專利名稱：降級(jí)狀態(tài)下處理數(shù)據(jù)的方法及獨(dú)立冗余磁盤陣列系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及獨(dú)立冗余磁盤陣列技術(shù)，尤指 一 種獨(dú)立冗余磁盤陣列系統(tǒng)在 降級(jí)狀態(tài)下處理數(shù)據(jù)的方法以及一種獨(dú)立冗余-茲盤陣列系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
獨(dú)立冗余i茲盤陣歹'J (RAID, Redundant Array of Independent Disks )是 改善磁盤存儲(chǔ)性能的有效方法之一。它將要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)按一定規(guī)則分塊，存 放在多個(gè)盤上，利用多個(gè)盤的并行存取、并行傳輸來匹配帶寬，以提高存取 速度。同時(shí)，RAID還利用冗余數(shù)據(jù)來提高系統(tǒng)的可靠性。對(duì)主機(jī)來說它相 當(dāng)于一個(gè)快速大容量的》茲盤。RAID目前分為7級(jí)RAID0 RAID6，其中 RAID1 ~ RAID6采用冗余校驗(yàn)信息來提高系統(tǒng)的可靠性。RAID系統(tǒng)包括RAID控制器、陣列緩存和多個(gè)磁盤。其中，磁盤用來 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；陣列緩存用來臨時(shí)存放主機(jī)訪問的數(shù)據(jù)，使主機(jī)對(duì)RAID系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)訪問大多數(shù)通過緩存進(jìn)行，以提高主機(jī)對(duì)RAID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問速度。 控制器用來控制陣列緩存以及磁盤的讀寫操作?，F(xiàn)以RAID5為例介紹RAID系統(tǒng)的工作情況。圖1所示為RAID5的數(shù) 據(jù)分布關(guān)系圖。圖示中的物理磁盤為真實(shí)存在的物理磁盤， 一般是企業(yè)級(jí)硬 盤，對(duì)最終用戶來說一般是不可見。真實(shí)的物理磁盤被分割成很多段，每個(gè) 段稱為一個(gè)條塊(Strip),不同物理磁盤上的相鄰段組合形成連續(xù)的邏輯磁 盤。每塊物理》茲盤上相鄰的Strip組合形成一個(gè)條帶(Stripe),每個(gè)Stripe 都有一個(gè)校驗(yàn)塊，用來存儲(chǔ)該Stripe的奇偶校驗(yàn)信息，如圖1中所示的P0~ P3。 RAID5通過奇偶校驗(yàn)來提供數(shù)據(jù)恢復(fù)的能力。當(dāng)對(duì)邏輯磁盤發(fā)出讀命令后，RAID系統(tǒng)中的RAID控制器根據(jù)圖1中的對(duì)應(yīng)關(guān)系，找到讀取的數(shù)據(jù)所在的物理磁盤，返回對(duì)應(yīng)Strip中的數(shù)據(jù)。 如果磁盤丟失或者損壞，例如圖1中的物理磁盤1丟失，而此時(shí)需要讀取 Dl中的數(shù)據(jù)，則需要通過RAID5的奇偶校驗(yàn)信息計(jì)算出Dl中的數(shù)據(jù)并返 回。具體的方法是讀取這個(gè)Stripe上的其他Strip: D0、 D2和P0，然后對(duì)這 些Strip做奇偶校驗(yàn)，校驗(yàn)值就是D1的數(shù)據(jù)。當(dāng)對(duì)邏輯磁盤發(fā)出寫命令時(shí)，控制器根據(jù)圖1中的對(duì)應(yīng)關(guān)系將數(shù)據(jù)寫入 對(duì)應(yīng)的物理磁盤，并根據(jù)新寫入的數(shù)據(jù)重新計(jì)算奇偶校驗(yàn)信息。當(dāng)寫入的磁 盤丟失或者對(duì)應(yīng)的寫入空間發(fā)生故障，則不得不消耗更多的時(shí)間來計(jì)算奇偶 校驗(yàn)信息，以彌補(bǔ)因丟失原數(shù)據(jù)而對(duì)計(jì)算奇偶校驗(yàn)信息的影響?？梢?，RAID系統(tǒng)由于其冗余特性，在Stripe中的一個(gè)Strip出現(xiàn)損壞時(shí)， 仍然可以對(duì)其繼續(xù)進(jìn)行讀寫操作。這種狀態(tài)下的RAID系統(tǒng)成為處于降級(jí)(Degrade)狀態(tài)的RAID系統(tǒng)。當(dāng)RAID處于降級(jí)狀態(tài)下時(shí)，其數(shù)據(jù)安全 性很脆弱，所以一般都會(huì)添加一塊磁盤替換發(fā)生故障的磁盤，通過校驗(yàn)把數(shù) 據(jù)重新寫入新加磁盤，使陣列恢復(fù)正常狀態(tài)。這個(gè)操作一般稱為陣列重建(Rebuild )。由于陣列重建需要占用RAID系統(tǒng)的大量資源，因此用戶都選 擇在業(yè)務(wù)空閑的時(shí)候進(jìn)行重建。在此之前，不得不在降級(jí)狀態(tài)下繼續(xù)使用 RAID系統(tǒng)。雖然，用戶還能夠在RAID系統(tǒng)處于降級(jí)狀態(tài)時(shí)，繼續(xù)使用RAID讀寫 數(shù)據(jù)，但是由于在讀寫過程中，將耗費(fèi)大量額外資源以彌補(bǔ)丟失數(shù)據(jù)的問題， 因此降級(jí)狀態(tài)下RAID系統(tǒng)的性能將大幅度下降，特別是對(duì)于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中 存在大量小數(shù)據(jù)塊隨機(jī)讀寫的情況下，性能將下降更明顯。