[發明專利]一種增加獨立磁盤冗余陣列冗余性的方法及裝置

有效

• 申請號: 200910086656.9
• 申請日: 2009-06-16
• 公開（公告）號: CN101587425A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 孫策;周迪
• 申請（專利權）人: 杭州華三通信技術有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F11/10;G06F12/06
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 張敬強

技術領域

本發明涉及獨立磁盤冗余陣列(RAID，Redundant?Array?of?IndependentDisks)技術領域，具體涉及一種增加RAID冗余性的方法及裝置。

背景技術

RAID技術已廣泛應用于數據存儲的各種場合。RAID由多個磁盤聚合在一起，能夠在提供大容量的同時，提供更高的訪問速度和更好的可用性。其中，RAID中的磁盤稱為該RAID的成員磁盤。以下簡單介紹RAID的相關概念：

分區(Extent)，是一個磁盤上的地址連續的存儲塊。一個磁盤可以劃分為多個分區，每個分區可以大小相等。分區有時也稱為邏輯磁盤。

分塊(Strip)，將一個分區分成多個大小相等的、地址相鄰的塊，這些塊稱為分塊。分塊通常被認為是條帶的元素。虛擬磁盤以分塊為單位，將虛擬磁盤的地址映射到成員磁盤的地址。

條帶(Stripe)，是RAID的不同分區上的位置相關的分塊(Strip)的集合，是組織不同分區上條塊的單位。條帶大小等于分塊大小乘以成員磁盤數目。

RAID架構中，采用條帶化技術實現了條帶內數據讀寫的并發處理。條帶化技術中，將條帶中各個分塊的邏輯地址分別映射到不同磁盤中的物理磁盤扇區位置(即物理地址)。從業務層來看，讀寫操作是針對每個條帶上的分塊進行的。業務層不關心磁盤上的具體數據存儲扇區。從業務端來看，條帶中各個分塊中存儲著相應的數據，這些數據實際存儲的扇區位置可以根據分塊的邏輯地址所對應的物理地址來確定。按照實現原理的不同，RAID可以分為不同的級別(有時也稱作類型)。其中，常用的有第0級別的RAID(RAID?0)、第1級別的(RAID?1)、第5級別的(RAID?5)、第6級別的RAID(RAID?6)和第10級別的RAID(RAID?10)等。

其中，RAID?0代表了所有RAID級別中最高的存儲性能。RAID?0提高存儲性能的原理是把連續的數據分散到多個磁盤上存取。這樣，系統的數據請求就可以被多個磁盤并行的執行，每個磁盤執行屬于它自己的那部分數據請求。這種數據上的并行操作可以充分利用總線的帶寬，顯著提高磁盤整體存取性能。RAID?0的缺點是不提供數據冗余，用戶數據損壞后無法得到恢復。

RAID?5的每個條帶含有1個分塊的校驗位，該校驗位對條帶中其他數據分塊中的數據進行奇偶校驗以提供冗余保護。當一塊磁盤損壞時，可以通過校驗位與其他磁盤中的數據進行奇偶校驗運算來重建丟失的數據。校驗位數據通過由每個條帶中的數據位使用異或運算(XOR)得出，這樣在一個磁盤發生損壞時，可以通過條帶中的數據位和校驗位使用異或運算來還原丟失的那部分數據。圖1示出了RAID?5的數據存儲過程。圖1中的RAID?5陣列由磁盤1～3共3塊磁盤組成，需要寫入RAID?5的有6塊數據塊，這樣分成3個條帶寫入磁盤中，其中P1～P3所示的數據塊是奇偶校驗數據，分別由每個條帶中的數據塊異或運算得出：P1＝數據塊A數據塊B，P2＝數據塊C數據塊D，P3＝數據塊E數據塊F，“”表示異或運算。這樣，假設磁盤1損壞，那么條帶1中的數據塊A，還可以由(數據塊BP1)運算得出。

RAID?10是RAID?1和RAID?0的結合，也稱為RAID(0+1)，對數據先做鏡像然后做條帶化，既提高了系統的讀寫性能，又提供了數據冗余保護，RAID10的磁盤空間利用率和RAID?1是一樣的，為50％。RAID10適用于既有大量的數據需要存儲，又對數據安全性有嚴格要求的領域，比如金融，證券領域等。

在實際RAID使用中經常會遇到這樣的情況：在業務起始階段，用戶往往僅關注存儲設備的存儲性能，因此采用沒有冗余能力的RAID?0。但隨著業務的不斷運行，陣列中存儲的數據量越來越大，這些數據的重要性也就愈發突出，此時用戶希望能夠對數據進行冗余保護。在這種情況下，為了給陣列增加冗余性，需要進行陣列級別的轉換，以增加陣列的冗余性。例如，將無校驗位的RAID?0轉化成有一個校驗位的RAID?5，將一個校驗位的RAID?5轉換成有兩個校驗位的RAID?6等。