一種磁碟陣列重建方法
2023-09-15 23:22:20
專利名稱：一種磁碟陣列重建方法
技術領域：
本發明涉及存儲技術領域，特別涉及一種磁碟陣列重建方法。
背景技術：
磁碟陣列(RIAD)是由多個磁碟(即成員盤)構成的並行讀寫存儲系統。在raid 系統中，所有的成員盤被合併起來虛擬成為一塊具有超大存儲空間的磁碟，該虛擬磁碟 被劃分為一個個的條帶，每個條帶的存儲單元(即條帶單元)則對應成員盤的相同偏移地 址上的一塊存儲空間。在raid5和raid6中每個條帶被保留了一個或兩個條帶單元用於保 存校驗數據，該條帶單元被稱為檢驗單元，條帶上的其餘單元則被稱為數據單元。圖1 為raid5的條帶結構示意圖，如圖1所示，該raid由5塊成員盤構成，其中被斜線覆蓋的 部分為檢驗單元，其他為數據單元。raid的重建是在raid的成員盤丟失後發起的數據重建工作，一般要對每個條帶 單元進行算法分析並恢復丟失的條帶單元。重建工作在執行過程中會向raid發出讀寫命 令，因此重建工作的執行效率會間接影響到raid系統的讀寫響應性能。為了減少raid重建過程對於讀寫響應性能的影響，人們開發了多種riad重建加速 算法，例如，有一種算法使用了數據寫入的日誌記錄系統，即將每次寫入raid的條帶地 址都記錄下來。當raid需要重建時則通過該日誌系統查詢每個條帶是否被寫入過數據， 若沒有則忽略該條帶。其目的是只重建寫入了數據的條帶，從而減少了需要重建的數據 量，達到了加速重建過程的目的。然而，上述算法的缺點是在raid系統的正常數據寫入過程中需要對日誌系統進 行實時更新，這樣很顯然變相的使raid系統增加了一定的負載，影響了 raid系統在正常使 用時的性能。
發明內容
本發明實施例提供一種磁碟陣列重建方法，在提高重建速度的同時，不會影響 raid系統正常使用時的性能。為達到上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的一種磁碟陣列重建方法，該方法包括在進行磁碟陣列raid重建時，只重建丟失的成員盤上的數據單元對應的條帶而 不重建丟失的成員盤上的校驗單元對應的條帶；在後續對沒有完成重建的條帶寫入數據時，以重構寫方式寫入數據，重建出丟 失的成員盤上的校驗單元。較佳地，所述在進行磁碟陣列raid重建時，只重建丟失的成員盤上的數據單元 對應的條帶而不重建丟失的成員盤上的校驗單元對應的條帶，包括對丟失成員盤後剩餘待重建的條帶進行逐個分析，若當前分析的條帶所丟失的 是數據單元，則重建該條帶並分析下一個條帶，否則不進行重建而是標記該條帶並分析
3下一個條帶；重複上述過程直到所有待重建條帶分析完成。較佳地，所述在後續對沒有完成重建的條帶寫入數據時，以重構寫方式寫入數 據，包括對條帶進行數據寫入時，判斷該條帶是否被標記為未重建，若是，則以重構寫 方式進行數據寫入。較佳地，所述raid包括raid5 或 raid6。由上述的技術方案可見，本發明的這種磁碟陣列重建方法，利用了 raid系統本 身的條帶單元分布規律，通過只重建丟失成員盤上的數據單元而不重建校驗單元，從而 減少了需要重建的數據量，達到加速raid重建的目的，該方法不需要在raid正常使用時增 加額外的系統負擔，只需在對未完成重建的條帶進行寫入時將數據寫入方式改為重構寫 方式，就可以重建出丟失的成員盤上的校驗單元，逐步完成重建。
圖1為raid5的條帶結構示意圖；圖2為本發明實施例針對raid5的重建方法原理圖；圖3為本發明實施例針對raid6丟失1塊成員盤的重建方法原理圖；圖4為本發明實施例針對raid6丟失2塊成員盤的重建方法原理圖；圖5為本發明實施例的raid重建方法流程圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施 例，對本發明進一步詳細說明。本發明主要是利用了 raid系統本身的條帶單元分布規律，通過只重建丟失的成 員盤上的數據單元對應的條帶而不重建丟失的成員盤上的校驗單元對應的條帶，從而減 少了需要重建的數據量，達到加速raid重建的目的，這種方法不需要在raid正常使用時增 加額外的系統開銷，只需要在後續對沒有完成重建的條帶寫入數據時，將數據寫入方式 改為重構寫方式，就可以重新生成丟失的成員盤上的校驗單元，完成raid重建。raid系統根據功能不同，有很多不同的raid結構，其中raid5和raid6中的條帶校 驗單元在不同的成員盤上的分布是逐個偏移的，這一點從圖1、圖2中可以看出。基於 這種有規律的條帶結構可知，raid5在丟失一塊成員盤的情況下，對於數據單元在其他成 員盤中，而校驗單元在丟失的成員盤的數據來說，丟失校驗單元對於這些數據的讀取並 不會受到影響。因此在重建時可以暫時將這部分條帶略過，從而使得重建的效率得到提 升。以圖2的情況為例，條帶1和條帶2的校驗單元位於丟失的成員盤中，因此不需 要重建，在這種由五塊盤構成的raid5在重建時每五個條帶中有一個條帶是校驗單元，即 1/5的條帶數據是不用重建的。