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明提供了一種降級(jí)狀態(tài)下處理數(shù)據(jù)的方法，應(yīng)用本發(fā)明 所提供的方法能夠提高RAID系統(tǒng)在降級(jí)狀態(tài)下的讀寫性能。一種獨(dú)立冗余》茲盤陣列系統(tǒng)在降級(jí)狀態(tài)下處理數(shù)據(jù)的方法，該方法包括將獨(dú)立冗余磁盤陣列系統(tǒng)中損壞空間的數(shù)據(jù)存入第一存儲(chǔ)介質(zhì)；當(dāng)需要讀寫所述損壞空間的數(shù)據(jù)時(shí)，從所述第 一存儲(chǔ)介質(zhì)中獲得所述數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供了一種獨(dú)立冗余磁盤陣列系統(tǒng)，該RAID系統(tǒng)能夠提高在降 級(jí)狀態(tài)下的讀寫性能。一種獨(dú)立冗余^f茲盤陣列系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括RAID控制器，用于控制將RAID系統(tǒng)中損壞空間上的數(shù)據(jù)存入第一存 儲(chǔ)介質(zhì)；當(dāng)需要讀寫所述損壞空間的數(shù)據(jù)時(shí)，從第一存儲(chǔ)介質(zhì)中獲得所述數(shù) 據(jù)；第一存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)損壞空間上的數(shù)據(jù)。本發(fā)明所提供的一種在降級(jí)狀態(tài)下處理數(shù)據(jù)的方法及RAID系統(tǒng)，通過 將損壞空間的數(shù)據(jù)存入第一存儲(chǔ)介質(zhì)；當(dāng)需要訪問該數(shù)據(jù)時(shí)，直接從所述第 一存儲(chǔ)介質(zhì)中獲得所述數(shù)據(jù)，使得對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行的讀寫操作的對(duì)象不再是 損壞的空間，而是運(yùn)行正常的第一存儲(chǔ)介質(zhì)，這樣就可以按照正常的讀寫流 程處理數(shù)據(jù)，進(jìn)而能夠有效提高RAID系統(tǒng)在降級(jí)狀態(tài)下的性能。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)RAID5系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分布關(guān)系示意圖；圖2為本發(fā)明的方法示例性流程圖；圖3為本發(fā)明的系統(tǒng)示例性結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例讀操作處理流程圖；圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例寫操作處理流程圖；圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例RAID系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例RAID系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
在本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案中，為了提高RAID系統(tǒng)在降級(jí)狀態(tài)下的性能，可以將磁盤上損壞空間的數(shù)據(jù)存入第一存儲(chǔ)介質(zhì)；在需要訪問損壞空間 的數(shù)據(jù)時(shí)，則直接訪問第一存儲(chǔ)介質(zhì)來獲得這些數(shù)據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)方案， 由于將損壞空間上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至為損壞的空間上，因此對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫 操作時(shí)，操作的對(duì)象不再是損壞的空間，這樣就可以按照正常的讀寫流程處 理數(shù)據(jù)，因此能夠提高RAID系統(tǒng)在降級(jí)狀態(tài)下的性能。參見圖2，圖2為本發(fā)明的方法示例性流程圖，包括在步驟201中， 將獨(dú)立冗余磁盤陣列系統(tǒng)中損壞空間的數(shù)據(jù)存入第一存儲(chǔ)介質(zhì)；在步驟202 中，當(dāng)需要讀寫所述損壞空間的數(shù)據(jù)時(shí)，從所述第一存儲(chǔ)介質(zhì)中獲得所述數(shù) 據(jù)。另夕卜，參見圖3，圖3為本發(fā)明的RAID系統(tǒng)示例性結(jié)構(gòu)圖，包括RAID 控制器，用于將RAID系統(tǒng)中損壞空間上的數(shù)據(jù)存入第一存儲(chǔ)介質(zhì)；當(dāng)需要 讀寫所述損壞空間的數(shù)據(jù)時(shí)，從第一存儲(chǔ)介質(zhì)中獲得所述數(shù)據(jù)；第一存儲(chǔ)介 質(zhì)，用于存儲(chǔ)損壞空間上的數(shù)據(jù)。其中，損壞空間可能為磁盤中的一部分， 也可以是整個(gè)^f茲盤。在本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案中，用來存儲(chǔ)損壞磁盤上數(shù)據(jù)的第 一 存儲(chǔ)介 質(zhì)可以是RAID系統(tǒng)中的陣列緩存、新增-茲盤、或-茲盤對(duì)應(yīng)中的校驗(yàn)塊?