[發明專利]一種基于N-Code的RAID6磁盤陣列擴容方法及數據填充方法

有效

• 申請號: 202110288850.6
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112799604B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 劉靖宇;李蕭言;牛秋霞;李浩鵬;顏鈺瑩;曹興旺;武優西
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

本發明公開了一種基于N?Code的RAID6磁盤陣列擴容方法及數據填充方法。該擴容方法包括：在磁盤陣列中添加新磁盤、調整編碼陣列。經過所述擴容方法擴容后的磁盤陣列的數據填充方法：若新數據寫入到未經過擴容的編碼陣列，則按照N?Code編碼的規則并行寫入到各磁盤的空白塊中，否則新數據按照空對角校驗鏈或空校驗鏈寫入；更新校驗值時只更新寫入數據校驗鏈直接涉及的校驗值，提供數據保護的同時保持了N?Code原有的并行度；待系統空閑時，將新數據所屬的另一條校驗鏈中的校驗值更新，恢復為完整的RAID6系統。本發明根據擴容閾值動態選擇邏輯條帶拼接方法，并提出一種適用于中心對稱布局N?Code的RAID6編碼條帶拼接方法，最大限度提高擴容效率。

技術領域

本發明屬于計算機存儲領域，具體是一種基于N-Code的RAID6磁盤陣列擴容方法及數據填充方法。

背景技術

大數據時代的深入對數據中心的存儲能力和I/O帶寬提出了更高的要求。RAID存儲架構常應用于集群和大型存儲系統，具有低成本、高可靠性、易擴展的存儲特性，因此在現有RAID存儲系統的基礎上進行擴容就成為一種行之有效的解決方案。擴容即向已有磁盤陣列中添加新磁盤，但是增加磁盤個數會改變現有編碼陣列的規格，因此需要重新調整編碼陣列。RAID系統擴容時，為了使新磁盤陣列負載均衡需要遷移一定的舊數據到新磁盤。數據遷移會造成額外的磁盤I/O和校驗值修改，高效的RAID擴容方案應具備數據遷移量少、擴容開銷低、負載均衡等特點。

現有兩種擴容策略，分別是優化數據遷移過程和減少數據遷移量，均未考慮到磁盤剩余容量對擴容的影響。國內外研究主要集中在對RAID0、RAID4、RAID5的擴容上，因為它們具有相對統一的布局。RAID6采用雙奇偶校驗，使磁盤陣列在充分利用存儲空間的基礎上，提高了RAID的容錯能力，被廣泛部署在現代存儲集群和數據中心。隨著多盤故障的可能性增加，設計針對RAID6的擴容方案更具有研究意義。但是RAID6多為陣列碼，且分為水平編碼和垂直編碼，使數據存儲可靠性、一致性得到保證的同時，導致擴容方案設計的復雜性與不統一性。若將針對RAID0、RAID4、RAID5設計的擴容方案直接應用于RAID6會造成巨大的擴容開銷，所以許多研究根據某一種RAID6系統設計了具有針對性的擴容方案，目前的方案雖然減少了數據遷移量和擴容時間，但忽視了擴容后存儲系統的性能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種基于N-Code的RAID6磁盤陣列擴容方法及數據填充方法。

本發明解決所述技術問題的技術方案是，提供一種基于N-Code的RAID6磁盤陣列擴容方法，其特征在于，該擴容方法包括以下步驟：

第一步、在磁盤陣列中添加新磁盤：

基于N-Code的RAID6磁盤陣列中，每個磁盤分成C個大小相同的塊，具有相同塊號的塊組成一個條帶，若干個條帶組成一個編碼陣列；N-Code的編碼陣列滿足(p_k-1)×(p_k+1)的布局，其中p_k為磁盤陣列第k次擴容時的參數，k為正整數，p_k為大于3的質數，p_k-1為條帶數量，p_k+1為磁盤數量；一個編碼陣列中共有(p_k-1)×(p_k+1)個塊，RAID6磁盤陣列有(p_k-1)²個數據塊和2×(p_k-1)個校驗塊；校驗塊分為對角校驗塊和水平校驗塊；

增加的新磁盤數n＝p_k-p_k-1；舊磁盤陣列中共有m個磁盤，m＝p_k+1，舊磁盤的磁盤號為d_i(0≤i≤m-1)；將新磁盤插入舊磁盤陣列的中間位置處，則第j(0≤j≤n-1)塊新磁盤的磁盤號d_j＝(p_k-1+1)/2+j；