[发明专利]面向可重组RAID的多目标快速重构系统

说明书

本发明涉及一种面向可重组RAID的多目标快速重构系统，属于数据重构技术领域。本发明在分析传统RAID重构机制存在的弊端基础上，设计了一种面向可重组RAID的多目标快速重构系统，充分利用了浮动RAID调度机制中条带可动态重组的特性，在进行数据重构时以条带为单位通过选择多个目标盘并行重构来缩短RAID重构时间，降低了重构期间因再次坏盘而彻底丢失数据的风险，提升了可重组RAID的使用效率。

技术领域

本发明属于数据重构技术领域，具体涉及一种面向可重组RAID的多目快速重构系统。

背景技术

传统RAID技术在一块磁盘出现故障的情况下依然能够保证数据的完整性。当使用新盘(目标盘)替换故障盘时，RAID会进行数据重构，即在读取所有成员盘数据的基础上计算出重构数据并写入目标盘，因此，目标盘的写带宽直接决定了系统数据重构的速度。但是，近年来随着磁盘容量的快速增长，磁盘读写速度受磁盘转速等多方面影响却增长缓慢，已经无法满足存储系统对重构时间的要求。以一块2TB 7.2k rpm磁盘为例，在一次重构过程中磁盘平均写入带宽为30MB/s，完成重构的时间长达18小时。漫长的重构时间同时也加大了重构期间因再次坏盘而彻底丢失数据的风险。

可重组RAID是为了克服传统RAID机制的“小写”性能差、校验块更新频率高等问题而提出的面向闪存的数据容错技术，适用于混合/全闪存阵列存储系统中，能够实现不同固态盘之间的磨损均衡，提升阵列系统的性能和使用寿命。

当前，RAID1和RAID5是存储阵列中应用最为广泛的数据容错技术。RAID1称为磁盘镜像，原理是把一个硬盘上的数据镜像拷贝到另一个硬盘上，即数据在写入一块硬盘的同时，会在另一块闲置的硬盘上生成镜像文件，只要系统中任何一对镜像盘中至少有一块磁盘可以使用，甚至可以一半数量的硬盘发生故障时系统仍然可以继续使用。当一块硬盘失效时，系统会忽略该硬盘，转而使用剩余的镜像硬盘读写数据，在进行数据重构时，可将剩余成员盘上的数据拷贝到备用盘即可，如图1所示。

RAID5将数据以块为单位分布到各个硬盘上。RAID5不对数据进行备份，而是把数据及其对应的奇偶校验信息存储到各成员盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储在不同的硬盘上。当RAID5的一个成员盘损坏后，可利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息来恢复被损坏的数据，如图2所示。

从上述重构过程可以看出，传统RAID1和RAID5在进行重构时均是选择一块备用盘进行数据恢复操作，备用盘的写带宽直接决定了系统数据重构的速度，在对数据安全需求很高的环境下，这样的重构速度显然不符合预期效果，甚至可能产生很严重的数据丢失，对企业或研究部门带来无法预估的后果。

为了提升可重组RAID的使用效率，同时克服传统RAID重构时存在的各种弊端，需要面向可重组RAID设计一种快速重构机制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何面向可重组RAID设计一种多目标快速重构系统。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种面向可重组RAID的多目标快速重构系统，包括：

双盘选择模块，用于选择两个备用盘用于进行重构；

双盘设置模块，用于触发数据重构线程，进行动、静态盘设置；

数据重构模块，用于在进行双盘重构时，将元数据的优先重构出来，再采用多线程将RAID中剩余数据按照1:1的比例分别重构到静态备用盘和动态备用盘上；

数据迁移模块，用于在重构完成后，进行数据迁移。