[发明专利]一种基于校验RAID加入镜像结构的阵列构建方法及读写系统

权利要求书

1.一种基于校验RAID加入镜像结构的阵列构建方法，其特征在于，所述阵列构建方法包括地址布局、数据布局、数据存取和数据重构四个步骤，具体如下：

(1)地址布局：

(1.1)根据磁盘数M设定段内条带数，段内条带数为M的整数倍；

(1.2)根据磁盘中数据块的数目与段内条带数确定段数K，段数K＝磁盘中数据块的数目/段内条带数；

(1.3)取N＝K/2；将段编号为1至N的段与段编号为N+1至K的段交叉存放：编号为1的段之后存放编号为N+1的段，之后存放编号为2的段，编号为2之后存放编号为N+2的段，如此交叉存放；如K/2为非整数，则取整；

(2)数据布局：

(2.1)原始数据段段内的数据与基于校验的RAID相同布局；

(2.2)镜像数据段在原始数据段布局的基础上，改变同条带中数据块存放的磁盘号，磁盘号统一向右或向左偏移；统一向右偏移，即磁盘号加i，若加i后的磁盘号大于M，则减M；统一向左偏移，即移磁盘号减i，若减i后的磁盘号小于0，则加M；

(3)数据读写：

(3.1)计算拟访问数据的物理地址；若为写请求，还要计算校验信息物理地址；

(3.2)判断拟访问的数据是否有镜像；如果没有镜像，则进入步骤(3.3)，若有镜像，则进入步骤(3.4)；

(3.3)下发读写请求到数据的物理地址指向的磁盘；若为写请求，还更新原始数据的校验信息；

(3.4)计算镜像数据的物理地址；若为写请求，还计算镜像数据校验数据的物理地址，下发写请求到相应的数据物理地址所指向的磁盘和镜像物理地址指向的磁盘，并更新原始数据和镜像数据的校验信息；若为读，均衡原始数据所在磁盘与镜像数据所在磁盘的负载大小，选择负载较小者下发读请求；

(4)数据重构：

如果出现故障盘，判断故障盘上的数据是否有镜像，如果有镜像，从镜像读取对应数据写入备份盘；如果没有镜像，则根据基于校验RAID的重构方法，读取条带内其他的数据块计算故障盘的数据写入备份盘。

2.如权利要求1所述的阵列构建方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，写数据时，若阵列空间不足，则根据用户指定的优先级弹性释放镜像数据空间：当用户数据按基于校验的RAID组织所需要的空间小于或等于阵列容量的一半时，所有的数据都有镜像冗余；当用户数据按基于校验的RAID组织所需要的空间大于阵列容量的一半时,根据用户指定数据的优先级，先释放优先级低的数据段的镜像；随着用户数据的递增达到饱和，阵列蜕变成基于校验的RAID。

3.如权利要求1或2所述的阵列构建方法，其特征在于，所述步骤(3)中，判断是否有镜像的方法具体为：根据镜像管理模块中条带段位图记录的内容判断，为“00”表示空闲；“01”表示有数据没有镜像；“10”表示有数据且其镜像数据在向下相邻的位置；“11”表示有数据且该数据有镜像，镜像位置需通过镜像映射表查找。

4.如权利要求1或2所述的阵列构建方法，其特征在于，所述步骤(3)中更新校验信息有两种方式：其一，若用户不要求校验数据同步更新，则利用I/O模块中的校验延迟队列后台处理；其二，同步处理，在写原始数据和镜像数据时同步更新原始数据的校验信息和镜像数据的校验信息。

5.如权利要求1或2所述的阵列构建方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，执行读请求过程中，若原始数据所在盘出现故障，则遵循校验RAID的方法执行读。

6.如权利要求1或2所述的阵列构建方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，读请求执行过程中，若原始数据所在盘出现故障，直接将用户读请求下发到镜像数据所在磁盘。

7.一种基于校验RAID加入镜像结构的阵列读写系统，其特征在于，所述系统包括I/O模块、镜像管理模块、地址变换模块、基于校验RAID模块；

所述I/O模块接收上层读写请求，输出逻辑地址信息；镜像管理模块根据所述逻辑地址信息，判断查找所述地址所指向的原始数据的镜像数据，输出镜像数据逻辑地址；地址变换模块接收原始数据与镜像数据的逻辑地址，输出原始数据与镜像数据的物理地址；如果为写请求，还输出原始数据和镜像数据检验块的物理地址；I/O模块根据所述物理地址，下发读写请求到对应的磁盘；基于校验RAID模块则用于在没有镜像的情况下，原始数据所在盘出现故障时执行读请求。