[發(fā)明專利]一種可動態(tài)異步調整RAID級別的存儲方法及存儲系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104267913B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 張宇
• 申請（專利權）人: 北京北亞宸星科技有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/02
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所11337
• 代理人: 席小東

技術領域

本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)存儲技術領域，具體涉及一種可動態(tài)異步調整RAID級別的存儲方法及存儲系統(tǒng)。

背景技術

RAID(Redundant Arrays of Independent Disks，獨立磁盤冗余陣列)技術已廣泛應用于數(shù)據(jù)存儲的各種場合，RAID技術分為幾種不同的級別，可以分別提供不同的速度、安全性和性價比。根據(jù)實際情況選擇適當?shù)腞AID級別可以滿足用戶對存儲系統(tǒng)可用性、性能和容量的要求。

常用的RAID級別包括以下幾種：RAID0、RAID4和RAID5等。

其中，RAID 0采用條帶技術，對于由多個物理磁盤組成的磁盤陣列，將每一個物理磁盤進行分割處理，由此得到多個磁盤塊；然后，將不同物理磁盤的磁盤塊組成一個條帶；在數(shù)據(jù)存儲過程中，首先將連續(xù)的數(shù)據(jù)按磁盤陣列中的物理磁盤的數(shù)量進行分段，得到相同大小的數(shù)據(jù)塊，再以條帶為單位，將各個數(shù)據(jù)塊并行同時寫入到陣列中的不同條帶的不同磁盤塊上，由于可以對數(shù)據(jù)進行并行讀/寫，具有數(shù)據(jù)訪問速度快的優(yōu)點；但是，由于RAID 0不具有冗余能力，至少需要兩個物理磁盤，只要其中一個物理磁盤出現(xiàn)損壞，則會導致整個磁盤陣列所保存的所有數(shù)據(jù)均不可用。

RAID 4也同樣采用條帶技術，其選取一塊物理磁盤專門用于存儲校驗數(shù)據(jù)，稱為校驗盤；數(shù)據(jù)則分段存儲在其他物理磁盤中。同一條帶上，其他數(shù)據(jù)的改變均要修改校驗數(shù)據(jù)。因此，當某一塊物理磁盤出現(xiàn)損壞時，只需要將損壞物理磁盤更換為新的物理磁盤，然后再根據(jù)校驗盤的校驗數(shù)據(jù)，在新物理磁盤中重建損壞盤上的數(shù)據(jù)即可。利用單獨的校驗盤保護數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)冗余存儲能力，從而提高了數(shù)據(jù)存儲的安全性。

RAID 5與RAID4區(qū)別在于，RAID 5不是以單獨的物理磁盤作為校驗盤，而是將校驗數(shù)據(jù)交互存儲于各個物理磁盤上。因此，IO性能更加均衡，吞吐量及磁盤壽命均可最佳配置。相同之處在于，任何一個物理磁盤損壞，均不影響有效數(shù)據(jù)，缺失的數(shù)據(jù)可通過同一條帶上的其他數(shù)據(jù)塊生成出來。

對于RAID 4、RAID 5等具有校驗位的存儲系統(tǒng)，主要采用存儲數(shù)據(jù)和校驗數(shù)據(jù)同步存儲結構，即：對于一個條帶，只有將校驗數(shù)據(jù)寫完，才能認為這個條帶被寫完，該種存儲結構的優(yōu)點為：在突發(fā)性斷電等災難發(fā)生時，可以保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，同時控制器設計較為簡單。但隨著云存儲和集中化存儲的大規(guī)模應用，由若干組單一RAID組成的存儲結構常常會因為一組RAID故障導致大面積應用癱瘓，放大了數(shù)據(jù)風險，這時，簡單地增加冗余磁盤的數(shù)量，或者性能急劇下降，或者空間浪費驚人。所以，需要在空間利用率和存取性能上找到最佳點，如何在不影響數(shù)據(jù)存取速度的前提下，利用好存儲的空閑IO和空閑空間，從而提升安全級別，是當下存儲產(chǎn)品需要解決的關鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明提供一種可動態(tài)異步調整RAID級別的存儲方法及存儲系統(tǒng)，可有效解決上述問題。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

本發(fā)明還提供一種可動態(tài)異步調整RAID級別的存儲方法，包括以下步驟：

S1，對于由多個物理磁盤組成的磁盤陣列，將每一個物理磁盤進行分割處理，由此得到多個磁盤塊；

對每一個所述磁盤塊進行編號，該編號由物理磁盤號PN和磁盤塊號BN聯(lián)合組成，記為PN:BN；

然后，定義存儲池，所述存儲池具有磁盤塊分配表和塊條帶冗余度標識表；其中，所述塊條帶冗余度標識表用于記錄每個塊條帶的冗余度；

將所有的已編號后的磁盤塊存入已定義的所述存儲池中；

S2，在所述存儲池中定義由n行m列個磁盤塊組成的虛擬磁盤，每一行的所有磁盤塊形成一個磁盤塊條帶，簡稱為塊條帶；并約定所述塊條帶符合如下2個條件：

條件1、每個塊條帶中，具有相同物理磁盤號PN的磁盤塊僅允許出現(xiàn)一次；

條件2、每個塊條帶具有的磁盤塊數(shù)量需滿足在創(chuàng)建所述虛擬磁盤時所設定的最少磁盤塊數(shù)量；

另外，在創(chuàng)建所述虛擬磁盤時，定義或默認定義所述虛擬磁盤的數(shù)據(jù)冗余級別，該數(shù)據(jù)冗余級別由如下4個參數(shù)決定：

a、每個塊條帶中的存儲真正數(shù)據(jù)的磁盤塊數(shù)量：m-h；其中，將存儲真正數(shù)據(jù)的磁盤塊簡稱為數(shù)據(jù)塊；

b、每個塊條帶中的存儲校驗值的磁盤塊數(shù)量：h；其中，將存儲校驗值的磁盤塊簡稱為校驗塊；

c、每個塊條帶中允許增強的校驗塊數(shù)量：M；

d、虛擬磁盤安全級別：Vs；

S3，設按自上而下順序共有n個原始塊條帶，分別記為：原始塊條帶1、原始塊條帶2…原始塊條帶n；