，F(xiàn)針對(duì)上述三種情況分別列舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例一本實(shí)施例主要介紹第一存儲(chǔ)介質(zhì)為RAID系統(tǒng)陣列緩存的情況。RAID 系統(tǒng)中的陣列緩存用來臨時(shí)存放主機(jī)訪問的數(shù)據(jù)，在訪問數(shù)據(jù)時(shí)，RAID控 制器通常先訪問陣列緩存，如果陣列緩存內(nèi)未存儲(chǔ)時(shí)再訪問磁盤，以提高主 機(jī)對(duì)RAID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)訪問速度。在使用陣列緩存作第 一存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)，可以在獲知磁盤上出現(xiàn)損壞空間 時(shí)，通過校驗(yàn)恢復(fù)損壞空間上的數(shù)據(jù)，將恢復(fù)數(shù)據(jù)保存至陣列緩存，供訪問 時(shí)使用。另外，由于陣列援存會(huì)緩存部分?jǐn)?shù)據(jù)，并且在進(jìn)行讀寫操作時(shí)對(duì)緩 存內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。因此可以借助陣列緩存讀寫時(shí)進(jìn)行的更新操作，在讀寫過程中，逐步將損壞空間中的數(shù)據(jù)寫入陣列緩存，將緩存中非損壞空間的 數(shù)據(jù)移出緩存，實(shí)現(xiàn)將損壞空間上的數(shù)據(jù)保存至陣列緩存。這里，由于陣列緩存中會(huì)保存部分?jǐn)?shù)據(jù)，因此在訪問數(shù)據(jù)時(shí)，所要訪問 的數(shù)據(jù)為損壞空間的數(shù)據(jù)、并且未保存在陣列緩存內(nèi)，再將該數(shù)據(jù)寫入陣列 緩存。訪問數(shù)據(jù)的操作包括讀操作和寫操作，陣列緩存對(duì)應(yīng)讀寫操作，分為 讀緩存和寫緩存。其中，讀緩存用來存儲(chǔ)從磁盤中讀取的數(shù)據(jù)，寫緩存用來 存儲(chǔ)寫入磁盤的數(shù)據(jù)。在將數(shù)據(jù)寫入磁盤時(shí)，通常將數(shù)據(jù)先寫入寫緩存，然后再由寫緩存寫入磁盤。這樣，將數(shù)據(jù)寫入寫緩存后，RAID控制器就可向 返回寫入成功的響應(yīng)，以減少寫操作的響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)執(zhí)行讀操作時(shí)，在所要讀取的數(shù)據(jù)中存在損壞空間的數(shù)據(jù)、并且未保 存在陣列緩存內(nèi)的情況下，將讀取的損壞空間的數(shù)據(jù)寫入陣列緩存的讀緩存 內(nèi)；當(dāng)執(zhí)行寫數(shù)據(jù)時(shí)，在數(shù)據(jù)寫入的空間為損壞空間、并且該數(shù)據(jù)未保存在 陣列緩存內(nèi)的情況下，將該數(shù)據(jù)寫入所述陣列緩存的寫緩存內(nèi)。參見圖4和5，圖4和5分別為對(duì)應(yīng)讀操作和寫操作更新陣列緩存的流 程圖，現(xiàn)分別介紹如下。參見圖4,圖4為本發(fā)明實(shí)施例在讀操作時(shí)更新陣列緩存的流程圖。在步驟401中，RAID系統(tǒng)中的控制器收到讀命令。在步驟402中，根據(jù)讀命令中攜帶的標(biāo)識(shí)信息，判斷讀緩存是否命中， 如果是，則從讀緩存中返回所需數(shù)據(jù)，結(jié)束當(dāng)前處理流程；否則，執(zhí)行步驟403。其中的標(biāo)識(shí)信息用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)塊在RAID系統(tǒng)中的位置，可包括數(shù)據(jù)塊 在磁盤中保存的邏輯地址、同一個(gè)數(shù)據(jù)塊保存在緩存中的緩存地址以及邏輯 地址和緩存地址之間的映射關(guān)系等內(nèi)容中的 一項(xiàng)或幾項(xiàng)。在讀緩存和寫緩存 中均會(huì)保存標(biāo)識(shí)信息表，用來確定自身是否保存了相關(guān)數(shù)據(jù)。在步驟403中，根據(jù)讀命令中攜帶的標(biāo)識(shí)信息，判斷寫緩存是否命中， 如果是，則從寫緩存中返回所需數(shù)據(jù)，結(jié)束當(dāng)前處理流程；否則，執(zhí)行步驟404。在步驟404中，RAID控制器下發(fā)命令讀取磁盤，從磁盤中獲取所需數(shù) 據(jù)，執(zhí)行步驟405。這里，如果需要讀取的數(shù)據(jù)為磁盤上損壞空間的數(shù)據(jù)，則獲取的數(shù)據(jù)通 過校驗(yàn)得到；如果需要讀取的數(shù)據(jù)不為磁盤損壞空間的數(shù)據(jù)，則直接從磁盤 上讀取。在步驟405中，判斷當(dāng)前讀取的數(shù)據(jù)中是否損壞空間的數(shù)據(jù)，如果是， 執(zhí)行步驟406;否則，結(jié)束當(dāng)前處理流程。在RAID系統(tǒng)中，如果》茲盤發(fā)生損壞，RAID控制器則會(huì)記錄損壞空間 的具體位置信息。RAID控制器可以依據(jù)當(dāng)前讀命令中攜帶的標(biāo)識(shí)信息以及 記錄的損壞空間的位置信息確定當(dāng)前讀取的數(shù)據(jù)中是否有損壞空間的數(shù)據(jù)。在步驟406中，將損壞空間上的數(shù)據(jù)寫入讀緩存，結(jié)束當(dāng)前處理流程。在陣列緩存中，損壞空間上的數(shù)據(jù)具有比非損壞空間數(shù)據(jù)高的優(yōu)先級(jí)， 在陣列緩存可用空間不足時(shí)，按照陣列緩存策略釋放陣列緩存內(nèi)保存的非損 壞空間的數(shù)據(jù)，將所述損壞空間的數(shù)據(jù)寫入釋放空間。