[发明专利]RAID系统和伽罗瓦域乘积计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过伽罗瓦(Galois)域计算来计算数据奇偶的独立盘冗余阵列(RAID)系统，并且还涉及伽罗瓦域乘积计算方法。更具体地说，本发明涉及适于从双盘故障中恢复数据的RAID系统和伽罗瓦域乘积计算方法。

背景技术

一种用于从双盘故障中恢复数据的方法是RAID-6。在这种RAID-6方案中，举例来说，如在日本未审查专利申请公报第2000-259359号(图5和图6)中公开的，已经提出了线性冗余技术。

下面，在图14所示RAID-6系统的构造的情况下对这种技术进行描述。将三个数据盘单元(硬盘驱动器)101、102、以及103和两个奇偶盘单元(硬盘驱动器)(即，第一奇偶盘单元104和第二奇偶盘单元105)连接至RAID控制器110。

在线性冗余技术中，根据数据生成两个奇偶。在已知的RAID-5方案中，如图15所述，作为将数据项D1、D2以及D3相加(即，计算异或(XOR))的结果，生成第一奇偶P。将第一奇偶P存储在第一奇偶盘单元104中。图15所示“+”号表示XOR。

通过利用伽罗瓦域乘积计算对数据项D1、D2以及D3进行加权，并且通过计算所得值的XOR来生成第二奇偶Q。将第二奇偶Q存储在第二奇偶盘单元105中。

为数据盘单元101、102以及103中的各数据盘单元各分配一个伽罗瓦域生成器。为了从双盘故障中恢复数据，分别分配给数据单元101、102以及103的伽罗瓦域生成器必需彼此不同。例如，如图15所示，如果数据位数是16，则将2¹⁶个有限元素设置为伽罗瓦域GF(2¹⁶)。另外，可以根据预定规则对伽罗瓦域执行四则运算。这种线性冗余技术能够分散奇偶、有效检测发生的双盘故障、并且从这种故障中恢复数据。

如图15所示，在利用伽罗瓦域生成奇偶时，诸如数据和伽罗瓦域的两个变量是执行伽罗瓦域乘积计算所必需的。因此，与RAID-5方案的XOR计算(即，计算普通奇偶P)所需处理时间相比，需要更长处理时间来生成奇偶。因此，降低了性能。

为了简化伽罗瓦域乘积计算，举例来说，如在2006年10月26日得到的在线文件http://kernel.org/pub/linux/kernel/people/hpa/raid-6.pdf中，由H.Peter Anvin在“The mathematics of RAID-6”中公开的，已经提出了通过移位、AND、XOR运算，利用因子α来对多个数据段进行加权(乘积计算)的算法。在这个文件中，第4页到第5页公开了当使用8位数据时用于生成奇偶和用于恢复数据的表达式，并且从第6页的底栏到第7页采用C语言描述了利用因子α来进行加权(乘积计算)的算法。

下面，在4个符号数据(每一个符号都用8位表示)的情况下，参照图16和17，对采用C语言描述的算法进行说明。在图16中，v表示具有4个8位符号的对象数据(32位)。

在步骤S100中，将存储在盘单元中的具有4个8位符号的对象数据v加载到32位寄存器中。接着，在步骤S101中，将整个对象数据v向左(即，向更高阶)移位1位。所得数据v＜＜1的值是以32位为单位的对象数据v的值两倍大。

接着，在步骤S102中，对移位数据v＜＜1的因对数据v进行移位而影响了其它符号的位进行掩码。使用掩码值0xfefefefe，计算移位数据v＜＜1与掩码值的逻辑AND，以获取掩码数据vv。通过这种操作，将4个符号的最右位(即，因对数据v进行移位而受影响的位)的值设置成0。即，可以防止由于右相邻符号的最高有效位(MSB)对对象符号的最右位造成的影响，这种影响是因对所有32位进行移位而造成的。

随后，在步骤S103中，如图17所示，根据对象数据v生成掩码函数(MASK(v))。该MASK(v)函数按如果8位符号的最左位是1则在该符号中设置8位“11111111”，而如果8位符号的最左位是0则在该符号中设置8位“00000000”的方式生成。即，MASK(v)函数按其中通过对对象数据v进行移位而生成进位的符号设置8位1的方式和按其中通过对对象数据v进行移位而没有生成进位的符号设置8位0的方式生成。

图17的流程图给出了生成MASK(v)函数的细节。在步骤S110中，计算对象数据v与其中在8位间隔处呈现1而在其它位的位置中设置0的掩码值“0x80808080”的逻辑AND。这个掩码值提取各符号的MSB。