[發明專利]磨損逆均衡方法與裝置

有效

• 申請號: 201610498832.X
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN107544747B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 劉昌;吳忠杰
• 申請（專利權）人: 北京憶恒創源科技股份有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F11/00
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 陳變花

提供了磨損逆均衡方法與裝置。在創建存儲對象中實現磨損擬均衡。所提供的創建存儲對象的方法，包括：選擇來自N個存儲設備的M個大塊；若提供M個大塊的存儲設備中的至少第一存儲設備與第二存儲設備的壽命超過第一閾值，從所述M個大塊中將來自第一存儲設備的第一大塊剔除，并選擇第二大塊來替換所述第一大塊并得到更新后的M個大塊，使得提供第二大塊的第三存儲設備的壽命與第二存儲設備的壽命的差值大于第二閾值或者提供第二大塊的第三存儲設備的壽命不超過第一閾值；以及利用更新后的M個大塊創建存儲對象。

技術領域

本發明涉及存儲系統，更具體地，涉及在存儲系統中對壽命有限的驅動器實施磨損逆均衡的方法與系統。

背景技術

現有的RAID(Redundant Arrays of Independent Disks，獨立磁盤冗余陣列)技術將多個物理驅動器(例如，磁盤)聚合成盤組，在盤組上劃分條帶，每個條帶上通過冗余技術對數據提供保護。現有技術的RAID系統中，當多個驅動器中的一個或多個發生故障，會啟動備用驅動器，并進行數據重構，以保持RAID系統的數據保護能力以及性能。在故障驅動器被更換后，需要再將備用驅動器中的數據復制回新驅動器。RAID系統可提供多種數據保護級別。常用的RAID級別有RAID0、RAID1、RAID5、RAID6。不同的RAID算法能夠容忍壞盤的數量不同。例如，RAID5系統能糾正一塊驅動器發生故障，而RAID6系統能糾正兩塊驅動器發生的故障。

傳統RAID技術解決了數據保護的問題，但帶來的問題是重構數據的速度較慢。因為重構數據的過程很可能是從其他所有的盤上讀出數據，計算出恢復數據后寫到一塊新的驅動器上，因此新驅動器就會成為數據恢復過程的性能瓶頸。為了解決這一問題，并且對存儲資源實現更為靈活有效的管理，提出把存儲資源管理和數據保護劃分的思路。即先把驅動器上的存儲資源切分成小的存儲單位，然后將不同驅動器上的存儲單位用一定算法組織成更小但是更靈活的RAID組。由此當一個物理驅動器發生損壞時，重構出來的數據就有可能寫到其他不同的驅動器上，從而避免了單驅動器造成的性能瓶頸。

RAID組技術實現了資源的按需分配，提高了存儲的利用效率。每一個RAID組的組成單元不再是整個驅動器，而只是驅動器上的一部分存儲資源。RAID組也不是靜態創建好的，而是按需分配的。

RAID組技術中需要考慮合理使用驅動器的存儲資源，避免對一塊或幾塊驅動器過度磨損，造成這些驅動器首先達到寫壽命。由此產生了全局資源磨損均衡技術，實質是分配存儲資源時通過考慮存儲盤的空閑容量間接考慮了驅動器的壽命，以達到所有驅動器的壽命都比較均衡，不會出現少數驅動器被首先寫到壽命結束的情況。有多種方式表征驅動器的壽命，例如，對于固態驅動器，以其閃存所經歷的擦寫次數(Program Erase Cycles)或固態驅動器的數據寫入量作為壽命的標志，還可以將其閃存響應讀、寫和或擦除操作的時間作為壽命的度量。

發明內容

發明人意識到，RAID系統中如果始終保證所有驅動器的磨損均衡并不是總是有益的。因為這意味著所有的驅動器壽命是同步變老的，也就意味著會同時到達盡頭。對RAID系統來說可能會出現同一時間或者很短的時間內多塊或所有驅動器集體壞掉的情況。任何的RAID系統容忍的壞盤數量都是有一定限制的，這種情況對任何一種RAID系統來說都是災難性的。

因此磨損均衡適用于所有驅動器的壽命都還未達到即將結束時，如果所有驅動器都處于青年或者中年時期(生命周期的前期)，此時平衡所有驅動器的磨損情況有利于驅動器的使用壽命與RAID系統的可靠性。但是當所有或者有多塊驅動器都處于老年時期時，再繼續使用磨損均衡策略將引入高的故障率。

本發明的目的是避免全局磨損均衡導致所有驅動器一起損壞的情況發生。達到當有驅動器因為壽命耗盡發生損壞時，對受影響的RAID組來說，故障驅動器個數都在其RAID保護級別能夠容忍的范圍之內，從而避免數據丟失。