在將非損壞空間的數(shù) 據(jù)寫入陣列緩存時(shí)，僅將該數(shù)據(jù)寫入陣列緩存內(nèi)未被損壞空間數(shù)據(jù)占用的空 間中。這里，將損壞空間的數(shù)據(jù)寫入讀緩存的方式可以是，先考慮讀緩存中是 否有空塊，在有空塊的情況下，先寫入空塊；再考慮讀緩存中的非損壞空間 的數(shù)據(jù)，用損壞空間的數(shù)據(jù)替換非損壞空間的數(shù)據(jù)；最后，在讀緩存內(nèi)不存 在非損壞空間的數(shù)據(jù)，按照陣列緩存策略進(jìn)行替換。具體為，先將當(dāng)前損壞空間的數(shù)據(jù)寫入讀緩存中的空塊；在讀緩存中沒 有空塊或者空塊容量不足時(shí)，再按照陣列緩存策略用當(dāng)前損壞空間上的數(shù)據(jù) 或剩下未寫入的數(shù)據(jù)，更新讀緩存內(nèi)已經(jīng)保存的非損壞空間的數(shù)據(jù)；最后在 讀緩存中沒有保存的非損壞空間的數(shù)據(jù)或者對(duì)應(yīng)容量不足的情況下，按照陣 列緩存策略用當(dāng)前損壞空間上的數(shù)據(jù)或剩下未寫入的數(shù)據(jù)，更新讀緩存內(nèi)已 經(jīng)保存的損壞空間的數(shù)據(jù)。另外，對(duì)于當(dāng)前讀取的非損壞空間的數(shù)據(jù)，可以按照上述處理流程，執(zhí)行不將非損壞空間的數(shù)據(jù)寫入讀緩存的操作；也可以在不影響讀緩存中已經(jīng) 保存的損壞空間的數(shù)據(jù)的情況下，將當(dāng)前讀取的非損壞空間的數(shù)據(jù)寫入讀緩 存，以有效利用緩存空間，提高讀寫效率。具體可以是對(duì)于當(dāng)前讀取的非 損壞空間的數(shù)據(jù)，可以先將當(dāng)前非損壞空間的數(shù)據(jù)寫入讀緩存中的空塊；在 讀緩存中沒有空塊或者空塊容量不足時(shí)，再按照陣列緩存策略用當(dāng)前非損壞 空間上的數(shù)據(jù)或者剩下未寫入的數(shù)據(jù)更新讀緩存內(nèi)已經(jīng)保存的非損壞空間 的數(shù)據(jù)；在讀緩存中已經(jīng)沒有保存的非損壞空間的數(shù)據(jù)或者對(duì)應(yīng)容量不足的 情況下，對(duì)于當(dāng)前非損壞空間的數(shù)據(jù)或者剩下未寫入的數(shù)據(jù)則不再進(jìn)行處 理。這里所使用的陣列緩存策略可以是陣列緩存會(huì)按照訪問頻率優(yōu)先 (LFU, Least Frequency Used )、最短訪問優(yōu)先(LRU, Least Recently Used ) 及最近訪問頻率優(yōu)先(LRFU， Least Recently Frequency Used )等策略。在本實(shí)施例的流程中，在步驟401和404中之所以未進(jìn)行當(dāng)前讀取數(shù)據(jù) 是否為損壞空間上的數(shù)據(jù)的判斷，主要是因?yàn)闊o論該數(shù)據(jù)是否為損壞空間上 的數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)保存在陣列緩存中，進(jìn)而不需要對(duì)這類處理進(jìn)行處理。參見圖5，圖5為本發(fā)明實(shí)施例在寫操作時(shí)更新陣列緩存的流程圖。在步驟501中，RAID系統(tǒng)中的控制器收到寫命令。在步驟502中，根據(jù)寫命令中攜帶的標(biāo)識(shí)信息，判斷讀緩存是否命中， 如果是，執(zhí)行步驟503;否則，執(zhí)行步驟509。在步驟503中，根據(jù)寫命令中攜帶的標(biāo)識(shí)信息，判斷寫緩存是否命中， 如果是，執(zhí)行步驟504;否則，執(zhí)行步驟505。在步驟504中，更新寫緩存，執(zhí)行步驟508。在步驟505中，判斷當(dāng)前寫入的數(shù)據(jù)中是否存在要寫入RAID系統(tǒng)中損 壞空間的數(shù)據(jù)，如果是，則執(zhí)行步驟506;否則，執(zhí)行步驟507。其中，判斷當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)中是否存在要寫入損壞空間的數(shù)據(jù)的方法，與讀流程中步驟405的方法相同。即依據(jù)當(dāng)前讀命令中攜帶的標(biāo)識(shí)信息以及記錄的損壞空間的位置信息確定當(dāng)前寫入的數(shù)據(jù)中是否存在寫入損壞空間的數(shù)據(jù)。在步驟506中，將要寫入損壞空間上的數(shù)據(jù)寫入寫緩存，由寫緩存處理 寫入對(duì)應(yīng)磁盤；對(duì)于當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)中寫入非損壞空間的數(shù)據(jù)，不寫入寫緩存， 直接執(zhí)行寫入磁盤操作；執(zhí)行步驟508。其中，將要寫入損壞空間的數(shù)據(jù)寫入寫緩存的操作，也可以與寫入讀緩 存的操作類似，先將當(dāng)前要寫入損壞空間的數(shù)據(jù)寫入寫緩存中的空塊；在讀 緩存中沒有空塊或者空塊容量不足時(shí)，再按照陣列緩存策略用當(dāng)前寫入損壞 空間上的數(shù)據(jù)或剩下未寫入的數(shù)據(jù)，更新寫緩存內(nèi)已經(jīng)保存的非損壞空間的 數(shù)據(jù)；最后在讀緩存沒有保存的非損壞空間的數(shù)據(jù)或者對(duì)應(yīng)容量不足的情況 下，按照陣列緩存策略用當(dāng)前損壞空間上的數(shù)據(jù)或剩下未寫入的數(shù)據(jù)，更新 寫緩存內(nèi)已經(jīng)保存的損壞空間的數(shù)據(jù)。