带插槽说挂钩插槽。

在其它实施例中，本地的VTL可以链接到更多的甚至全部在远程的VTL插槽。

在这两种情况下，在一个远程的VTL，这与当地的VTL模拟磁带插槽中，都可能被包括在当地的VTL仿真几何形状和远程设备的模拟几何形状，从而被访问到主机或主机连接到eitheroftheVTLs。

另外，在一个远程的VTL，这与当地的VTL，槽载模拟墨盒可能被排除在远程的VTL仿真几何形状。

这将是赞赏的是，在原则上，任何一个虚拟磁带库模拟盒可能接触到的VTL和/或其他的VTL根据配置选项。

然而，在模拟磁带，可以由一个以上的VTL的访问，基本规则必须适用于该虚拟磁带库发生在一读或写操作的优先级。

一个简单的原则是'先来先到先得'，即第一个主机或VTL模拟槽访问取得控制权，直到读或写操作完成和各自的模拟磁带已经恢复了模拟槽。

[0045]例如，在目前的化身，当本地的VTL300请求访问一个模拟仿真墨盒在链接远程的VTL插槽310（例如使用一个MOVE_ME