[发明专利]一种磁盘阵列及基于其的数据重构方法和存储设备

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种磁盘阵列及基于其的数据重构方法和存储设备。

背景技术

随着技术的发展，用于数据存储的物理磁盘(区别于虚拟磁盘，以下简称磁盘)的容量由几十个GB发展到几个TB，其中RAID(Redundant Array of Independent Disks，即独立磁盘冗余阵列)可提供比单个磁盘更高的存储性能，RAID是一种把多块独立的磁盘按不同的方式组合起来形成一个磁盘组。RAID作为一个存储系统，不可避免的磁盘的硬件或者软件可能会出现问题。许多应用要求RAID具有高可靠性以保护用户数据，其中，数据备份可对数据进行保护，使得数据以高可靠性存储于RAID上，即使部分磁盘硬件或软件出现问题，可进行数据重构，能够从RAID中恢复数据。

通过数据备份进行数据重构，目前可以采用的其中一种方式在RAID中设置用于备份的空间，这样，当某块磁盘或者磁盘中的某块区域发生故障时，能用备份空间代替发生故障的区域，并通过算法把原来储存在发生故障区域中的数据重构到备份空间中。

这种方案的问题是，由于替换该故障区域的备份空间通常设置在原来磁盘的尾部，当磁盘中某个故障区域用备份空间替换进行数据重构之后，在有故障区域的位置附近顺序读写磁盘时，由于故障区域被备份空间代替，需要定位到位于磁盘尾部的备份空间，然后再返回，导致读写时磁盘磁头移动距离比较大，需要花费较多的时间进行磁盘寻道，磁盘的读写性能较低，会导致整个RAID空间读写性能不稳定。

发明内容

为解决上述RAID读写不稳定的技术问题，本发明提供一种磁盘阵列，所述磁盘阵列包括：

多个物理磁盘，每个物理磁盘的存储空间包括多个物理块，每个所述物理块具有物理地址；

每个物理磁盘的多个物理块包括备份物理块和存储物理块，且所述备份物理块间隔分布于所述存储物理块中。

可选的，根据磁盘阵列中每个物理磁盘的总容量和预设物理块容量将每个物理磁盘的存储空间划分成多个物理块。

可选的，根据预设备份空间比例和所述物理块总数量设置备份间隔数量，每间隔所述备份间隔数量个所述存储物理块设置一个备份物理块。

可选的，所述存储物理块中存储有备份位图和存储位图，所述备份位图包括各所述备份物理块在所述物理磁盘中的分布位置，所述存储备份位图包括各所述存储物理块在所述物理磁盘中的分布位置，所述备份位图中的位数值和所述存储位图中的位数值为互补关系。

可选的，所述的磁盘阵列，还包括：

多个虚拟磁盘，所述多个虚拟磁盘为将所述磁盘阵列的多个物理磁盘虚拟化得到的；

其中，每个所述虚拟磁盘的存储空间包括多个虚拟块，每个所述虚拟块具有逻辑地址，所述虚拟块的数量与所述多个物理磁盘中存储物理块的数量相同，每个所述虚拟块的逻辑地址与每个存储数据块的物理地址具有映射关系。

可选的，所述虚拟磁盘的数量小于所述物理磁盘的数量，多个所述虚拟磁盘中位于相同行的多个虚拟块作为一个条带，每个所述条带的各虚拟块的逻辑地址分别与不同物理磁盘中的存储物理块的物理地址建立映射关系。

本发明实施例还提供一种基于磁盘阵列的数据重构方法，所述方法包括以下步骤：

获取磁盘阵列中发生故障的存储物理块的物理地址；

根据所述发生故障的存储物理块的物理地址查找与所述发生故障的存储物理块的物理地址最近的物理地址对应备份物理块作为预选备份物理块；

将所述发生故障的物理块中的数据重构至所述预选备份物理块中；

将所述发生故障的存储物理块的物理地址替换为预选备份物理块的物理地址。

可选的，所述方法在将所述发生故障的存储物理块的物理地址替换为预选备份物理块的物理地址之后，还包括以下步骤：

将所述备份位图中与预选备份物理块对应位置的位数值取反，将所述存储位图中与预选备份物理块置对应位置的位数值也取反。

可选的，所述方法中将所述发生故障的存储物理块的物理地址替换为预选备份物理块的物理地址，具体包括：

将发生故障的存储物理块对应的物理地址与发生故障的存储物理块对应的虚拟块的逻辑地址之间的映射关系，替换为预选备份物理块对应的物理地址与发生故障的存储物理块对应的虚拟块的逻辑地址之间的映射关系。

本发明实施例还提供一种存储设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述所述的方法。