在步驟507中，不將當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)寫入寫緩存，直接執(zhí)行寫入磁盤操作。這里，對(duì)于步驟506中當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)中剩下寫入非損壞空間的數(shù)據(jù)，以 及本步驟中對(duì)應(yīng)非損壞空間的數(shù)據(jù)，在不影響寫緩存中已經(jīng)保存的損壞空間 的數(shù)據(jù)的情況下，按照一定的策略將當(dāng)前對(duì)應(yīng)非損壞空間的數(shù)據(jù)寫入寫緩 存，以有效利用緩存空間，提高讀寫效率。具體可以是對(duì)于當(dāng)前對(duì)應(yīng)非損 壞空間的數(shù)據(jù)，可以先將當(dāng)前非損壞空間的數(shù)據(jù)寫入寫緩存中的空塊；在寫 緩存中沒有空塊或者空塊容量不足時(shí)，再按照陣列緩存策略用對(duì)應(yīng)非損壞空 間上的數(shù)據(jù)或者剩下未寫入的數(shù)據(jù)更新寫緩存內(nèi)已經(jīng)保存的非損壞空間的 數(shù)據(jù)；在讀寫存中沒有保存非損壞空間的數(shù)據(jù)或者對(duì)應(yīng)容量不足的情況下， 則不降對(duì)應(yīng)非損壞空間的數(shù)據(jù)或者剩下未寫入的數(shù)據(jù)寫入寫緩存。在步驟508中，更新讀緩存，結(jié)束當(dāng)前處理流程。在步驟509中，根據(jù)寫命令中攜帶的標(biāo)識(shí)信息，判斷寫緩存是否命中， 如果是，執(zhí)行步驟510;否則，執(zhí)行步驟511。在步驟510中，更新寫緩存，結(jié)束當(dāng)前處理流程。另夕卜，步驟511-513的具體實(shí)現(xiàn)與步驟505 507相同，在此不再詳述。 參見圖6,圖6為本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施例中第一存儲(chǔ)介質(zhì)為RAID系統(tǒng)中的陣列緩存，對(duì)應(yīng)的RAID系統(tǒng)包括RAID控制器、陣 列緩存和磁盤。其中，RAID控制器，用于控制將RAID系統(tǒng)中損壞空間上 的數(shù)據(jù)存入陣列緩存；當(dāng)需要訪問所述數(shù)據(jù)時(shí)，從陣列緩存中獲得所述數(shù)據(jù)。 所述RAID控制器，用于訪問數(shù)據(jù)，當(dāng)所要訪問的數(shù)據(jù)為損壞空間的數(shù)據(jù)、 并且未保存在陣列緩存內(nèi)，將該數(shù)據(jù)寫入陣列緩存。所述陣列緩存包括讀緩存和寫緩存。所述RAID控制器，用于在讀數(shù) 據(jù)時(shí)，所要讀取的數(shù)據(jù)中存在損壞空間的數(shù)據(jù)、并且未保存在陣列緩存內(nèi)， 將讀取的損壞空間的數(shù)據(jù)寫入陣列緩存的讀緩存內(nèi)；在寫數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)寫 入的空間為損壞空間、并且該數(shù)據(jù)未保存在陣列緩存內(nèi)，將該數(shù)據(jù)寫入所述 陣列緩存的寫緩存內(nèi)。具體的，所述RAID控制器，用于在陣列緩存內(nèi)存在空塊時(shí)，將當(dāng)前損壞 空間的數(shù)據(jù)寫入陣列緩存的空塊；在陣列緩存沒有空塊或者空塊容量不足時(shí)， 按照陣列緩存策略用當(dāng)前損壞空間上的數(shù)據(jù)或剩下未寫入的數(shù)據(jù)，更新陣列緩 存內(nèi)已經(jīng)保存的非損壞空間的數(shù)據(jù)；在陣列緩存內(nèi)沒有保存非損壞空間的數(shù)據(jù) 或者對(duì)應(yīng)容量不足時(shí)，按照陣列緩存策略用當(dāng)前損壞空間上的數(shù)據(jù)或剩下未寫 入的數(shù)據(jù)，更新陣列緩存內(nèi)已經(jīng)保存的損壞空間的數(shù)據(jù)。另外，RAID控制器，進(jìn)一步用于在訪問數(shù)據(jù)時(shí)，所訪問的數(shù)據(jù)未保存在 陣列緩存內(nèi)、并且不為損壞空間的數(shù)據(jù)，在不影響陣列緩存內(nèi)已經(jīng)保存的損壞 空間數(shù)據(jù)的情況下將該數(shù)據(jù)寫入陣列緩存。另外，RAID控制器，還可以在獲知磁盤上出現(xiàn)損壞空間時(shí)，將該損壞空 間上的數(shù)據(jù)保存至新增磁盤。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明，以一個(gè)IOT的RAID5系統(tǒng)，陣列緩存容量為100G，在 正常狀態(tài)下陣列緩存的命中率有20%。那么當(dāng)沒有使用本技術(shù)之前，在 RAID5系統(tǒng)陣列降級(jí)后，隨機(jī)性能約降低到原性能的50%;使用本實(shí)施例 的技術(shù)方案后，如果100G的陣列緩存都用來做損壞控制的緩存，隨機(jī)性能 只降低到原性能的80%?？梢姡鄬?duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠有效的提高 RAID5系統(tǒng)的性能。實(shí)施例二本實(shí)施例主要介紹第 一存儲(chǔ)介質(zhì)為新增磁盤的情況。在使用新增磁盤作第 一存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)，可以在獲知磁盤上出現(xiàn)損壞空間 時(shí)，通過校驗(yàn)恢復(fù)損壞空間上的數(shù)據(jù)，將恢復(fù)數(shù)據(jù)保存至陣列緩存，供訪問 時(shí)使用。