[发明专利]一种高可靠磁盘阵列的容错方法

说明书

技术领域

本发明涉及存储领域，具体地说是磁盘阵列系统中的容错方法。

背景技术

RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)，指价格便宜且具有冗余能力的磁盘阵列，是由很多价格便宜、容量较小、稳定性较高的磁盘组合成的一个容量巨大的磁盘组。RAID具有一定的容错能力，其中任何一个磁盘出现故障时，仍可以读出数据，在数据重构时，将数据经过计算后重新置入新磁盘中。RAID技术主要包含RAID 0～RAID 7等数个规范，它们的侧重点各不相同。RAID5及RAID6本身都有一定的错误处理策略，它可以通过条带校验来计算出发生错误位置的数据。当磁盘发生读错误时，RAID会通过校验进行数据写回修复，可以降低再次出错的可能性。当磁盘发生写错误时，RAID自身没有任何容错机制，会直接剔除磁盘，然后需要手工换上新盘，再进行RAID重建，这个过程既损失了时间，也损失了硬件成本。在某些数据敏感度不高的运用中，比如视频录像、大型非结构化数据、音频等，它们普遍对数据精确度的要求不高，磁盘单位数据的损失可能对整体数据的影响很小，比如一个512字节数据的损失，对于一个1GB的视频录像所造成的影响可能微乎其微，观看者甚至无法分辨是否有数据损失了，对于音频或者大型非结构化数据也是如此。因此，为了这极其微小的一部分数据损失而放弃整块磁盘无疑是一种浪费。

现有专利文献CN101887351A中公开了一种磁盘阵列容错方法及其系统，应用于视频监控系统，该方法中当发生数据读写错误时，并不立即剔除发生读写错误的磁盘，而是当磁盘中发生过数据读写错误的数据块的数量达到设定阈值时，才将该磁盘剔除出该磁盘所在的磁盘阵列。该方法可在一定程度上保证视频监控录像数据的完整性的前提下，降低磁盘阵列中的磁盘更新频率，延长磁盘的使用寿命。该方案的不足在于当磁盘出现读写错误时，只记录出现读写错误的数据块的数量，即使读写错误并不是由磁盘内部扇区的损坏造成的，也依然记录该读写错误，而不会修复，当数量超过磁盘阵列的容错极限时，将无法继续写入数据，并且，当磁盘阵列的一个条带上被标记读写错误的数据块超过磁盘阵列容错范围时，如RAID5的容错范围是1个，RAID6的容错范围是2个，磁盘阵列也是无法继续读写的。因此，该方案无法降低磁盘阵列的损坏程度，对于非磁盘本身损坏造成的读写错误无法识别，同时磁盘阵列也很难达到高可靠性的程度。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的磁盘阵列系统只记录读写错误的坏块信息而不修复坏块且受限于磁盘阵列自身的容错范围，从而提出一种跨越RAID5与RAID6容错限制，对于非磁盘本身损坏而造成读写错误的坏块可以进行修复的高可靠磁盘阵列容错方法。

为解决上述技术问题，本发明的提供一种高可靠磁盘阵列容错方法，包括如下步骤：

（1）当发生数据写入错误时，确定发生写入错误的数据所在磁盘的存储空间，将发生写入错误的存储空间进行坏块标记，并在下一次读取操作时，不再读取所述进行了坏块标记的存储空间；

（2）当发生数据读取错误时，判断所述磁盘阵列系统是否完整，如果完整则通过校验计算出当前位置数据，然后将计算出的数据写回所在磁盘的相应位置，否则，将发生数据读取错误的磁盘的存储空间进行坏块标记；

（3）当进行下一次写入操作时，先判断所述磁盘阵列的条带是否正常，如果正常则对所述磁盘进行正常写入操作；否则判断所述条带是否满足写入算法要求，如果满足要求则记录被写的坏块标记，并同样进行所述写入操作，反之则进行错误处理；当完成写入操作后，如果所述进行了坏块标记的存储空间写入成功，判断该存储空间是否记录了坏块标记，如果是则进行后续读取操作，如果所述进行坏块标记的存储空间也读取成功，则清除对该存储空间的坏块标记，反之则保留坏块标记；

所述存储空间为磁盘内的扇区；

所述高可靠磁盘阵列容错方法基于Linux kernel 3.6版本；

在所述步骤（1）或（2）中，所述进行坏块标记的存储空间为8个扇区；

所述坏块标记为Badblock。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：