[發(fā)明專利]一種基于存儲(chǔ)對(duì)象的數(shù)據(jù)重構(gòu)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610407691.6
• 申請(qǐng)日: 2016-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN107491263B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李琳;孫守取;易正利;劉昌;吳忠杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京憶恒創(chuàng)源科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F3/06
• 分類號(hào): G06F3/06
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11572
• 代理人: 陳變花

提供基于存儲(chǔ)對(duì)象的數(shù)據(jù)重構(gòu)方法。所提供的數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，包括，響應(yīng)于存儲(chǔ)池中的第一驅(qū)動(dòng)器故障，獲取使用了第一驅(qū)動(dòng)器提供的數(shù)據(jù)塊的存儲(chǔ)對(duì)象；從存儲(chǔ)池中獲取處于空閑狀態(tài)的第一數(shù)據(jù)塊分配給所述存儲(chǔ)對(duì)象；將所述存儲(chǔ)對(duì)象中存儲(chǔ)在第一驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到所述第一數(shù)據(jù)塊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及存儲(chǔ)系統(tǒng)，更具體地，涉及在存儲(chǔ)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器失效時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重建的方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的RAID(Redundant Arrays of Independent Disks，獨(dú)立磁盤冗余陣列)技術(shù)將多個(gè)物理驅(qū)動(dòng)器(例如，磁盤)聚合成盤組，在盤組上劃分條帶，每個(gè)條帶上通過冗余技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)提供保護(hù)。現(xiàn)有技術(shù)的RAID系統(tǒng)中，當(dāng)多個(gè)驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)或多個(gè)發(fā)生故障，會(huì)啟動(dòng)備用驅(qū)動(dòng)器，并進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)，以保持RAID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)能力以及性能。在故障驅(qū)動(dòng)器被更換后，需要再將備用驅(qū)動(dòng)器中的數(shù)據(jù)復(fù)制回新驅(qū)動(dòng)器。RAID系統(tǒng)可提供多種數(shù)據(jù)保護(hù)級(jí)別，例如，RAID5系統(tǒng)能糾正一塊驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，而RAID6系統(tǒng)能糾正兩塊驅(qū)動(dòng)器發(fā)生的故障。

參看圖8，控制器將驅(qū)動(dòng)器80、驅(qū)動(dòng)器82、驅(qū)動(dòng)器84與驅(qū)動(dòng)器86組成RAID系統(tǒng)。圖8的RAID系統(tǒng)中，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的物理存儲(chǔ)位置劃分條帶，各個(gè)驅(qū)動(dòng)器的相同物理存儲(chǔ)位置構(gòu)成提供數(shù)據(jù)保護(hù)的條帶。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器86發(fā)生故障時(shí)，將驅(qū)動(dòng)器88作為備用驅(qū)動(dòng)器，從驅(qū)動(dòng)器80、驅(qū)動(dòng)器82與驅(qū)動(dòng)器84的每個(gè)條帶中讀出數(shù)據(jù)，并重建出故障驅(qū)動(dòng)器86的對(duì)應(yīng)條帶的數(shù)據(jù)，以及將重建的數(shù)據(jù)寫入驅(qū)動(dòng)器88。這一過程中，產(chǎn)生了對(duì)驅(qū)動(dòng)器80、驅(qū)動(dòng)器82與驅(qū)動(dòng)器84完整的讀操作，以及對(duì)驅(qū)動(dòng)器88的完整的寫操作。當(dāng)用新驅(qū)動(dòng)器替換了驅(qū)動(dòng)器86后，還需要對(duì)數(shù)據(jù)再次重構(gòu)，將備用驅(qū)動(dòng)器88的數(shù)據(jù)復(fù)制到新驅(qū)動(dòng)器。在這個(gè)過程中，所有的寫操作最終都會(huì)集中在備用驅(qū)動(dòng)器88以及新驅(qū)動(dòng)器上，從而使得現(xiàn)有技術(shù)的RAID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)重構(gòu)性能被限制在單一驅(qū)動(dòng)器性能。

現(xiàn)有技術(shù)的RAID系統(tǒng)至少存在下列問題：(1)數(shù)據(jù)域和物理域是緊耦合的關(guān)系(條帶直接對(duì)應(yīng)于物理存儲(chǔ)位置)，這種緊耦合的關(guān)系將會(huì)導(dǎo)致RAID數(shù)據(jù)重構(gòu)過程非常漫長(zhǎng)，RAID系統(tǒng)數(shù)據(jù)重構(gòu)的性能無法隨著磁盤的數(shù)量線性增長(zhǎng)。并且隨著驅(qū)動(dòng)器容量的增大，數(shù)據(jù)重構(gòu)過程時(shí)間將會(huì)線性增加。

(2)由于重構(gòu)時(shí)間長(zhǎng)，重構(gòu)過程中大量的數(shù)據(jù)讀寫增加驅(qū)動(dòng)器的負(fù)擔(dān)，使得的驅(qū)動(dòng)器更容易發(fā)生故障。

(3)無法做到局部重構(gòu)，在驅(qū)動(dòng)器組中一個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，傳統(tǒng)RAID技術(shù)會(huì)對(duì)整個(gè)驅(qū)動(dòng)器的所有存儲(chǔ)空間進(jìn)行重構(gòu)操作，整驅(qū)動(dòng)器重構(gòu)會(huì)占用大量時(shí)間。

(4)無法做到根據(jù)優(yōu)先級(jí)重構(gòu)，傳統(tǒng)的重構(gòu)無法根據(jù)故障級(jí)別進(jìn)行優(yōu)先級(jí)重構(gòu)。

(5)無法做到數(shù)據(jù)感知，位于塊設(shè)備層的現(xiàn)有技術(shù)的RAID系統(tǒng)在數(shù)據(jù)布局上是固定的，并且無法知道上層應(yīng)用的數(shù)據(jù)語義，因此無法做到數(shù)據(jù)感知的重構(gòu)操作，只能通過完整驅(qū)動(dòng)器重構(gòu)的方式恢復(fù)數(shù)據(jù)。對(duì)于新型的固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD，Solid StateDrive)而言，如果采用全驅(qū)動(dòng)器重構(gòu)的方式，那么將會(huì)導(dǎo)致備用驅(qū)動(dòng)器或被替換的驅(qū)動(dòng)器被全部刷寫一遍，既導(dǎo)致性能顯著下降，又導(dǎo)致SSD的壽命受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明中，采用存儲(chǔ)資源池架構(gòu)，將驅(qū)動(dòng)器提供的所有的存儲(chǔ)資源進(jìn)行池化處理，然后通過分配器將資源動(dòng)態(tài)分配給存儲(chǔ)對(duì)象。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器盤出現(xiàn)故障時(shí)，針對(duì)存儲(chǔ)對(duì)象進(jìn)行重構(gòu)，并使存儲(chǔ)資源池中的所有驅(qū)動(dòng)器參與到數(shù)據(jù)重構(gòu)過程中，從而達(dá)到快速、靈活、高效的重構(gòu)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了根據(jù)本發(fā)明第一方面的第一基于存儲(chǔ)對(duì)象的數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，包括：響應(yīng)于存儲(chǔ)池中的第一驅(qū)動(dòng)器故障，獲取使用了第一驅(qū)動(dòng)器提供的數(shù)據(jù)塊的存儲(chǔ)對(duì)象；從存儲(chǔ)池中獲取處于空閑狀態(tài)的第一數(shù)據(jù)塊分配給所述存儲(chǔ)對(duì)象；將所述存儲(chǔ)對(duì)象中存儲(chǔ)在第一驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到所述第一數(shù)據(jù)塊。