另外，也可以在讀取磁盤上損壞空間的數(shù)據(jù)或者向損壞空間寫入數(shù) 據(jù)時(shí)，將當(dāng)前操作對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入新增磁盤，供訪問時(shí)使用。在進(jìn)行讀操作時(shí)，判定得到當(dāng)前讀操作磁盤的存儲(chǔ)空間為損壞空間時(shí)， 將從讀緩存、或?qū)懢彺妗⒒驈拇疟P中讀取的數(shù)據(jù)存入新增磁盤。判斷當(dāng)前讀操作對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)是否是損壞空間上的數(shù)據(jù)的時(shí)機(jī)，可以是RAID控制器收到讀命令時(shí)、或者在返回讀操作對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)，或者讀操作的其他階段執(zhí)行。 在進(jìn)行寫操作時(shí)，判定得到當(dāng)前寫操作對(duì)應(yīng)磁盤上的損壞空間時(shí)，將當(dāng) 前待寫入損壞空間的數(shù)據(jù)，寫入新增磁盤。這里，執(zhí)行判斷的時(shí)機(jī)，可以是RAID控制器收到寫命令或?qū)戅鞯钠渌A段執(zhí)行。當(dāng)將損壞空間的數(shù)據(jù)寫入新增磁盤后，在RAID控制器內(nèi)記錄該數(shù)據(jù)對(duì) 應(yīng)的損壞空間，以及該數(shù)據(jù)在新增磁盤上位置信息，以備后續(xù)查找。這里， 為了區(qū)別損壞空間上的數(shù)據(jù)是否已被校驗(yàn)，可以將經(jīng)過校驗(yàn)的損壞空間稱為 已校驗(yàn)損壞空間，將未經(jīng)過校驗(yàn)的損壞空間稱為為校驗(yàn)損壞空間。在新增磁盤后，在讀寫陣列緩存之前，可以先根據(jù)記錄的已校驗(yàn)的損壞 空間，判斷所需數(shù)據(jù)是否在新增磁盤上，如果在新增磁盤上，則根據(jù)對(duì)應(yīng)的 位置信息查找得到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，則不必再讀取陣列緩存以及根據(jù)原磁盤校驗(yàn) 得到。其中，記錄已校驗(yàn)損壞空間的方法可以是在RAID控制器內(nèi)記錄一 個(gè)位圖或者索引來經(jīng)過校驗(yàn)的Strip。通過讀取這個(gè)位圖或者索引來確定對(duì) 應(yīng)的Strip是否經(jīng)過校驗(yàn)。在用該新增z磁盤同步損壞空間所在的；茲盤、重建RAID系統(tǒng)時(shí)，可以根 據(jù)記錄的已校驗(yàn)的損壞空間，僅對(duì)沒有記錄的損壞空間、以及非損壞空間進(jìn) 4亍才t-瞼，并寫入新增》茲盤。參見圖7,圖7為本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。在本實(shí)施例中第一存儲(chǔ)介質(zhì)為新增磁盤，RAID系統(tǒng)包括RAID控制器、陣列緩存、原磁盤和新 增磁盤。具體的，RAID控制器，用于控制將RAID系統(tǒng)中損壞空間上的數(shù)據(jù)存 入新增磁盤；當(dāng)需要訪問所述數(shù)據(jù)時(shí)，從新增磁盤中獲得所述數(shù)據(jù)。所述 RAID控制器，進(jìn)一步用于記錄數(shù)據(jù)被寫入新增磁盤的損壞空間；在使用所 述新增》茲盤同步損壞空間所在的磁盤時(shí)，根據(jù)記錄的損壞空間，僅將磁盤中 未記錄空間的數(shù)據(jù)同步至所述新增磁盤。具體的，所述RAID控制器可以在訪問數(shù)據(jù)時(shí)，確定所要訪問的數(shù)據(jù)為 損壞空間的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)存入新增磁盤；或者，在獲知磁盤上出現(xiàn)損壞空 間時(shí)，將該損壞空間上的數(shù)據(jù)保存至新增磁盤。其中RAID控制器、陣列緩存和原磁盤之間的鏈接關(guān)系，與現(xiàn)有技術(shù)中 的相同，在此不再詳述。實(shí)施例三本實(shí)施例主要介紹第 一存儲(chǔ)介質(zhì)為磁盤中校驗(yàn)塊的情況。在使用磁盤中的校驗(yàn)塊作第 一存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)，可以在獲知磁盤上出現(xiàn)損壞 空間時(shí)，通過校驗(yàn)恢復(fù)損壞空間上的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存至磁盤中校驗(yàn)塊， 具體的可以是損壞空間對(duì)應(yīng)條帶中的校驗(yàn)塊。另外，也可以在讀取磁盤上損 壞空間的數(shù)據(jù)或者向損壞空間寫入數(shù)據(jù)時(shí)，將當(dāng)前操作對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寫入新增 7磁盤，供訪問時(shí)使用。具體的方式與實(shí)施例二的相同，在此不再詳述。當(dāng)將損壞空間中的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)條帶的校驗(yàn)塊后，需要在RAID控制器內(nèi)修 改數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)地址，以備后續(xù)查找使用。本實(shí)施例中RAID系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖相同，只是在本 實(shí)施例中第一存儲(chǔ)介質(zhì)為RAID系統(tǒng)磁盤中的校驗(yàn)塊。