[发明专利]用于改善性能的RAID卷和驱动器组之间松耦合

说明书

背景技术

驱动器组可以是用来存储卷数据的相关驱动器的集合。驱动器组可被指定为定义了数据结构和冗余模型的RAID等级。RAID卷可以是目标为数据I/O的主机可访问逻辑单元。驱动器组可包含多个卷。所述驱动器组内的所有卷使用相同的物理驱动器集和以相同RAID等级运行。

驱动器组的驱动器可包括不同容量。所述卷组的可用容量可以是基于所述组中最小驱动器的RAID因数容量，除了为存储阵列配置数据保留的区域。驱动器组的可用容量可以是所述可用容量减去任意已定义卷的容量。可用的驱动器组容量可被用来创建附加卷或扩展已有卷的容量。

RAID卷可在所述驱动器组中的每一个驱动器上占用区域。RAID卷的区域都可以具有自所述驱动器的开端的逻辑块地址(LBAs)中相同偏移量以及逻辑块地址(LBAs)中相同长度。每一个可以是给定卷的部分的这样区域可被称为片段。卷的片段的集合可被称为卷幅度。驱动器组也可具有一个或几个可用的幅度，每一个组成所述驱动器上未使用容量的区域，具有相同偏移量和长度。

在一个驱动器组内的物理驱动器的数量可被称为驱动器组的宽度。所述宽度影响了在所述驱动器组内RAID卷的性能和可访问性。所述驱动器组越宽，更多的物理主轴可被并行展开并且这提升了特定主机I/O轮廓的性能。但是，所述驱动器组越宽，其物理驱动器之一会发生故障的风险可能越高。

段大小可以是在控制器将数据写给驱动器组的下一个驱动器之前写给单个驱动器的数据量。条带可以是段的集合，一个在所述驱动器组的每一个驱动器上，所有都具有从它们的驱动器开端的相同偏移量。因此，也可将卷视为条带的集合。

图1和图2描述了由n+1个驱动器组成的驱动器组。卷B可构成n+1个片段，B-0，B-1…B-n。每一个片段包含多个段。例如，片段B-0可包含段-B0₀、段-B0₁…段-B0_k。条带跨越这些驱动器，例如，段-B0₂、段-B1₂…段-Bn₂组成条带B₂。卷B可由k+1个条带构成。

这样的RAID布局从某种意义上可以是算法的，其可以是一种简单的计算以确定哪一个物理驱动器LBA在所述驱动器组的哪一个驱动器上，对应于特定的RAID卷的虚拟LBA。当所述驱动器组的宽度定义了所述RAID卷的宽度时，所述RAID卷也可被认为是与所述驱动器组紧耦合。

驱动器组中的一个物理驱动器可能完全发生故障，因此其上的数据会不再是能被访问的。如果所述驱动器组可包括具有冗余的RAID等级(即，非RAID 0驱动器组)，在所述剩余驱动器上仍具有足够的数据留下使得所述主机可依旧访问所述数据。但是，除了RAID 6和一些特定的RAID 1/10情况，所述驱动器组可不再包括冗余直到所述故障驱动器被替换以及所述数据被重建。

对于RAID 1/10，此重建可构成将所有数据从镜像驱动器备份到替换的驱动器。对于RAID 5，此重建可构成从所述驱动器组中残留驱动器读出每一个条带(即，驱动器组宽度-1段)，使用奇偶校验来计算所述丢失的段，以及将恢复段写入所述替换的驱动器中。

相同方式可被用于在RAID 6 P+Q驱动器组中的单个驱动器故障，除了由于冗余信息从驱动器组宽度-2段处可能对所述丢失段进行计算时。

在所述故障驱动器被替换以及完成所述重建之前，第二驱动器故障将引起在所述驱动器组中的数据的完全丢失，除了所述驱动器组被配置成容忍多个驱动器故障(例如，RAID 6)。

存储阵列可提供在所述存储阵列中的未使用物理驱动器池作为热备份。当一个物理驱动器在具有冗余RAID等级(即，非RAID 0)的驱动器组中发生故障时，所述存储阵列可自动从所述热备份驱动器池处分配一个替换驱动器并在所述热备份驱动器上执行所述丢失数据的重建。

一旦所述故障驱动器被替换，所述热备份驱动器的内容会被简单地复制给所述替换驱动器，被称为回写的过程。当回写完成时，所述热备份可被返回给所述热备份池。

所有指向经历所述重建的驱动器的写入形成了对所述过程的性能瓶颈。因此，在受影响的驱动器组中对任意RAID卷进行驱动器重建的过程中可能存在明显的性能衰退。

另外，在物理驱动器大小保持增长时，单个驱动器的重建时间显著增加。SATA驱动器当前可能具有超过1TB的容量以及所有这些数据将必须被重建和被写入单个热备份/替换驱动器中。这延长了主机将在受影响驱动器组中经历RAID卷的性能衰退，其在驱动器组可能没有冗余(例如，对于RAID 5驱动器组)处也延长了时间。