[發明專利]一種RAID位圖存儲的方法

有效

• 申請號: 201210172126.8
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102750111A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 古世磊
• 申請（專利權）人: 浪潮電子信息產業股份有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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技術領域

本發明涉及一種計算機系統及存儲領域，具體地說是一種RAID位圖存儲的方法。

背景技術

在RAID1，RAID5等存在數據冗余的磁陣結構中，數據的完整性要求冗余的數據和原始數據的信息要保證一致。磁陣的寫操作是一個過程，這個過程中發生異常，可能導致冗余數據和原始數據不一致，例如磁盤更換，寫盤失敗，系統掉電等。

所以，成功寫入數據的話，整個條帶應該是一致的，但寫入沒有成功（或不完全）的話，條帶數據很可能是不一致的。當系統重新上電后，就需要一種機制來那些條帶或者區域可能不一致。如果沒有記錄信息的話，它只能假定所有數據都可能不一致，進行所有數據塊的一致性恢復。對于RAID5，就是重新計算所有條帶的效驗和；對于RAID1，就是重新同步所有數據塊到鏡像盤。這種全局數據同步會導致系統開機過程很漫長（或者就整個放任磁陣上電后處于不一致的狀態）。

如果有NVRAM（非易失性內存）的話，在對一個數據塊寫操作開始的時候，在NVRAM中保存寫位置信息，寫操作結束后，在NVRAM中刪除這個信息。這樣，在系統開機時，從NARAM中讀出保存的寫位置信息，這些位置信息記錄了未成功寫入的數據塊，系統只需要對這些數據塊進行同步即可，而不用同步磁陣全部數據。我們目前使用軟件RAID構建的磁陣，這個就引出了bitmap文件，可以理解bitmap文件的作用等同于上述專業磁陣的NVRAM（當然上述的場景只是NVRAM應用的一個小的方面）的作用，掉電重啟后，會啟動同步線程，有bitmap文件的話，會通過bitmap文件判斷是否置位，如果沒有置位，就說明整個區域在掉電那一時刻，不存在正在寫的數據，直接跳過這個區域就可以了。

目前對bitmap文件備份的方法是，當進行寫操作的時候,?系統會將所對應的位圖位置成1?,同步寫到磁陣所有磁盤中預留區域去。只有當磁盤中的bitmap文件刷新成功之后,才開始一個正常的數據IO?寫操作。

由于每次條帶都要等對應的位圖先寫回磁盤后才能真正的進行寫處理，而且磁盤的性能和內存等相差太遠，對性能損耗很大，因此考慮到繞開磁盤，所以要換一種備份方式。

發明內容　　

　　本發明的技術任務是提供讓磁盤的讀寫性能達到更佳的狀態、可提高磁盤性能的一種RAID位圖存儲的方法。

本發明的技術任務是按以下方式實現的，在磁盤陣列中有幾個位圖就把磁盤數據相應的幾等分，每個位圖只是對應其中一等分的數據區域，與其他的數據區域無關；位圖放在所表示的數據區域的后面。

磁盤服務時間由尋道時間、旋轉延遲時間和扇區與磁盤適配器接口之間的傳輸時間組成；其中尋道時間占總時間的70%到80%左右,?因此尋道時間是關鍵對于一些IO請求，特別是寫請求，要不斷修改超級塊和位圖，由于目前這些元數據信息存放到磁盤末端，磁頭要尋道到末端，移動的距離會過大，在磁盤陣列的中間留一個元數據保留區即位圖，磁盤末端同樣截斷就可以了。

邏輯對應的位置，在實際物理地址上是處于不同的柱面，但數據對應的關系是一致的。這樣的話，對于前半部分的操作，不用把磁頭移動到磁盤的末端，移到中間的位置就可以了，減少了磁頭的移動距離，使得尋道時間減少。而對于后半部分的數據，總的移動距離保持不變。但從整個磁盤來說，對于元數據的操作，總的尋道時間相對原來會減少很多，從而能提高性能。

位圖中的一個位是表示一個區域的狀態，如果這個區域越小，就說明這個位圖越精確，那么同步過程就可以跳過更多的區域，減少了同步的過程。所以，一個位圖是比較粗粒度的劃分，如果想更精確地表現是否同步的狀態，就需要更細的劃分，也就需要更多個位圖頁面。

更多的位圖就是更細的劃分有幾個位圖就把磁盤數據幾等分，每個位圖只是對應一部分的數據區域，與其他的數據區域無關。例如，有兩個頁面的話，原來的放置方式是把兩個位圖頁面都放在底部，而新的方式是先把磁盤陣列的數據區域平均分成兩個部分，一個位圖放在所表示的數據區域的后面。同理，四個位圖的放置方式相似。依次理推，再多個頁面的時候，放置方式相同。