具體，RAID控制器可以在訪問數(shù)據(jù)時(shí)，確定所要訪問的數(shù)據(jù)為損壞空 間的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)存入RAID系統(tǒng)磁盤中的校驗(yàn)塊；或者，在獲知磁盤上 出現(xiàn)損壞空間時(shí)，將該損壞空間上的數(shù)據(jù)寫入至RAID系統(tǒng)》茲盤中的校驗(yàn)塊。本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案適用于RAID1-6的系統(tǒng)中。本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，通過將磁盤上損壞空間的數(shù)據(jù)存入第一存儲(chǔ)介質(zhì)；在需要訪問損壞空間的數(shù)據(jù)時(shí)，直接訪問第一存儲(chǔ)介質(zhì)來獲得這些數(shù)據(jù)。由于將損壞空間 上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至未損壞的空間上保存，避免了為獲得數(shù)據(jù)而對(duì)損壞的空間重復(fù)執(zhí)行校驗(yàn)的操作，因此提高了 RAID系統(tǒng)在降級(jí)狀態(tài)下的處理性能。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種獨(dú)立冗余磁盤陣列系統(tǒng)在降級(jí)狀態(tài)下處理數(shù)據(jù)的方法，其特征在于，該方法包括將獨(dú)立冗余磁盤陣列系統(tǒng)中損壞空間的數(shù)據(jù)存入第一存儲(chǔ)介質(zhì)；當(dāng)需要讀寫所述損壞空間的數(shù)據(jù)時(shí)，從所述第一存儲(chǔ)介質(zhì)中獲得所述數(shù)據(jù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將損壞空間的數(shù)據(jù)存入 第一存儲(chǔ)介質(zhì)為將所述數(shù)據(jù)存入陣列緩存。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述將損壞空間的數(shù)據(jù)存入 陣列緩存包括在對(duì)損壞空間進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，所述數(shù)據(jù)未保存在陣列緩存內(nèi)時(shí)，將該數(shù)據(jù) 寫入陣列緩存。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在對(duì)損壞空間進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫， 所述數(shù)據(jù)未保存在陣列緩存內(nèi)時(shí)，將該數(shù)據(jù)寫入陣列緩存包括在讀數(shù)據(jù)時(shí)，所要讀取的數(shù)據(jù)中存在損壞空間的數(shù)據(jù)、并且未保存在陣列 緩存內(nèi)，將讀取的損壞空間的數(shù)據(jù)寫入陣列緩存的讀緩存內(nèi)；在寫數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)寫入的空間為損壞空間、并且該數(shù)據(jù)未保存在陣列緩 存內(nèi)，將該數(shù)據(jù)寫入所述陣列緩存的寫緩存內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述將損壞空間的數(shù)據(jù)寫入 陣列緩存包括在陣列緩存可用空間不足時(shí)，按照陣列緩存策略釋放陣列緩存內(nèi)保存的非 損壞空間的數(shù)據(jù)，將所述損壞空間的數(shù)據(jù)寫入釋放空間。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括 在將非損壞空間的數(shù)據(jù)寫入陣列緩存時(shí)，僅將該數(shù)據(jù)寫入陣列緩存內(nèi)未被損壞空間凄t據(jù)占用的空間中。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將損壞空間的數(shù)據(jù)存入 第 一存儲(chǔ)介質(zhì)為將所述數(shù)據(jù)寫入新增磁盤。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括 記錄數(shù)據(jù)被寫入新增磁盤的損壞空間；在使用所述新增磁盤同步損壞空間所在的磁盤時(shí)，根據(jù)記錄的損壞空間， 僅將磁盤中未記錄空間的數(shù)據(jù)同步至所述新增f茲盤。
9、 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將損壞空間上的數(shù)據(jù)存 入第一存儲(chǔ)介質(zhì)為將所述數(shù)據(jù)寫入RAID系統(tǒng)內(nèi)磁盤的校驗(yàn)塊。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7、 8或9所述的方法，其特征在于，所述將獨(dú)立冗余磁 盤陣列系統(tǒng)中損壞空間的數(shù)據(jù)存入第 一存儲(chǔ)介質(zhì)包括在訪問數(shù)據(jù)時(shí)，確定所要訪問的數(shù)據(jù)為損壞空間的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)存入第 一存儲(chǔ)介質(zhì)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求2、 7、 8或9所述的方法，其特征在于，所述將損壞空 間上的數(shù)據(jù)存入第 一存儲(chǔ)介質(zhì)包括在獲知磁盤上出現(xiàn)損壞空間時(shí)，將該損壞空間上的數(shù)據(jù)保存至第一存儲(chǔ)介質(zhì)。