圖3表示了 raid6丟失1塊成員盤的情況，從圖3中可看出，條帶1 4的校驗 單元位於丟失的成員盤中，因此不需要重建，在這種由五塊成員盤構成的raid6在重建時每五個條帶中就有兩個是校驗單元，即2/5的條帶是不用重建的。圖4表示了 raid6丟失2塊成員盤的情況，從圖4中可看出，條帶1和條帶2的 校驗單元均位於丟失的成員盤中，因此不需要重建，在這種由五塊成員盤構成的raid6在 重建時每五個條帶中就有一個是校驗單元，即1/5的條帶是不用重建的。本發明還提供了一種磁碟陣列的重建方法，在進行磁碟陣列raid重建時，只重 建丟失的成員盤上的數據單元對應的條帶而不重建丟失的成員盤上的校驗單元對應的條 帶；在後續對沒有完成重建的條帶寫入數據時，以重構寫方式寫入數據，重建出丟失的 成員盤上的校驗單元。具體地，可以對丟失成員盤後剩餘待重建的條帶進行逐個分析，若當前分析的 條帶所丟失的是數據單元，則重建該條帶並分析下一個條帶，否則不進行重建而是標記 該條帶並分析下一個條帶；重複上述過程直到所有待重建條帶分析完成。後續對條帶 進行數據寫入時，判斷該條帶是否被標記為未重建，若是，則以重構寫方式進行數據寫 入。圖5為本發明一個較佳實施例的raid重建方法流程圖，如圖5所示，該方法具體 包括如下步驟步驟501，逐個分析條帶；對丟失成員盤後剩餘待重建的條帶逐個進行分析；步驟502，判斷當前分析的條帶所丟失的是否為數據單元，若是，則執行步驟 503，否則執行步驟505;步驟503，重建當前條帶的數據單元；具體重建方法採用現有技術，本發明未對具體重建方法進行修改，這裡不再贅 述。步驟504，判斷條帶分析是否完畢，若是，則結束流程，否則返回步驟501;步驟505，不進行重建，而是將當前條帶記錄下來，並執行步驟504。記錄當前條帶可以採用對沒有重建的條帶做標記的方法，具體標記任意，在按 照上述流程完成重建之後，實際上只重建了數據單元，沒有重建校驗單元，在後續向這 些帶有標記的條帶寫入數據時，需要按照重構寫方式來寫入，以便重建丟失的校驗單 元，完成對所有條帶的重建。其中，重構寫方式是向raid條帶寫入數據時採用的一種校驗計算方式，其過程 為先從raid讀取除了要寫入的數據單元之外的其它數據單元，然後再根據讀上來的數據 和即將寫入的數據計算得出條帶的新的校驗單元。本發明只給出了 raid5、raid6在不同情況下的重建原理圖，但是應用本發明的思 想，對於其他raid模式，也可以採用本發明的重建方法，這裡就不再贅述了。由上述的實施例可見，本發明的這種磁碟陣列重建方法，雖然沒有一次性完成 所有條帶單元的重建，但是這並不影響重建後對raid中數據的讀取操作，但是卻大幅提 高了重建的速度，後續只要在被標記的條帶中寫入數據時，採用重構寫方式，就可以陸 續地重建出丟失的校驗單元，最終完成所有條帶單元的數據重建，使raid系統在實現快 速重建的同時，無需為實現快速重建而增加正常使用時的額外負擔。
權利要求
1.一種磁碟陣列重建方法，其特徵在於，該方法包括在進行磁碟陣列raid重建時，只重建丟失的成員盤上的數據單元對應的條帶而不重 建丟失的成員盤上的校驗單元對應的條帶；在後續對沒有完成重建的條帶寫入數據時，以重構寫方式寫入數據，重建出丟失的 成員盤上的校驗單元。
2.如權利要求1所述的磁碟陣列重建方法，其特徵在於，所述在進行磁碟陣列raid重 建時，只重建丟失的成員盤上的數據單元對應的條帶而不重建丟失的成員盤上的校驗單 元對應的條帶，包括對丟失成員盤後剩餘待重建的條帶進行逐個分析，若當前分析的條帶所丟失的是數 據單元，則重建該條帶並分析下一個條帶，否則不進行重建而是標記該條帶並分析下一 個條帶；重複上述過程直到所有待重建條帶分析完成。
3.如權利要求2所述的磁碟陣列重建方法，其特徵在於，所述在後續對沒有完成重建 的條帶寫入數據時，以重構寫方式寫入數據，包括對條帶進行數據寫入時，判斷該條帶是否被標記為未重建，若是，則以重構寫方式 進行數據寫入。
4.如權利要求1、2或3所述的磁碟陣列重建方法，其特徵在於，所述raid包括raid5 或 raid6。
全文摘要
本發明公開了一種磁碟陣列重建方法，該方法包括在進行磁碟陣列raid重建時，只重建丟失的成員盤上的數據單元對應的條帶而不重建丟失的成員盤上的校驗單元對應的條帶；在後續對沒有完成重建的條帶寫入數據時，以重構寫方式寫入數據，重建出丟失的成員盤上的校驗單元。該方法只重建丟失成員盤上的數據單元而不重建校驗單元，從而減少了需要重建的數據量，達到加速raid重建的目的，該方法不需要在raid正常使用時增加額外的系統負擔，只需在對未完成重建的條帶進行寫入時將數據寫入方式改為重構寫方式，就可以重建出丟失的成員盤上的校驗單元，逐步完成重建。
文檔編號G06F3/06GK102023902SQ20101062257
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者吉成德, 夏君揚 申請人:創新科存儲技術有限公司, 創新科軟體技術(深圳)有限公司