[發明專利]用于獨立磁盤冗余陣列(RAID)系統的文件服務器

有效

• 申請號: 201210284451.3
• 申請日: 2007-07-17
• 公開（公告）號: CN102880525A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 潘塔斯·蘇塔迪嘉
• 申請（專利權）人: 馬維爾國際貿易有限公司
• 主分類號: G06F11/10
• 分類號: G06F11/10
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 李曉冬

本申請是申請日為2007年7月17日、申請人為馬維爾國際貿易有限公司、題為“用于獨立磁盤冗余陣列(RAID)系統的文件服務器”的發明專利申請No.200780035418.4的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請要求2006年7月24日遞交的美國臨時申請第60/820,180號、2007年3月15日遞交的美國申請第11/724,549號、2006年11月1日遞交的美國申請第11/591,325號的優先權。上述申請的所有公開內容通過引用被結合于此。

技術領域

本發明涉及獨立磁盤冗余陣列(RAID)系統。

背景技術

在此提供的背景技術描述是為了一般地呈現本發明的背景。到本背景技術部分所描述的程度的、目前所提名的發明人的工作，以及另一方面在遞交時不能作為現有技術的該描述的多個方面，既沒有明確地也沒有隱含地被承認是與本發明相對的現有技術。

獨立磁盤冗余陣列(RAID)系統將數據冗余地存儲在多個硬盤上。在某些RAID級別中，數據塊被分割并被存儲在不同的磁盤上，這縮短了數據存儲和取回的等待時間。多個磁盤還趨向于增大平均無故障時間(MTBF)并且增強容錯性。

RAID系統類似于如單個邏輯硬盤驅動器那樣的訪問或主機設備。RAID系統可以采用硬盤分條(striping)，這涉及將每個驅動器的存儲空間分割為單元。單元的大小將根據應用在從扇區(512字節)到至多若干兆字節的范圍內變化。所有磁盤的分條通常是交錯的并且是順序編址的。

除了非冗余陣列(RAID-0)外，還有多種類型的RAID系統。在RAID-0中，采用分條然而沒有數據冗余。其提供最佳的性能然而沒有容錯性。在RAID-1中，使用磁盤鏡像而非分條并且至少需要兩個驅動器來在存儲數據期間實現復制。因為可以同時讀取任一個磁盤，所以讀性能得到改善。寫性能與單個磁盤存儲相同。RAID-1在多用戶系統中提供最佳的性能以及最佳的容錯性。

在RAID-2中，使用跨磁盤的分條。某些磁盤存儲錯誤檢查和糾正(ECC)信息。在RAID-3中，使用分條并且一個驅動器專用于存儲奇偶校驗信息。嵌入的錯誤檢查(ECC)信息用于檢查錯誤。通過計算記錄在其他驅動器上的信息的異或(XOR)來完成數據恢復。因為I/O操作同時尋址所有的驅動器，所以RAID-3不能夠使I/O交疊(overlap)。因此，RAID-3最適用于具有長記錄應用的單用戶系統。

在RAID-4中，使用大分條。可以從任一單個驅動器中讀取記錄。這允許針對讀操作使I/O交疊。因為寫操作更新奇偶校驗驅動器，所以不能夠使I/O交疊。在RAID-5中，使用旋轉奇偶陣列(rotating?parity?array)，這解決了RAID-4的寫限制。因此，讀和寫操作可以是交疊的。RAID-5存儲奇偶校驗信息然而并不使用冗余數據。然而，奇偶校驗信息可以用于重構數據。RAID-5至少需要三個并且一般是五個用于該陣列的磁盤。RAID-5最適用于性能不是很關鍵的或者執行較少寫操作的多用戶系統。

除了使用在不同驅動器上分布的第二奇偶校驗方案外，RAID-6與RAID-5類似。RAID-6提供高容錯性以及高驅動故障耐受性。在RAID-7中，使用實時的嵌入式操作系統和控制器。RAID-7使用經由高速總線的高速緩存以及獨立計算機的其他特性。

RAID-10組合RAID-0和RAID-1。存在兩種子類型：在RAID-0+1中，數據被組織為多個磁盤上的分條，然后產生分條化的磁盤組的鏡像；而在RAID-1+0中，產生數據的鏡像然后鏡像被分條化。

在RAID-50(或RAID-5+0)中，使用一系列RAID-5的組。這些組被以RAID-0的方式分條化從而改善RAID-5的性能而不減弱數據保護。在RAID-53(或RAID-5+3)中，(RAID-0類型中的)分條被用于RAID-3的虛擬磁盤塊。這提供了比RAID-3更高的性能然而花費了更高成本。

當主機設備發送要存儲的數據塊時，針對所選RAID方法來執行RAID處理。RAID處理可以包括所選RAID級別的冗余和恢復處理(例如錯誤檢查和糾正(ECC))和/或其他處理。