網絡獨立冗餘磁碟陣列系統的製作方法

2023-08-09 06:09:16 2

專利名稱：網絡獨立冗餘磁碟陣列系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及數據存儲領域，特別涉及一種網絡獨立冗餘磁碟陣列系統。
背景技術：
在以數據為中心的資訊時代，如何妥善有效地保護數據是存儲系統的核心問題之 一。金融、醫療、軍事中的關鍵業務要求信息永遠不會丟失。存儲系統最重要的任務是不論 發生什麼故障，都要保證存儲的信息不能丟失，並且盡力不間斷地提供高質量的數據服務。 數據信息的毀壞和丟失不但影響到企業的業務連續性，甚至極大地威脅到企業的生存。為了保證存儲在磁碟中的數據的安全性，本領域的技術人員提出了獨立冗餘磁碟 陣列(RAID，Redundant Array of Independent Disk)技術，該技術將多個磁碟組合成一 個磁碟陣列，並在各個磁碟中存儲其它磁碟上數據的冗餘信息，使得當陣列中的某個磁碟 發生故障後，可以利用磁碟陣列中其它磁碟所存儲的數據和冗餘信息恢復故障磁碟上的數 據。RAID算法根據實現原理可分為不同的級別，分別用RAID0-RAID7表示其中RAIDl 和RAID5是廣泛使用的兩種方式。這些不同的RAID算法區別體現在數據的分布模式和冗 餘數據管理的差異。採用RAIDl方式，儘管讀寫性能高，但是空間利用率只有50%。如果採 用RAID5方式，提高了空間利用率，但是寫性能尤其是小寫性能較低。RAID5小寫性能低的主要原因是採用數據塊更新和校驗塊更新同步的處理方式， 這一處理方式也被稱為同步冗餘計算的方式。該方式需要讀取待寫入的條帶塊，讀取處於 另一存儲節點上的校驗塊，然後進行XOR計算，並以「寫穿」(write through)的方式寫數據 塊和校驗塊，最後再返回I/O請求。這種同步冗餘計算的方式將導致以下兩個問題1、為了計算寫請求數據的校驗塊，相關的I/O讀寫操作次數多，而且必須先讀後 寫串行執行，這導致應用寫請求的響應時間較長；2、校驗塊計算負載和對存儲數據塊和校驗塊的存儲節點的I/O負載(先是1次讀 操作，接下來是1次寫操作)，這些I/O操作必須在本次應用寫請求返回前處理完畢；這導 致小寫操作時計算負載和I/O負載顯著增加，難以優化提高應用訪問和存儲系統的整體性 能。上述的數據冗餘技術已經被廣泛應用於本地存儲系統，但在網絡存儲系統中同樣 可以採用類似的數據冗餘技術。即將多個存儲節點組合成一個網絡RAID系統，並在各個存 儲節點中存儲其他存儲節點數據的冗餘信息，使得當網絡RAID系統中的某個存儲節點發 生故障後，可以利用其他存儲節點所存儲的數據和冗餘信息，訪問故障節點對應的數據，並 能恢復故障存儲節點上的數據。多個磁碟組成的RAID陣列採用集中的RAID控制管理數據讀寫、計算冗餘信息和 數據恢復等操作。多個存儲節點組成的網絡RAID系統可以採用單獨的控制節點來管理數 據讀寫、計算冗餘信息和數據恢復等操作，如公開號為KR2003066838-A的韓國專利申請和
發明者劉振軍, 孫振元, 許魯, 那文武 申請人:中國科學院計算技術研究所, 天津中科藍鯨信息技術有限公司