[发明专利]阵列数据保护方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储领域，特别是涉及阵列数据保护方法及系统。

背景技术

传统的存储系统采用RAID(Redundant Array of Independent Disks，独立硬盘冗余阵列)技术，通过镜像、校验和条带化等手段，同时使用多个磁盘，来提高存储系统的性能和可靠性。

在CPU(Central Processing Unit，中央处理器)运算速度大幅度提高，存储性能不受影响的情况下，运算资源的成本相对于数据丢失的风险变得可以接受。尽管RAID6技术能允许系统同时两块磁盘失效，但在磁盘数量不断增加的情况下，两个校验块的可靠性会大打折扣，且其建议磁盘的数量是有限制的，形成了存储系统的扩展瓶颈。

发明内容

针对存储系统可靠性不高的问题，本发明提供了一种可任意选择校验块数量来保护数据，提高存储系统可靠性的阵列数据保护方法及系统。

为达到技术目的，本发明提供一种阵列数据保护方法，包括以下步骤：

生成原数据矩阵，所述原数据矩阵由N个数据块向量构成，所述N为自然数；

生成运算矩阵，所述运算矩阵是由N行N列的单位矩阵和M行N列的校验矩阵构成，所述M为自然数；

将所述运算矩阵与所述原数据矩阵进行乘积运算，得到最终数据矩阵，并将所述最终数据矩阵的数据行对应写入N+M个不同的磁盘中；

当有m个磁盘失效时，将所述运算矩阵中失效磁盘对应的数据行删除，得到恢复矩阵，所述m为自然数且小于等于M；

删除所述最终数据矩阵中失效磁盘对应的数据行，得到保留矩阵；

将所述恢复矩阵的逆矩阵与所述保留矩阵进行乘积运算，计算得到新的原数据矩阵，恢复所述失效磁盘对应的原始数据。

作为一种可实施方式，在所述生成原数据矩阵之前，包括如下步骤：

根据需要设定数据块数量N和校验块数量M；

所述数据块数量N为小于等于255的自然数；

所述校验块数量M为小于等于128的自然数。

作为一种可实施方式，在所述根据需要设定数据块数量N和校验块数量M之后，还包括如下步骤：

将需要保存的数据根据所述数据块数量N划分成大小相等的数据块，数据块不足的用零数据补充。

作为一种可实施方式，所述校验矩阵由加罗瓦域中的生成元及生成元的幂组成。

作为一种可实施方式，将所述恢复矩阵的逆矩阵与所述保留矩阵进行乘积运算，计算得到新的原数据矩阵，恢复所述失效磁盘对应的原始数据，包括如下步骤：

将所述恢复矩阵的逆矩阵与所述保留矩阵进行乘积运算，计算得到新的原数据矩阵；

将所述校验矩阵与所述新的原数据矩阵进行乘积运算，计算得到校验数据矩阵；

由所述新的原数据矩阵和所述校验数据矩阵生成新的最终数据矩阵；

将所述失效磁盘对应的所述新的最终数据矩阵中的数据行写入新的磁盘中，恢复所述失效磁盘对应的数据。

作为一种可实施方式，还包括以下步骤：

当原数据矩阵中原始数据更新为新数据时，读取保存在磁盘中的所述原始数据及所述最终数据矩阵中所述原始数据对应列的校验数据；

计算所述原始数据和所述新数据之间的差异Δ；

根据公式计算新的校验数据，所述公式为其中，c_xj为所述原始数据对应列的校验数据，c′_xj为所述新数据对应列的新的校验数据，g_x为所述校验数据对应的生成元；

所述x为所述校验矩阵的行数，所述i为所述新数据在所述原数据矩阵中对应的行数，所述j为所述新数据在所述原数据矩阵中对应的列数；

将所述新数据和所述新的校验数据写入对应的磁盘中。

本发明还提供一种阵列数据保护系统，包括原数据矩阵模块，运算矩阵模块，最终数据矩阵模块，恢复矩阵模块，保留矩阵模块和数据恢复模块，其中：

所述原数据矩阵模块，用于生成原数据矩阵，所述原数据矩阵由N个数据块向量构成，所述N为自然数；

所述运算矩阵模块，用于生成运算矩阵，所述运算矩阵是由N行N列的单位矩阵和M行N列的校验矩阵构成，所述M为自然数；

所述最终数据矩阵模块，用于将所述运算矩阵与所述原数据矩阵进行乘积运算，得到最终数据矩阵，并将所述最终数据矩阵的数据行对应写入N+M个不同的磁盘中；