[发明专利]一种软硬协同动态负载存储方法

说明书

本发明为一种软硬协同动态负载存储方法，该方法在数据磁盘布局中采用冷热树对磁盘条带进行记录，动态地分配条带，在满足数据传输带宽要求下，实现节能的目的，并且将原本采用CPU进行的异或计算部分采用FPGA硬件算法实现，非常适用于负载动态变化的大型存储系统。该方法采用一种新型磁盘布局方式并结合硬件通过软硬件结合方式进行动态负责存储，更合理的使用已经打开的磁盘，减少磁盘转换带来的额外能耗，将地址计算部分用软件算法实现，异或计算部分用硬件实现，降低数据存储时的磁盘能耗和CPU资源，提升整个RAID存储架构的性能。

技术领域

本发明涉及一种动态负载的数据存储方法(DSSH)，特别是涉及一种软硬协同动态负载存储方法。

背景技术

随着互联网的普及和飞速发展，数据总量呈几何级数增长趋势，对数据进行高效率的存储、管理和使用已经成为各行各业关注的重点，对于存储系统的各方面的要求都空前提高。随着存储技术的发展，信息存储系统在高可用性、高性能、可扩展性、低成本等方面得到了显著的提高。

随着数据的爆炸性增长，存储设备的成本急剧增加，对数据的安全性要求也越来越高，如何高效益地对数据进行存储、管理和使用成为企业日益关注的问题，传统上的RAID磁盘阵列存储数据面临新的挑战。

对于动态负载存储系统，李元章等人(李元章,孙志卓,马忠梅,等.S-RAID5:一种适用于顺序数据访问的节能磁盘阵列[J].计算机学报,2013,36(6):1290-1302.)提出了将部分磁盘打开的S-RAID5算法。孙志卓等人(Sun Z,Zhang Q,Li Y,et al.DPPDL:a DynamicPartial-Parallel Data Layout for Green Video Surveillance Storage[J].IEEETransactions on CircuitsSystems for Video Technology,2016,PP(99):1-1.)提出了适用于监控系统动态负载的DPPDL算法，该算法根据负载实时调整磁盘开启的并行数量。但该算法在选取条带的时候没有考虑到尽量使用已经开启的磁盘，并且该算法全部使用传统RAID架构，而传统RAID架构中异或计算将会消耗大量的CPU资源。

发明内容

本发明的目的是根据传统的软件RAID存储架构提出了一种软硬协同动态负载存储方法。该方法采用一种新型磁盘布局方式并结合硬件通过软硬件结合方式进行动态负责存储，更合理的使用已经打开的磁盘，减少磁盘转换带来的额外能耗，将地址计算部分用软件算法实现，异或计算部分用硬件实现，降低数据存储时的磁盘能耗和CPU资源，提升整个RAID存储架构的性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种软硬协同动态负载存储方法，该方法的步骤是：

第一步、底层磁盘布局，计算地址空间：

1-1假设存储系统中有M个磁盘，其中有1个校验盘，M-1个数据盘，根据磁盘空间的使用情况构建冷热树；

所述冷热树至少由三层构成，第一层NULL为提供树结构的访问入口的空节点；第二层记录相应条带空闲状态的数据磁盘数量，具有多种节点，该层中节点种类的多少，与每个条带中空闲状态的数据磁盘个数的种类一致：第三层记录第二层每个节点所对应的地址空间及相应空闲状态的磁盘序号；

1-2已知当前已打开数据磁盘数、请求数据磁盘数、每个数据磁盘的空闲地址数、全部数据磁盘的空闲地址数，判断当前负载需要打开的数据磁盘数在冷热树第二层节点中是否存在相应的数字，如果存在则采用选择条带方式选择要使用的条带；否则跳转到步骤1-3；

所述选择条带的具体过程是：计算已打开的数据磁盘的冷盘优先级，计算完冷盘优先级后将满足情况的条带从头遍历，如果遇到冷盘优先级组合为100，则直接选择该条带，否则等全部计算完后选择优先级最高的条带；