[发明专利]用于在回写分布式冗余数据存储系统中维持奇偶校验一致性的读取其他项的协议

说明书

技术领域

本发明主要涉及维持数据完整性。具体地，本发明涉及数据存储中奇偶校验的一致性。

背景技术

在信息技术(IT)系统中，经常要冗余地存储数据以进行保护从而避免因损失数据造成部件故障。这样的数据冗余可以通过简单的数据镜像技术或者通过纠错编码(erasure coding)技术提供。纠错编码是使存储系统更为可靠的技术手段。在纠错编码中，通过用户数据的计算函数例如奇偶校验(异或)或者其他更为复杂的函数，例如里德所罗门编码(Reed-Solomon encoding)来实现数据冗余。廉价磁盘冗余阵列(RAID)的条带结构将来自磁盘阵列中除一个以外的所有其他磁盘驱动器的容量有效分组，并且在剩下的那个磁盘驱动器上(或者跨多个驱动器)写入该容量的奇偶校验(XOR)。当出现故障时，即可利用来自其余驱动器的数据重构位于故障驱动器上的数据。

在由主机设备更新数据时，冗余数据(奇偶校验)必须细微地（atomically）被更新以维持用于数据重构或恢复所需的奇偶校验和数据一致性。在大多数情况下，这样的更新由于经常要涉及大量的存储设备访问而可能是耗时的。为了缓解这种影响，冗余系统可以使用回写或“快写”的能力，其中将主机新写入的数据的一份或多份副本(也就是主机数据及其一份或多份副本)存储/写入到系统的独立高速缓存部件内。确认完成向主机的写入并且将奇偶校验的更新延迟为更加合适的时间(例如新写入数据的降级的时间)。

在单片系统中(例如装有两个冗余处理器的控制器，其中所有的存储盘对于两个处理器来说都是可访问的)，细微的奇偶校验更新可以由完全掌控处理期间事件的其中一个处理器更加轻易地管理。从错误或中断中的恢复得以被简化。但是，在包括并不共享相同磁盘的松散耦合的处理节点集合的分布式冗余数据存储系统中，存在有更多的部件、更低程度共享的掌控以及更多的故障状态和事件。因此就更加难以实现细微的奇偶校验更新。“分布式”表示一种节点的集合。“冗余”表示必须具有纠错编码。在(没有快写)的直写系统中，如果在确认向主机写入之前的奇偶校验更新失败，那写入就会失败并且由主机驱动进行恢复。但是，对于采用快写的分布式冗余存储系统，主机数据是由分布式冗余存储系统调配并且必须在将来的任意时刻都可靠地可用。因此，细微的奇偶校验更新必须在分布式冗余存储系统中被内部地管理。

US6983396B2公开了一种用于减少多个主控制器中每一个上的高速缓存一致性处理开销并且提高系统整体效能的桥接控制器。桥接控制器与主机端控制器和后端磁盘驱动总线的双机互备援对（dual-active pair）相接。第三控制器允许将后端总线数量翻倍，从而减少了每一个主机端主控制器上的高速缓存一致性处理开销并且使整体效能加倍。

US5627990公开了一种在下层的高速缓存存储抽屉(CSD)子系统和上层的存储控制器(SC)高速缓存中减少不必要数据复制的方法，由此允许更高效的高速缓存命中率，从而得到更好的整体存储子系统性能。

US6542960B1公开了一种用于根据其中条带包括奇偶校验块的RAID实施方式中存储条带的锁定和解锁来更新奇偶校验的系统和方法。条带被锁定以在相对于该条带的当前I/O操作正在进行时避免对其执行冲突的I/O操作。

US6446220B1公开了一种用于更新数据的系统。第一处理单元接收对第一存储设备中数据块的数据更新。用于数据块的奇偶校验数据被保存在第二存储设备中。奇偶校验组由数据块和奇偶校验数据构成。在确定第一处理单元并未控制对包括待更新数据块的奇偶校验组的访问之后，第一处理单元就向控制对奇偶校验组访问的第二处理单元发送消息以请求控制对奇偶校验组的访问。第一处理单元根据数据更新、第一存储设备中数据块处的数据和第二存储设备中的奇偶校验数据来确定新的奇偶校验数据。随后第一处理单元将数据更新写入第一存储设备的数据块内并将新的奇偶校验数据写入第二存储设备。

US20080109616A1公开提供了一种方法、系统和计算机程序产品，用于优化由以多个客户端的名义工作的存储服务器执行的I/O操作以访问多个存储设备(磁盘)上的数据。本发明的实施例消除了选定的读操作通过清零准备写入新数据的物理数据块而将新数据写入物理数据块的需要。另外，还消除了读取旧奇偶校验以计算新奇偶校验的需要。相反，新奇偶校验无需旧奇偶校验或存储服务器向存储奇偶校验的磁盘发送指令即可根据要写入的数据算出。在存储奇偶校验的磁盘处实施的模块无需由存储服务器读取旧奇偶校验即可执行指令。

发明内容