[發(fā)明專利]一種磁盤損壞扇區(qū)屏蔽方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210238194.X
• 申請(qǐng)日: 2012-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN102799533A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江宇視科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F12/02
• 分類號(hào): G06F12/02
• 代理公司: 北京潤(rùn)澤恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11319
• 代理人: 蘇培華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)，尤其涉及一種網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備中RAID陣列的磁盤壞道屏蔽方法及裝置。

背景技術(shù)

在網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備中，通常會(huì)使用多個(gè)磁盤構(gòu)建RAID陣列。一個(gè)RAID陣列中包括有多個(gè)磁盤。而磁盤在實(shí)際使用中具有有限的使用壽命。如果磁盤存在多個(gè)壞道（通常是指有扇區(qū)損壞的空間，比如一個(gè)條帶中的條帶塊）則可能會(huì)導(dǎo)致磁盤無法繼續(xù)使用（判斷標(biāo)準(zhǔn)有很多），磁盤會(huì)被踢出RAID陣列，RAID陣列從冗余狀態(tài)變?yōu)闊o冗余狀體。此時(shí)必須通過增加新的磁盤進(jìn)行重建變?yōu)槿哂酄顟B(tài)。當(dāng)RAID陣列中的磁盤中存在壞道時(shí)，其可能引發(fā)以下幾個(gè)問題：

問題一：數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)。

不同的冗余度的RAID陣列允許同時(shí)損壞的磁盤數(shù)不同。RAID5允許壞掉一塊磁盤，而RAID6允許同時(shí)壞掉2塊磁盤。當(dāng)RAID5陣列中有磁盤存在壞道而被陣列踢出，此時(shí)陣列降為無冗余狀態(tài)。在重建完成前如再有一塊磁盤壞掉，則此時(shí)RAID數(shù)據(jù)丟失。

問題二：硬盤容量浪費(fèi)問題。

RAID陣列允許損壞的磁盤越多，也就陣列容量浪費(fèi)也就越多。比如RAID5中有3塊磁盤，其實(shí)際只有2塊硬盤的容量提供用戶使用，另一塊是存放校驗(yàn)數(shù)據(jù)的。而RAID6中4塊磁盤組成的陣列實(shí)際也只有2塊磁盤的有效容量。如果只是因?yàn)橐稽c(diǎn)壞道而引起的磁盤被踢，則大大降低了磁盤的使用壽命。

針對(duì)上述問題，現(xiàn)有技術(shù)采用壞道扇區(qū)替換技術(shù)。其實(shí)現(xiàn)原理是這樣的：當(dāng)IO寫磁盤不成功，有壞道錯(cuò)誤返回，則將此IO進(jìn)行拆分，逐個(gè)下發(fā)寫磁盤，最后定位到壞道，將此壞道的地址進(jìn)行標(biāo)記，重新映射到一個(gè)集中的壞道替換區(qū)間，則下次讀寫此壞道時(shí)，轉(zhuǎn)到壞道替換空間，獲取需要的數(shù)據(jù)。

目前在實(shí)際應(yīng)用中普遍是每個(gè)磁盤可以允許一定數(shù)量的扇區(qū)損壞，支持對(duì)壞道扇區(qū)進(jìn)行替換。然而由于磁盤長(zhǎng)時(shí)間使用，且業(yè)務(wù)量日益增大，硬盤的損壞日趨嚴(yán)重且日益集中，按照一個(gè)一個(gè)扇區(qū)的替換無疑存在性能的較大損失且實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。比如說當(dāng)磁盤中存在10M大小的連續(xù)壞道，則要進(jìn)行20480次替換，每次替換都涉及到拆分以及搜索算法的使用。這無疑非常影響性能。進(jìn)一步來說，由于磁盤的某塊地方存在物理壞道，久而久之，會(huì)繁衍到此磁盤的周邊物理區(qū)域也壞掉，則此塊磁盤也會(huì)不久被RAID踢出，無疑磁盤的使用壽命也沒有延長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種磁盤損壞扇區(qū)屏蔽裝置，應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備上，該網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備包括RAID陣列，其中該RAID陣列包括多個(gè)物理磁盤；該裝置包括：數(shù)據(jù)寫入單元、錯(cuò)誤處理單元以及擴(kuò)容單元；其中：

數(shù)據(jù)寫入單元，用于根據(jù)預(yù)先創(chuàng)建的空間映射表中保存的映射關(guān)系將虛擬磁盤上的數(shù)據(jù)寫入到RAID陣列的一個(gè)或多條帶上，所述虛擬磁盤的虛擬空間通過空間映射表中保存的映射關(guān)系映射到RAID陣列中的一個(gè)或多個(gè)物理段的物理空間上，其中每個(gè)物理段均包括至少一個(gè)條帶；

錯(cuò)誤處理單元，用于在當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)的條帶存在損壞扇區(qū)時(shí)按照預(yù)設(shè)的存儲(chǔ)空間大小選定一個(gè)故障物理段，所述故障物理段至少包括當(dāng)前存在損壞扇區(qū)的條帶，且故障物理段所包括的存儲(chǔ)空間大小小于等于當(dāng)前條帶所在的物理段的大小；

擴(kuò)容單元，用于從RAID陣列剩余存儲(chǔ)空間中選定一個(gè)替換物理段，所述替換物理段的大小大于或等于所述故障物理段，該段擴(kuò)容單元進(jìn)一步用于將空間映射表中映射到該故障物理段的物理空間上的虛擬磁盤的虛擬空間重新映射到替換物理段上大小對(duì)應(yīng)的物理空間上。

本發(fā)明還提供一種磁盤損壞扇區(qū)屏蔽方法，應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備上，該網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備包括RAID陣列，其中該RAID陣列包括多個(gè)物理磁盤；該方法包括：

A、根據(jù)預(yù)先創(chuàng)建的空間映射表中保存的映射關(guān)系將虛擬磁盤上的數(shù)據(jù)寫入到RAID陣列的一個(gè)或多條帶上，所述虛擬磁盤的虛擬空間通過空間映射表中保存的映射關(guān)系映射到RAID陣列中的一個(gè)或多個(gè)物理段的物理空間上，其中每個(gè)物理段均包括至少一個(gè)條帶；

B、在當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)的條帶存在損壞扇區(qū)時(shí)按照預(yù)設(shè)的存儲(chǔ)空間大小選定一個(gè)故障物理段，所述故障物理段至少包括當(dāng)前存在損壞扇區(qū)的條帶，且故障物理段所包括的存儲(chǔ)空間大小小于等于當(dāng)前條帶所在的物理段的大小；

C、從RAID陣列剩余存儲(chǔ)空間中選定一個(gè)替換物理段，所述替換物理段的大小大于或等于所述故障物理段，該段擴(kuò)容單元進(jìn)一步用于將空間映射表中映射到該故障物理段的物理空間上的虛擬磁盤的虛擬空間重新映射到替換物理段上大小對(duì)應(yīng)的物理空間上。