[發明專利]在動態變化的存儲介質上分散存儲數據及恢復方法

有效

• 申請號: 201210284546.5
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN102799543A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 黃旭濤;李家川
• 申請（專利權）人: 杭州極云網絡技術有限公司
• 主分類號: G06F12/16
• 分類號: G06F12/16
• 代理公司: 杭州裕陽專利事務所(普通合伙) 33221
• 代理人: 江助菊

技術領域

本發明涉及在動態變化的存儲介質上分散存儲數據及恢復方法。

背景技術

數據的安全存儲是一項非常重要的工作，特別對于一些特殊行業，對數據存儲的安全性、可靠性、穩定性甚至超過對于功能性的要求，甚至要求對損壞的數據能在最短時間內得以恢復，以實現數據的及時讀取，保證計算機系統執行的工作不被中斷。比如用于電視臺視頻服務器的存儲設備，要求保障存儲的節目數據安全可靠，即使數據損壞，也能即時恢復，尤其是在節目播放過程中，如果所播放節目的數據損壞，要求能在不中斷所播放節目的前提下恢復數據，不得影響節目的正常播放。這對數據存儲的安全性和即時恢復性提出了很高的要求。

目前，為了實現數據的安全存儲，采用包括:通過采用高性能的存儲設備保障數據不被損壞，但是這類設備成本較高，而且也存在被損壞的可能;采用數據備份技術，實現在數據或存儲數據的存儲設備被損壞后能恢復原有數據。

公知的數據備份技術主要包括:

利用數據壓縮技術，把需要備份的數據壓縮生成備份文件存儲到其他存儲器，當數據損壞后，通過備份文件恢復原有數據。這種技術的優點在于可以降低備份文件對存儲設備的占用量，有利于存儲空間的充分利用，但是這種方式在建立備份和數據恢復時采用統一服務器，而服務器單獨處理這些任務，都需要大量的時間和費用，而且在數據恢復過程中無法提取該數據供系統使用，無法實現不中斷數據使用和數據恢復。

現在網絡數據存儲多以中心存儲為主，在用于大數量和海量用戶時，存在以下問題：

a)依賴于中心節點的帶寬，隨著使用人群增加和數據量的增加必然要不斷加大帶寬和存儲方面的投資，同時增加其他方面的投資如電力等等。

b)數據的存儲依賴于中心節點的，如果中心節點失效，則所有服務失效。

RAID技術(Redundant?Array?of?Inexpensive?Disks)的縮寫，中文簡稱為廉價磁盤冗余陣列)提供了一系列較為成熟的數據安全存儲技術，該技術通過專用的硬件設備RAID控制器，比如RAID卡、帶有RAID芯片的主板或者SCSI控制器等，將多個轉速、容量、規格完全相同的磁盤連接到計算機組成磁盤陣列，進行數據的安全存儲。具體技術包括RAID?0(Disk?Striping,數據條帶化技術)、RAID1(Disk?Mirroring，硬盤鏡像技術)、RAID?3至RAID?6(數據冗余技術)，RAID技術作為數據安全保證手段獲得了極大成功，廣泛應用到了各個數據存儲領域。其中:RAID?0技術把擬存儲的文件分成多個數據塊，順次存入硬盤陣列中的全部硬盤，讀取數據時同時從各個硬盤中讀取各個數據塊，組合成文件，無法實現數據的安全存儲，但是它能提高從存儲設備中讀取數據的效率。

RAID?1用一個RAID控制器帶至少兩個互為鏡像的硬盤。數據同時寫入兩個硬盤的相同位置，兩個硬盤上的數據完全相同，因此一個硬盤故障時，另一個硬盤可提供數據，通過替換損壞的硬盤，系統自動從另一個硬盤取出所有數據，存儲到新的硬盤上，形成新的鏡像。這種方式能很好地保障存儲數據的安全，即使在數據讀取過程中，所述數據的硬盤損壞，也能即時從另一個硬盤讀取數據，不會中斷數據的讀取。

RAID?3至RAID?6技術是通過在將同一文件的數據分成多個文件數據塊分散存儲到不同硬盤、通過奇偶碼模式的數據冗余技術生成校驗信息，存儲到一個專作奇偶校驗用的硬盤，或者分散存儲在硬盤陣列的全部硬盤中來提高數據的安全性。如果一塊硬盤損壞，更換新硬盤后，可通過Rebuild(重建)從其他未損壞硬盤中提取數據，通過對應的數據校驗信息進行運算實現數據恢復。這類RAID技術的優點在于，冗余信息僅僅是校驗信息，冗余小，對存儲設備的利用率高，安全性較強;而且由于采用了數據塊分散存儲的模式，在讀取數據時可以同時讀取各數據塊，有較高的讀取效率。

但是RAID技術也存在很明顯的不足:其一、需要增加昂貴的硬件RAID和使用相同的硬盤，其控制性才能基本滿足讀寫要求，需增加額外的成本;其二、RAID存儲可擴展性差，RAID的硬盤捆綁使用模式，增減硬盤容量都變的很困難;其三、如果硬盤陣列中的硬盤損壞，沒有及時更換新磁盤，此時數據存儲安全性無法得到保障;其四、只能用于多個硬盤，而不能用于多個服務器。