12、 一種獨(dú)立冗余磁盤陣列系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 RAID控制器，用于控制將RAID系統(tǒng)中損壞空間上的數(shù)據(jù)存入第一存儲(chǔ)介質(zhì)；當(dāng)需要讀寫所述損壞空間的數(shù)據(jù)時(shí)，從第一存儲(chǔ)介質(zhì)中獲得所述數(shù)據(jù)； 第一存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)損壞空間上的數(shù)據(jù)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的RAID系統(tǒng)，其特征在于，所述第一存儲(chǔ)介質(zhì) 為RAID系統(tǒng)中的陣列緩存。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的RAID系統(tǒng)，其特征在于， 所述RAID控制器，用于在對(duì)損壞空間進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，所述數(shù)據(jù)未保存在陣列緩存內(nèi)時(shí)，將該^:據(jù)寫入陣列緩存。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的RAID系統(tǒng)，其特征在于，所述陣列緩存包括 讀緩存和寫緩存；所述RAID控制器，用于在讀數(shù)據(jù)時(shí)，所要讀取的數(shù)據(jù)中存在損壞空間的 數(shù)據(jù)、并且未保存在陣列緩存內(nèi)，將讀取的損壞空間的數(shù)據(jù)寫入陣列緩存的讀緩存內(nèi)；在寫數(shù)據(jù)時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)寫入的空間為損壞空間、并且該數(shù)據(jù)未保存在陣 列緩存內(nèi)，將該數(shù)據(jù)寫入所述陣列緩存的寫緩存內(nèi)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的RAID系統(tǒng)，其特征在于， 所述RAID控制器，用于在陣列緩存可用空間不足時(shí)，按照陣列緩存策略釋放陣列緩存內(nèi)保存的非損壞空間的數(shù)據(jù)，將所述損壞空間的數(shù)據(jù)寫入釋放空 間。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的RAID系統(tǒng)，其特征在于，所述RADI控制器，進(jìn)一步用于在將非損壞空間的數(shù)據(jù)寫入陣列緩存時(shí)， 僅將該數(shù)據(jù)寫入陣列緩存內(nèi)未被損壞空間數(shù)據(jù)占用的空間中。
18、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的RAID系統(tǒng)，其特征在于， 所述第 一存儲(chǔ)介質(zhì)為新增磁盤。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的RAID系統(tǒng)，其特征在于， 所述RAID控制器，進(jìn)一步用于記錄數(shù)據(jù)被寫入新增磁盤的損壞空間；在使用所述新增;茲盤同步損壞空間所在的磁盤時(shí)，根據(jù)記錄的損壞空間，僅將磁 盤中未記錄空間的數(shù)據(jù)同步至所述新增磁盤。
20、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于， 所述第一存儲(chǔ)介質(zhì)為RAID系統(tǒng)磁盤中的校驗(yàn)塊。
21、 根據(jù)權(quán)利要求18、 19或20所述的RAID系統(tǒng)，其特征在于， 所述RAID控制器，用于在訪問數(shù)據(jù)時(shí)，確定所要訪問的數(shù)據(jù)為損壞空間的數(shù)據(jù)，將該數(shù)據(jù)存入第一存儲(chǔ)介質(zhì)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求13、 18、 19或20所述的RAID系統(tǒng)，其特征在于， 所述RAID控制器，用于在獲知磁盤上出現(xiàn)損壞空間時(shí)，將該損壞空間上的數(shù)據(jù)保存至第 一存儲(chǔ)介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了降級(jí)狀態(tài)下處理數(shù)據(jù)的方法及獨(dú)立冗余磁盤陣列系統(tǒng)，通過將損壞空間的數(shù)據(jù)存入第一存儲(chǔ)介質(zhì)；當(dāng)需要讀寫所述損壞空間的數(shù)據(jù)時(shí)，從所述第一存儲(chǔ)介質(zhì)中獲得所述數(shù)據(jù)，使得對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行的讀寫操作的對(duì)象不再是損壞的空間，而是運(yùn)行正常的第一存儲(chǔ)介質(zhì)，這樣就可以按照正常的讀寫流程處理數(shù)據(jù)，進(jìn)而能夠有效提高獨(dú)立冗余磁盤陣列系統(tǒng)在降級(jí)狀態(tài)下的性能。
文檔編號(hào)G06F3/06GK101236482SQ20081010093
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者敏 侯 申請(qǐng)人:杭州華三通信技術(shù)有限公司