[发明专利]一种混合磁盘阵列及其延迟写入校验方法和数据恢复方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机存储技术领域，具体涉及一种混合磁盘阵列及其延迟写入校验方法和数据恢复方法。

背景技术

随着闪存价格的下降，基于NAND闪存的固态硬盘逐渐的应用于存储系统。而单个固态硬盘并不能满足现代企业存储系统的大容量，高性能，可靠性和低成本的要求。廉价磁盘冗余阵列(RAID)是比较理想的选择。然而，基于固态硬盘的磁盘阵列，具有以下两方面的缺点：

1.由于目前固态硬盘的价格是机械硬盘的10倍左右，构建基于固态硬盘的磁盘阵列，其成本非常高。

2.固态硬盘是基于闪存，每个存储块都有擦除的上限值，如果超过这个上限值，这个块就不能够使用。无论是RAID4，RAID5还是RAID6，数据块的更新都会引起条带上校验块的更新。例如，对于由5个磁盘组成的RAID5阵列，校验块的更新次数是其它数据块更新次数的4倍。校验数据的频繁更新，不仅降低了磁盘阵列的性能，而且缩短了固态硬盘的使用时间。

目前基于混合存储阵列的研究并不多，其中一种混合磁盘架构是由两种磁盘阵列组成，分别是由机械硬盘组成的阵列和由固态硬盘组成的阵列。数据在两种磁盘阵列之间迁移。其基本思想是将只读数据(Read-Only)存储在固态硬盘组成的阵列，只写数据(Write-Only)存储在由机械硬盘组成的阵列，对于读写数据(Read-Write)，根据性能，能量和可靠性等因素决定存储于哪种阵列。但其缺点是很显然的，两个磁盘阵列的成本非常高。另一种存储架构由两部分组成，一部分是由多个固态硬盘和1个机械硬盘组成RAID4，另一部分是由机械硬盘的剩余空间和另一个机械硬盘构建RAID1。这种架构提高了随机写的性能和降低了固态硬盘的损耗。其缺点是组成RAID4的校验盘，很可能成为系统瓶颈，另外，HPDA的成本也非常高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于满足现代存储系统的大容量，高性能，可靠性和低成本的要求，减少固态硬盘的擦除次数，延长固态硬盘的寿命的混合磁盘阵列，本发明的目的还在于提供一种混合磁盘阵列延迟写入校验方法和数据恢复方法。

本发明的目的是这样实现的：

混合磁盘阵列，由机械硬盘、固态硬盘和存储控制器构成，固态硬盘和机械硬盘之间采用系统总线相连，系统将固态硬盘和机械硬盘统一映射为逻辑设备，通过相同的接口进行访问，架构方式采用RAID5和RAID6。

混合磁盘阵列的延迟写入校验方法：

（1）生成部分校验块和恢复相关块；

（2）判断非易失性存储器P-Cache存储空间：如果非易失性存储器有足够的存储空间则执行步骤（3），如果非易失性存储器没有足够的存储空间则执行步骤（4）；

（3）检测非易失性存储器中存储的部分校验块：

1）非易失性存储器中没有部分校验块和恢复相关块时，添加新的部分校验块和恢复相关块；

2）非易失性存储器中存储了部分校验块，但部分校验块的组成部分不包含数据块时，更新部分校验块，新的部分校验块由旧的部分校验块和新的数据块异或得到，新的恢复相关块由旧的恢复相关块和原数据块异或得到；

3）非易失性存储器中存储了部分校验块，并且部分校验块的组成部分包含数据块时，新的部分校验块由旧的部分校验块，原数据块和新的数据块异或得到，新的恢复相关块和原来相同；

（4）替换非易失性存储器中的部分校验块和恢复相关块，计算新的校验值，并写入固态硬盘。

混合磁盘阵列为基于双校验信息的混合RAID6阵列。

混合磁盘阵列的数据恢复方法，当机械硬盘或固态硬盘数据出错时，判断校验块存储位置，存储在机械硬盘时，由机械硬盘上的校验块和其它磁盘上的数据进行恢复；存储在固态硬盘时，则由固态硬盘上的校验块和其它磁盘上的数据块恢复；当校验块存储在非易失性存储器时，如果部分校验块关联出错的数据块，由部分校验块来恢复出错的数据块；如果部分校验块没有关联出错的数据块，出错的数据块由原校验块和恢复相关块来恢复。

本发明的有益效果在于：

本发明由大量的机械硬盘和少量固态硬盘组成的混合磁盘阵列，使得存储系统的成本接近于机械硬盘组成的阵列，而性能接近于固态硬盘组成的阵列，容量更大、性能更高、可靠性更强、成本更低；一种混合磁盘阵列的延迟写入校验的方法，减轻了固态硬盘的损耗，延长了固态硬盘的使用寿命；一种混合磁盘阵列的数据恢复方法，能够及时有效的恢复出错的数据，并且不会增加额外的开销。

附图说明

图1为系统整体架构图；

图2为非易失性存储器结构图；