[发明专利]一种RAID数据处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种RAID数据处理方法及装置。

背景技术

独立磁盘冗余阵列（Redundant Array of Independent disks,RAID）是一种把多个独立的物理磁盘（disk）组合起来形成的一个磁盘组，因此可以向用户主机提供比单个磁盘更高的存储性能，并可提供数据备份功能。根据不同的数据组织方式，常用的RAID包括RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID10等多种级别。RAID中包括有以下的技术定义。

条带：把连续的数据分割成等大小的数据块，把每个数据块的数据按照RAID算法写入到RAID的成员磁盘上。连续数据等长分割后的数据块称为条带，数据块大小称为条带大小。

条块：每个条带的数据分布到多个成员磁盘上，条带在每个成员磁盘上占用的空间大小称为条块。

数据单元：表示用于存放用户数据的条块。

校验单元：表示用于存放校验数据的条块。

校验组：一个条带中，由多个数据单元和一个校验单元组成的集合，校验单元中的校验数据由该条带中数据单元的用户数据通过RAID校验算法计算得到。

RAID同步：通过RAID校验算法，计算出校验数据并写入校验单元的处理过程。

RAID重建：在RAID成员磁盘故障或拔出后，通过RAID算法，计算故障磁盘或被拔出磁盘中数据，并写入重建盘，恢复RAID数据冗余性的过程。

为了避免单个磁盘故障导致数据丢失，存储系统通常使用RAID技术对数据进行保护。对于冗余RAID，RAID可容忍的故障磁盘数目取决于RAID级别。磁盘故障后可触发重建，即，使用热备盘替换故障磁盘，通过RAID重建算法把故障盘中的数据重构到热备盘上，恢复RAID的冗余性。常见的冗余RAID算法包括：

RAID5算法：支持1个磁盘发生故障数据不丢失，RAID5可用容量=（n-1）×最小成员磁盘容量，其中n指成员磁盘数目。

RAID6算法：支持2个磁盘同时发生故障数据不丢失，RAID6可用容量=（n-2）×最小成员磁盘容量，其中n指成员磁盘数目。

RAID10算法：支持非同一个镜像对中多个磁盘同时发生故障数据不丢失，RAID10可用容量=（n/2）x磁盘最小容量，其中n指成员磁盘数目。

请参考图1，RAID6算法可以保证，一个条带上2个磁盘同时发生介质错误时，仍然可以通过该条带上其他磁盘的数据重构出故障磁盘的数据。其他级别的RAID也有自身的优势和缺点，比如说RAID10可以支持非同一个镜像对中多个磁盘同时发生故障数据不丢失，但是其容量利用率只有1/2，因此从投资回报率来看，RAID10并不是一个理想选择；而且RAID10无法解决同一个镜像对中2个磁盘同时发生故障的情况，存在数据丢失的风险。RAID5算法容量利用率高，但是仅支持1个磁盘故障，数据丢失的风险系数有相对较高。RAID6算法容量利用率介于RAID10和RAID5之间，但是因为校验数据采用两种不同算法计算得到，算法层面的实现相当复杂，另外，RAID6不支持大于2个磁盘同时发生故障，在对可靠性要求较高的场景中，RAID6的灵活性和扩展性相对较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种RAID数据处理装置，应用于计算机系统上，该RAID包括n+m个成员磁盘，其中n为一个RAID条带中数据单元的数量，m为一个RAID条带中校验单元的数量；或者说n为RAID中数据盘的数量，m为校验盘的数量，其中n和m均为自然数；该装置包括写处理模块以及读处理单元，其中：

写处理模块，用于处理来自用户侧的写命令，当故障成员磁盘数量小于或等于m时，确定该写命令对应的当前条带中需要写入的数据单元；使用相同的有限域校验算法更新当前条带上所有可以访问且需要写入的数据单元以及校验单元中的数据，其中不同的校验单元中的校验数据不同；

读处理模块，用于处理来自用户侧的读命令，当故障成员磁盘数量小于或等于m时，确定该读命令对应的当前条带中需要读取的数据单元，若需要读取的数据单元位于正常状态的成员磁盘上，从该数据单元中读取对应的用户数据，若需要读取的数据单元位于故障成员磁盘上，则根据当前可访问的数据单元以及校验单元中的数据使用所述有限域校验算法恢复出需要读取的用户数据。

本发明还提供一种RAID数据处理方法，应用于计算机系统上，该RAID包括n+m个成员磁盘，其中n为一个RAID条带中数据单元的数量，m为一个RAID条带中校验单元的数量，n和m均为自然数；其中该方法包括以下步骤：