[發明專利]磁盤陣列三級恢復系統設計方法

無效

• 申請號: 201210411632.8
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN103064753A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 陳宗勇;唐遠琳
• 申請（專利權）人: 浪潮電子信息產業股份有限公司
• 主分類號: G06F11/07
• 分類號: G06F11/07;G06F3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到磁盤陣列數據恢復領域，具體地說是磁盤陣列三級恢復系統設計方法。

背景技術

存儲在企業單位占據至關重要的位置。磁盤冗余陣列RAID作為一種高可靠性和高性能的存儲方式被廣泛使用。RAID可以通過磁盤陣列RAID內單個成員磁盤出現故障時，由RAID編碼方式利用冗余磁盤重構出錯的系統，但這一過程會因額外的磁盤讀寫和計算而影響系統正常請求的性能。隨著單個磁盤容量增大，系統的恢復時間也會增長，進而增加出現第2個磁盤出錯的概率。縮短重構時間是一種有效降低重構對磁盤陣列性能影響、提高系統可靠性的方式。

目前針對磁盤陣列內部磁盤損壞帶來的數據丟失問題，只有重構這種處理方式，而磁盤陣列重構時耗時長，重構過程磁盤陣列性能、可靠性受到嚴重影響，因而提出新的磁盤陣列恢復系統設計非常有必要。

發明內容

本發明針對現有磁盤陣列重構技術的不足之處，提出一種磁盤陣列三級恢復系統設計方法,系統設計采用3層恢復結構，可快速恢復RAID，減少RAID重構的次數，提高了RAID系統的可靠性。

本發明的目的是按以下方式實現的：系統在Linux內核態實現磁盤陣列的3級恢復結構：分別是壞扇區重映射、盤間數據遷移和RAID重構，系統包括6個模塊:Cache模塊、壞扇區重映射模塊、盤間數據遷移模塊、RAID重構模塊、I/O調度模塊和全局配置模塊；其中：

1）壞扇區重映射模塊，用于處理因介質錯誤而失敗的請求，將錯誤扇區的數據通過RAID算法計算出，然后重定向到保留區域并修改扇區映射表；當下次請求到達時，通過查找扇區映射表即可獲得正確數據；

2）盤間數據遷移模塊，如果磁盤扇區錯誤數超過了設定的閾值，則預示磁盤的健康度在降低，此時系統需要將故障磁盤的數據全部遷移到備用磁盤上，盤間數據遷移模塊盤間數據遷移模塊用于磁盤間的數據遷移，在數據遷移時，一個后臺數據遷移線程將被啟動，該線程會讀取源盤的數據寫入到目標盤中，在遷移的過程中如果有用戶寫請求到達，數據會被同時寫入源盤和目標盤，遷移的過程中優先處理用戶請求，從而保證遷移時的用戶訪問性能，由于數據遷移是簡單的拷貝操作，速度較快，重構則要根據其他數據盤上的數據計算得到所需要的數據，然后寫進備份盤，讀磁盤和計算量都比較大，速度較慢，因此盤間數據遷移相比RAID重構能更快恢復系統；

RAID重構模塊，是基于RAID算法的重構，利用磁盤的分布結構和數據的編碼方式進行數據的重構，防止因多種類型的磁盤失效間題而導致的數據丟失，保證了系統的可靠性和性能，在RAID重構模式下的重構利用了Cache策略和隊列調度方法，能夠提高系統重構的速度和系統的可靠性；

Cache模塊，按條帶處理到達的請求，Cache算法使用LRU算法；

RAID模塊，分為一個公共管理子模塊和多個不同的RAID算法子模塊，公共管理子模塊負責與上下層的接口及一些與算法無關的公共代碼，算法子模塊實現具體的RAID算法，RAID重構在算法子模塊實現；

I/O調度模塊，采用多優先級調度策略；

全局配置模塊，實現對整個陣列控制器系統的全局配置管理和初始化；

具體設計實現過程如下：

系統通過ISCSI?Enterprise?Target對外提供存儲服務，客戶機通過iSCSI啟動器與RAID重構模塊的iSCSI目標器相連接，用戶請求經過RAID重構模塊系統的iSCSI目標器處理后發到Cache模塊中，Cache模塊按條帶處理到達的請求，?Cache不命中的請求將發往RAID模塊，然后RAID模塊根據RAID算法將上層請求分解為成員磁盤的請求，并將這些請求發往盤間數據遷移模塊，請求到達盤間數據遷移模塊后檢查是否有盤間遷移，當有盤間遷移時，則把寫請求發往源盤和目標盤；請求經過盤間數據遷移模塊后再發往壞扇區重映射模塊,?壞扇區重映射模塊檢查是否需要進行扇區映射，最后壞扇區重映射模塊把請求發往I/O調度模塊，I/O調度模塊采用多優先級調度策略，重構請求設置較低的優先級；全局配置模塊實現在該過程中對整個陣列控制器系統的全局配置管理和初始化。

?所述的磁盤陣列三級恢復系統設計方法，壞扇區重映射模塊建立保留扇區的算法如下：

Step?1將用戶請求發往指定扇區；

Step2當請求返回失敗時，則執行下一步，否則，執行Step7；

Step3當為讀請求時，則根據請求LBA利用保留扇區中數據服務該請求；當為寫請求時，則執行Step6；?