[發明專利]一種加速磁盤陣列重建的方法及系統

在審

• 申請號: 201910325384.7
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110187830A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 張強;賈思懿;王凱;劉振軍;董歡慶;許魯
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

本發明提出了一種加速磁盤陣列重建的方法及系統，包括：在緩存中建立磁盤陣列的有效數據位圖，有效數據位圖用于記錄磁盤陣列邏輯地址空間中存有數據的數據塊的有效位圖信息；接收寫請求，得到寫請求中待寫入數據所屬的條帶，并根據條帶所在數據塊的位圖信息更新有效數據位圖；根據磁盤陣列當前的數據冗余方式，將待寫入數據下發至磁盤陣列的底層磁盤；當磁盤陣列中出現失效的成員磁盤時，通過有效數據位圖讀取失效的成員磁盤中存有數據的數據塊的待恢復位圖信息，并得到待恢復位圖信息對應的待恢復條帶，根據數據冗余方式恢復重建待恢復條帶。本發明能減少RAID系統重建過程需恢復的數據量，從而降低RAID重建過程耗時，進一步提升了系統的可靠性。

技術領域

本發明涉及計算機存儲領域，特別涉及一種加速磁盤陣列重建的方法及系統。

背景技術

RAID(獨立冗余磁盤陣列)技術是一種提供增強冗余、容量和存儲性能的存儲方法，有著較強的可管理性、可靠性和可用性，通過冗余計算，RAID技術能夠在滿足可靠性要求的前提下降低系統的容量開銷，RAID技術作為基礎存儲技術之一，在過去二十余年中有效地保障了用戶數據的可靠性，然而，隨著磁盤容量的增加，傳統RAID重建過程的時間變長，導致此過程中系統性能和可靠性的降低。

對于RAID存儲系統而言，當RAID中出現失效的成員磁盤時，系統會利用正常成員磁盤中的數據以直接拷貝(RAID1)或間接重構(RAID2、RAID3、RAID4、RAID5)等方式恢復出失效磁盤中的數據，從而保證RAID的正常運行，然而，在系統進行數據重建期間，整個RAID處于無保護的狀態，此時，如果RAID中出現其他成員磁盤失效或者出現不可恢復的讀錯誤，那么整個RAID中的數據將全部丟失，由此可見，RAID存儲系統的可靠性與數據重建時間成反比；數據重建時間越短，RAID存儲系統的可靠性越高；反之，數據重建時間越長，RAID存儲系統的可靠性越低，RAID存儲系統的數據重建時間取決于成員磁盤的容量：容量越大，數據重建時間越長。

影響RAID數據重建時間的因素有三個：一是校驗碼的計算速度；二是需要恢復的數據量；三是恢復操作的并發度。校驗碼的計算速度越快、需要恢復的數據量越小、數據恢復操作的并發度越高，數據重建的時間就越短，三個因素中，“減少需要恢復的數據量”的優化空間最大，對于傳統RAID而言，當出現失效磁盤時，RAID需要恢復失效磁盤中的所有數據，即使其中某些數據對上層應用而言完全沒有意義，如果RAID在重建過程中，能夠忽略這些沒有意義的數據，而僅僅恢復那些對上層應用真正有意義的數據，那么RAID的數據重建時間將大幅度降低。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明提出有效數據bitmap概念并應用于RAID系統，以減少RAID重建過程中恢復的數據量，實現加速磁盤陣列重建的目的。

具體來說本發明公開了一種加速磁盤陣列重建的方法，其中包括：

步驟1、在緩存中建立磁盤陣列的有效數據位圖，該有效數據位圖用于記錄該磁盤陣列邏輯地址空間中存有數據的數據塊的有效位圖信息；

步驟2、接收寫請求，得到該寫請求中待寫入數據所屬的條帶，并根據該條帶所在數據塊的位圖信息更新該有效數據位圖；

步驟3、根據該磁盤陣列當前的數據冗余方式，將該待寫入數據下發至該磁盤陣列的底層磁盤；

步驟4、當該磁盤陣列中出現失效的成員磁盤時，通過該有效數據位圖讀取該失效的成員磁盤中存有數據的數據塊的待恢復位圖信息，并得到該待恢復位圖信息對應的待恢復條帶，根據該數據冗余方式恢復重建該待恢復條帶。

所述的加速磁盤陣列重建的方法，其中步驟3中該數據冗余方式為糾刪碼冗余，該步驟3包括：得到該待寫入數據的校驗信息，將該待寫入數據和該校驗信息下發至該磁盤陣列的底層磁盤。

所述的加速磁盤陣列重建的方法，其中該步驟4包括：利用正常成員磁盤中的數據以直接拷貝或間接重構的方式恢復重建該失效的成員磁盤中的數據。