[發明專利]一種RAID0的容量擴展方法

在審

• 申請號: 201611029547.X
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN107340972A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 謝平
• 申請（專利權）人: 青海師范大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 西寧工道知識產權代理事務所(普通合伙)63102
• 代理人: 沈耀忠

技術領域

本發明屬于計算機網絡與計算機存儲領域，更具體地涉及一種RAID0的容量擴展方法。

背景技術

隨著信息技術和網絡技術在各行各業的深度融合發展，企業數據中心正面臨海量數據存儲的需求，以及更大計算能力的需要。冗余磁盤陣列（簡稱，RAID）提供了更大的存儲容量和更高的I/O性能，為了應對數據中心對存儲容量及I/O性能的更高需求，擴展現有RAID編碼的存儲系統是一種有效的途徑。針對不同的RAID編碼存儲系統的容量擴展時，需要重新布局存儲系統的數據塊，例如，當新磁盤加入原有磁盤陣列后，在新的磁盤陣列中需要重新循環布局RAID陣列中的邏輯數據塊。

然而，現有針對RAID編碼存儲系統的容量擴展方法存在以下問題：擴容后數據塊的不均勻布局、數據遷移量大和地址查詢慢等問題，本發明公開了一種RAID0的容量擴展方法。

發明內容

針對上述技術問題本發明提供了一種RAID0的容量擴展方法，該方法在RAID0的擴容過程之后，能夠實現數據塊的均勻布局，最小化數據的遷移量，并實現了快速的地址映射等功能。本發明是通過以下技術方案實現的。

一種RAID0的容量擴展方法，包括以下步驟：

第一步：初始化存儲系統，獲取現有磁盤陣列保留區域與遷移區域用戶數據行數的比例： QUOTE，以及現有磁盤陣列大小 QUOTE 等參數；

第二步：監測存儲系統容量變化情況，并獲取用戶數據量以及現有存儲系統剩余空閑容量；

第三步：是否需要擴容，如果用戶數據量占現有存儲系統總容量的90%，即此時達到擴容條件的臨界值，則執行下一步驟實施擴容；否則返回第二步繼續監測存儲系統容量變化情況；

第四步：根據公式1計算擴容所需新增加的磁盤總數 QUOTE ，根據第一步獲取的現有磁盤陣列大小 QUOTE 和保留區域與遷移區域的比例 QUOTE 等參數，通過如下公式1計算得到此次擴容所需裝載的新磁盤總數 QUOTE ；

第五步：裝載新加入的磁盤，根據擴容所需裝載的磁盤總數 QUOTE ，逐一加載新磁盤；

第六步：新磁盤是否已裝載完畢，則執行下一步驟；否則返回第五步繼續加載新磁盤以實現容量擴展；

第七步：確定遷移數據范圍，根據公式2計算待遷移數據塊的新地址，根據擴容前保留區域與遷移區域數據行比例 QUOTE ，以及擴容前的磁盤數 QUOTE ，確定待遷移數據塊的范圍，并根據如下公式2計算待遷移數據塊的新地址；

第八步：根據確定的待遷移數據塊新地址，實現數據塊的遷移；

第九步：遷移是否完成，如果待遷移區域數據塊都已完成遷移，則執行下一步驟，否則返回第八步；

第十步：根據如下公式3計算裝填數據塊的新地址，并按此新地址實現數據塊的逐一裝填；

第十一步：存儲系統生命周期是否結束，如果存儲系統生命周期結束，則擴容監測程序完成，否則返回第一步，繼續監測并實現存儲系統的容量擴展。

本發明公開了一種RAID0的容量擴展方法，其基本原理如圖2所示整個擴容過程分為數據的劃分、數據的遷移和數據的裝填三個過程。用戶邏輯數據塊分布于磁盤陣列的物理地址 QUOTE 中，其中為邏輯數據塊所在磁盤列上的偏移地址，為邏輯數據塊所在磁盤行上的偏移地址。例如，在圖2(a)中邏輯塊5的物理地址是（2,1）。

數據的劃分過程：首先需要確定存儲系統是否達到擴容臨界條件（即，用戶數據量達到90%的存儲容量），如果用戶數據量達到臨界條件，則啟動數據擴容方案，并獲取現有磁盤陣列大小及保留區域和遷移區域的用戶數據行數比例 QUOTE 。

數據的遷移過程：如圖2（b）所示，假定第次擴容前磁盤數（舊磁盤數）為 QUOTE ，第次擴容裝入的磁盤數為 QUOTE （新磁盤數），第次擴容后磁盤數為 QUOTE ，因此，，根據用戶數據保留區域與遷移區域的比例，可知：，因此可以得出：，由于為滿足第次擴容所需加入的最小磁盤個數，則為介于公式1區間的一個整數，則有：

（公式1）

因此根據公式1，可以得到第次擴容時，需加入的新磁盤數。根據保留區域與遷移區域的比例，可知待遷移的數據塊k的范圍為：，則被遷移邏輯塊的新地址磁盤列號及邏輯塊在行上的偏移地址表示為公式2，例如，在圖2(a)中邏輯塊9位于物理地址（0,3），其中f為0,s為3。

（公式2）