[發明專利]用于執行獨立磁盤冗余陣列(RAID)操作的方法和裝置

有效

• 申請號: 200980139241.1
• 申請日: 2009-12-04
• 公開（公告）號: CN102171646A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: S·格倫
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G06F7/00
• 分類號: G06F7/00;G06F7/52;G06F9/06;G06F9/302;G06F9/305
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉瑜;王英

技術領域

本公開涉及獨立磁盤冗余陣列(RAID)，特別地，涉及6級RAID。

背景技術

出于可靠性、容量或性能的目的，獨立磁盤冗余陣列(RAID)將多個物理硬盤驅動器組合成邏輯驅動器。因此，操作系統看到的是單個邏輯驅動器而不是多個物理硬盤驅動器。如本領域技術人員所熟知的，有很多稱為RAID級的標準方法用來在RAID系統的這些物理硬盤驅動器上分布數據。

例如，在0級RAID系統中，通過將數據分成多個塊并將每個塊寫入獨立的硬盤驅動器來在硬盤驅動器物理陣列上將數據條帶化。通過將負載分擔到多個硬盤驅動器中，從而提高了輸入/輸出(I/O)性能。盡管0級RAID提高了I/O性能，但它不提供冗余度，因為只要一個硬盤驅動器發生故障，則所有數據都會丟失。

5級RAID系統通過在至少三個硬盤驅動器上將數據和奇偶校驗信息條帶化來提供高級冗余度。在發生故障的情況下，將數據條帶化與分布式奇偶校驗相結合來提供恢復路徑。

6級RAID(RAID-6)系統通過允許從兩個盤故障中恢復，提供了比5級RAID系統更高級的冗余度。在6級RAID系統中，為數據生成稱為P校驗子(syndrome)和Q校驗子的兩個校驗子，并將它們存儲在RAID系統的硬盤驅動器上。

P校驗子是通過計算條帶(stripe)(多個數據塊(多個條)，P校驗子塊和Q校驗子塊)中數據的奇偶校驗信息而生成的。Q校驗子的生成需要伽羅瓦域(Galois?Field)乘法，并且如果磁盤驅動器發生故障，則會很復雜。在伽羅瓦域(有限域)GF(2⁸)中的計算通過約簡多項式x⁸+x⁴+x³+x+1來定義(也就是，11B(16進制表示法))。

在磁盤恢復操作期間執行的恢復數據和/或P和/或Q校驗子的重新生成方案，需要伽羅瓦域乘法及逆操作。

例如，在有n個數據磁盤D0、D1、D2、......Dn-1的RAID陣列中(n≤255)，需要兩個量，即奇偶校驗(P)和里德-所羅門碼(Q)，來從兩個磁盤的丟失中恢復。

P和Q的定義是：

P＝D₀+D₁+D₂+...+D_n-1

Q＝g⁰·D₀+g¹·D₁+g²·D₂+...+g^n-1·D_n-1

其中g＝{02}是伽羅瓦域(有限域)GF(2⁸)中的一個元素，‘+’和‘·’是該域上的操作。

RAID-6系統的計算瓶頸在于Q的計算成本。困難來自于這樣的事實：傳統處理器(中央處理單元(CPU))對于在伽羅瓦域(有限域)GF(28)中的計算具有很差的性能。因此，典型地，利用基于表查找的算法來增強性能。使用表查找導致固有的緩慢串行處理。

附圖說明

通過參考附圖，隨著以下詳細描述的進行，要求保護的主題的實施例的特征將變得顯而易見，在附圖中，相同的數字指代相同的部分，其中：

圖1是說明RAID-6陣列的實施例的框圖，其中示出了多個條帶，每個條帶包括在硬盤陣列上條帶化的數據塊(條)、P和Q校驗子。

圖2是包括用于在通用處理器中執行AES加密和解密的指令的系統的框圖。

圖3是圖1中示出的處理器的實施例的框圖；

圖4是依據本發明的原理進行伽羅瓦域乘法的方法實施例的流程圖。

圖5A-5C說明了壓縮混洗字節(PSHUFB)指令的使用；

圖6A-6C是允許在多個16字節數據塊上并發地進行伽羅瓦域乘法的代碼示例。

盡管將參照要求保護的主題的說明性實施例繼續進行以下詳細描述，但是其許多替代、修改和變型對本領域技術人員將是顯而易見的。因此，意圖廣泛地看待要求保護的主題，并且要求保護的主題僅如所附權利要求那樣進行限定。

具體實施方式