04-华为HyperReplication中的多时间片技术

简介

　　多时间片技术，是应用于HyperReplication的异步远程复制；提高效率，在同步远程复制中，没有这个概念；

　　时间片：在Cache中管理一段时间内写入数据的逻辑空间（数据大小没有限定）；

　　HyperReplication，基于cache多时间快照技术，主端需要做COW时，主机IO写入Cache即可返回，不需要等COW完成后才返回，减少了COW对主机性能的影响，极大降低了远程复制同步数据时对主机的性能影响，同时远程复制拷贝数据时，主端直接从Cache读取拷贝数据，拷贝时延较小，使异步远程复制支持秒级RPO。

实现原理：

　　HyperReplication LUN异步远程复制基于多时间片缓存技术，周期性的同步主、从LUN的数据，上一次同步以来主LUN上发生的所有变化会在下一次同步时写到从LUN上。

　　OceanStor存储系统异步远程复制采用了创新的多时间片缓存技术（专利号：PCT/CN2013/080203），其实现原理如下：

1) 与同步远程复制类似，当主站点的主LUN和远端复制站点的从LUN建立异步远程复制关系以后，默认情况下会启动一个初始同步，将主LUN数据全量拷贝到从LUN；

2) 初始同步完成后，从LUN数据状态变为完整（即从LUN为主LUN的过去某个时刻的一致性拷贝），然后开始按照下面的流程进行I/O处理：

　　① 每当间隔一个同步周期（由用户设定，范围为3s～1440min），系统会自动启动一个将主站点数据增量同步到从站点的同步过程（如果同步类型为手动，则需要用户来触发同步）。每个复制周期启动时在主LUN（LUN A）和从LUN（LUN B）的缓存中产生新的时间片（TP_N+1和TP_X+1）；

　　② 主站点接收生产主机写请求；

　　③ 主站点将写请求的数据写入Cache时间片TP_N+1中，立即响应主机写完成；

　　④ 同步数据时，读取前一个周期主LUN（LUN A）Cache时间片TP_N的数据，传输到从站点，写入从LUN（LUN B）Cache时间片TP_X+1中；

　　　　若主站点Cache写缓存达到高水位时会自动将数据从Cache写入硬盘中，此时时间片TP_N的数据会在盘上生成快照，同步时已写入硬盘的数据从快照中读取并复制到从LUN（LUN B）；

　　⑤ 同步数据完成后，按照刷盘策略将主LUN（LUN A）和从LUN（LUN B）Cache中时间片TP_N和TP_X+1的数据下盘（生成的快照自动删除），等待下一个同步的到来。

多时间片缓存技术对LUN异步远程复制的影响

秒级RPO

　　HyperReplication基于多时间片缓存技术，可以使LUN异步远程复制的RPO指标达到秒级。

　　基于多时间片缓存技术，Cache中的数据和与Cache交互的IO都携带时间片信息，在进行复制时，可以直接从主LUN Cache中读取相应时间片的数据复制到从LUN，写从LUN时写入其Cache即可返回。而传统异步复制，每个周期需要创建、删除快照，复制时读数据需要从快照读取，写数据需要做快照处理。相对于传统技术，HyperReplication极大的缩短了复制周期，可以达到秒级RPO。

从LUN数据完全保护

　　OceanStor存储系统的异步远程复制支持对从LUN数据的完全保护。在从站点，主机对从LUN的读、写有权限控制，当同步中断或从LUN数据不可用时，可以将前一个TP_X周期的数据恢复到从LUN，覆盖第TP_X+1个周期的数据，使从LUN回退到最近一次同步开始前时间点的可用数据。

从LUN可写

　　OceanStor存储系统异步远程复制支持从LUN可写。默认情况下，异步远程复制从LUN是只读的，设置从LUN可写需满足以下两个条件：

1) 远程复制处于***或异常断开状态；

2) 远程复制从LUN数据必须是完整的（当从LUN数据不完整时，从LUN数据此时不可用，不能设置为从LUN可写）。

　　当设置从LUN可写时，若从LUN存在保护时间点TP_X，则会触发回滚，将从LUN的数据回滚到TPx,使从LUN数据恢复到最近一次可用数据。

　　OceanStor存储系统支持对从LUN的写记录差异，当主站点生产阵列恢复后，可通过比较主从差异，进行增量同步来使得灾难恢复后业务快速回切。