[发明专利]一种磁盘阵列重建优化方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁盘阵列技术领域，特别是涉及一种磁盘阵列重建优化方法及装置。

背景技术

目前，随着信息化的推进，需要存储的信息量呈爆炸式增长，存储系统规模的日益壮大给数据安全性和可靠性带来了巨大的挑战，尤其是对于金融、军事、大型企业等应用领域，存储系统一旦出现不可恢复的灾难性故障，企业将面临着难以承受的巨大损失，可靠性已经成为衡量存储系统总体性能的重要因素。

磁盘阵列就是利用冗余技术来提高存储系统的可靠性，但磁盘阵列重建期间的可靠性依然面临着严峻的问题，主要体现在以下几个方面：磁盘容量与磁盘访问速度的不平衡发展导致数据恢复的时间越来越长；磁盘故障占据了存储子系统故障相当大的比例，另外磁盘潜在的扇区故障也进一步降低了磁盘阵列的可靠性；磁盘阵列在数据恢复期间第二个磁盘发生故障的概率与重建时间成正比关系，数据重建时间越长，再次发生故障的概率就越大。

而在重建期间，用户I/O请求和重建I/O请求同时争夺有限的磁盘带宽，用户I/O请求将延长重建时间、降低重建效率，而重建过程又会影响用户I/O请求的服务，增加用户I/O响应时间，降低用户应用的性能，同时磁头在重建点和用户请求区域频繁地来回移动，势必会造成一定的开销。因此，减少重建时间，尽可能快地使系统恢复到正常状态是提高存储系统稳定性的重要手段。

传统的磁盘阵列重建是以条带为单位进行的“横向”重建，对每个条带创建一个重建进程依次执行以下三个步骤：首先，读出该条带位置上所有非故障盘上的数据；然后，将读出的数据进行异或计算得到奇偶校验值；最后，将计算出来的数据写到该条带的故障盘位置。重复上述步骤，直到故障盘上的所有数据都恢复到替换盘。磁盘阵列在线重建的过程中其负载显著增加，原因是故障盘上的读写操作都产生了“放大”现象，故障盘上的一次读请求将会导致对所有非故障磁盘产生读请求，从而通过XOR运算计算出要读的数据；故障盘上的一次写操作也需要读出所有幸存盘上的数据从而产生新的校验块数据。而重建过程中用户I/O请求和重建请求会争用有限的磁盘带宽，两者会相互影响，极大的影响了重建的效率和系统响应，磁盘阵列重建时间太长，存储系统的稳定性较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁盘阵列重建优化方法及装置，以实现提高存储系统的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种磁盘阵列重建优化方法，该方法包括：

获取存储系统中所有的写数据和热点数据；所述热点数据为磁盘阵列整个重建期间至少两次被读取的数据；

对磁盘阵列进行重建，使重建的磁盘阵列进入重定向状态，将重建过程中的写数据和热点数据迁移到空闲存储设备上；所述空闲存储设备为代理存储设备；

当磁盘阵列的重建完成时，将所述写数据和热点数据从空闲存储设备上回迁到重建完成的磁盘阵列上。

优选的，所述获取存储系统中所有的写数据和热点数据之后，还包括：

构建热读日志表，利用热读日志表识别热点数据，将热点读请求的元数据作为热点数据记录在日志表中。

优选的，所述将重建过程中的写数据和热点数据迁移到空闲存储设备上之前，还包括：

在磁盘阵列RAID抽象层接口函数中截获重定向I/O请求；

参照重定向日志表和热读日志表，确定写数据和热点数据要读写的空闲存储设备和位置。

优选的，将重建的将所述写数据和热点数据迁移到空闲存储设备上之后，还包括：

当在空闲存储设备完成写数据和热点数据的迁移时，停止重定向I/O请求。

优选的，将所述写数据和热点数据从空闲存储设备上回迁到重建完成的磁盘阵列上之后，还包括：

将要写回的I/O请求进行合并，在重建完成的磁盘阵列上存储写回数据的写请求和用户的读写请求。

本发明还提供一种磁盘阵列重建优化装置，该装置包括：

获取模块，用于获取存储系统中所有的写数据和热点数据；所述热点数据为磁盘阵列整个重建期间至少两次被读取的数据；

迁移模块，用于对磁盘阵列进行重建，使重建的磁盘阵列进入重定向状态，将重建过程中的写数据和热点数据迁移到空闲存储设备上；所述空闲存储设备为代理存储设备。

回迁模块，用于当磁盘阵列的重建完成时，将所述写数据和热点数据从空闲存储设备上回迁到重建完成的磁盘阵列上。

优选的，所述获取模块还包括：

记录单元，用于构建热读日志表，利用热读日志表识别热点数据，将热点读请求的元数据作为热点数据记录在日志表中。