[發(fā)明專利]一種磁盤陣列的在線擴容系統(tǒng)及方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810065997.3
• 申請日: 2008-01-25
• 公開（公告）號: CN101226457A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 王佳
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 深圳創(chuàng)友專利商標代理有限公司
• 代理人: 薛祥輝

技術領域

本發(fā)明涉及計算機領域，尤其涉及計算機存儲系統(tǒng)容量的在線擴充的系統(tǒng)和方法。

背景技術

磁盤陣列(Redundant?Array?of?Independent?Disk，RAID，以下簡稱為RAID)是一種由多塊獨立磁盤構成的冗余陣列，在操作系統(tǒng)下是作為一個獨立的大型存儲設備出現(xiàn)的。RAID可以提升存儲系統(tǒng)的速度，增大容量，提供容錯功能確保數(shù)據(jù)安全，且易于管理。

RAID實現(xiàn)了跨磁盤讀寫的功能，將數(shù)據(jù)分成多個數(shù)據(jù)塊并行寫入多個磁盤或同時從多個磁盤讀出數(shù)據(jù)塊組成數(shù)據(jù)以提高訪問磁盤的速度，并通過鏡像或校驗操作提供數(shù)據(jù)的容錯功能。常用的RAID等級包括RAID0，RAID1，RAID3，RAID5，RAID10等。

RAID的容量擴充是實際應用中常見的操作，實現(xiàn)方式包括添加磁盤和替換舊磁盤兩種，擴容方法則包括離線擴容和在線擴容。離線擴容是將RAID中的所有數(shù)據(jù)生成備份，添加磁盤后重新配置和建立新的RAID的存儲空間，再將數(shù)據(jù)恢復到新的RAID中，在此過程中的用戶讀寫請求將不被處理。在線擴容不用備份RAID中數(shù)據(jù)，擴容過程中實時處理用戶讀寫請求，無需停機、重啟系統(tǒng)和暫停應用。

中國專利申請CN1991730A提出一種磁盤陣列的擴容系統(tǒng)和方法，其思路為：將擴容前RAID與新增的磁盤構造成一個不需要同步操作的臨時RAID，然后將擴容前RAID的數(shù)據(jù)遷移到臨時RAID，并在遷移過程中處理用戶讀寫請求。數(shù)據(jù)遷移結束時，調整擴容前RAID的結構為擴容后RAID的結構并釋放臨時RAID。該系統(tǒng)包括信息管理模塊、構造模塊、數(shù)據(jù)遷移模塊和訪問控制模塊。該專利技術存在以下不足：一是沒有解決擴容讀寫請求和用戶讀寫請求之間的沖突，將沖突的用戶讀寫請求放置在等待列表，未進行處理；二是需要構造臨時RAID，該臨時RAID無法進行同步操作，需要占用額外的磁盤存儲空間；三是數(shù)據(jù)遷移結束至RAID結構調整結束的時間段內的用戶讀寫請求會發(fā)生阻塞；四是未實現(xiàn)擴容過程因意外事件而停止的后續(xù)處理。

美國專利7,111,117“Expansion?of?raid?subsystems?using?sparespace?with?immediate?access?to?new?space”提出在擴容期間使用熱備盤來存放用戶的讀寫請求中新的數(shù)據(jù)，在磁盤陣列原有數(shù)據(jù)重新分布完畢后再將熱備盤中的數(shù)據(jù)寫回陣列的方法會延遲對用戶讀寫請求的處理，長時間占用熱備盤資源且無法消除新的數(shù)據(jù)寫回陣列時與用戶讀寫請求的沖突。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種磁盤陣列的在線擴容系統(tǒng)和方法，以實現(xiàn)磁盤陣列的在線擴容，解決擴容讀寫請求和用戶讀寫請求存在沖突的問題，擴容過程中實時處理用戶讀寫請求，無需占用額外的磁盤存儲空間，并有效處理擴容過程中的意外停止事件。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種磁盤陣列的在線擴容系統(tǒng)，包括：

讀寫請求處理模塊，用于接收用戶的讀寫請求，判斷用戶讀寫請求的地址區(qū)域是否與擴容讀寫請求的地址區(qū)域發(fā)生沖突，將不發(fā)生沖突的用戶讀寫請求按照其地址區(qū)域對應的數(shù)據(jù)分布對磁盤陣列進行數(shù)據(jù)處理；將發(fā)生沖突的用戶讀寫請求提交到讀寫沖突處理模塊；

讀寫沖突處理模塊，用于接收發(fā)生沖突的用戶讀寫請求，分析沖突的用戶讀寫請求與擴容讀寫請求之間的相關性，根據(jù)相關性將沖突的數(shù)據(jù)送入擴容緩沖區(qū)中進行處理；

擴容過程控制模塊，用于接收擴容命令，生成擴容請求，控制擴容緩沖區(qū)完成擴容操作；

擴容緩沖區(qū)，用于與磁盤陣列進行交互完成擴容請求數(shù)據(jù)的遷移；還用于將沖突的數(shù)據(jù)寫入磁盤陣列。

優(yōu)選的，在磁盤陣列的地址區(qū)域中還設有用于標識擴容狀態(tài)的位圖標記；所述讀寫請求處理模塊根據(jù)位圖標記完成地址區(qū)域沖突判斷、地址區(qū)域數(shù)據(jù)分布判斷；所述擴容過程控制模根據(jù)位圖標記完成擴容起始地址的判斷。

為解決上述技術問題，本發(fā)明還提供了一種磁盤陣列的在線擴容的方法，涉及讀寫請求處理模塊、讀寫沖突處理模塊和擴容過程控制模塊，該方法包括以下處理過程：

接收用戶讀寫請求，通過與磁盤陣列之間的數(shù)據(jù)交互，完成用戶讀寫請求數(shù)據(jù)的處理；

接收擴容命令，生成擴容讀寫請求，通過擴容緩沖區(qū)與磁盤陣列之間的數(shù)據(jù)交互，完成擴容讀寫請求數(shù)據(jù)的遷移；

將用戶讀寫請求與擴容讀寫請求地址區(qū)域沖突的數(shù)據(jù)通過擴容緩沖區(qū)完成與磁盤陣列之間的數(shù)據(jù)交互。

優(yōu)選的，還包括在磁盤陣列的地址區(qū)域中設置用于標識擴容狀態(tài)的位圖標記的步驟；