[发明专利]一种加速磁盘阵列重建的方法及系统

说明书

本发明提出了一种加速磁盘阵列重建的方法及系统，包括：在缓存中建立磁盘阵列的有效数据位图，有效数据位图用于记录磁盘阵列逻辑地址空间中存有数据的数据块的有效位图信息；接收写请求，得到写请求中待写入数据所属的条带，并根据条带所在数据块的位图信息更新有效数据位图；根据磁盘阵列当前的数据冗余方式，将待写入数据下发至磁盘阵列的底层磁盘；当磁盘阵列中出现失效的成员磁盘时，通过有效数据位图读取失效的成员磁盘中存有数据的数据块的待恢复位图信息，并得到待恢复位图信息对应的待恢复条带，根据数据冗余方式恢复重建待恢复条带。本发明能减少RAID系统重建过程需恢复的数据量，从而降低RAID重建过程耗时，进一步提升了系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及计算机存储领域，特别涉及一种加速磁盘阵列重建的方法及系统。

背景技术

RAID(独立冗余磁盘阵列)技术是一种提供增强冗余、容量和存储性能的存储方法，有着较强的可管理性、可靠性和可用性，通过冗余计算，RAID技术能够在满足可靠性要求的前提下降低系统的容量开销，RAID技术作为基础存储技术之一，在过去二十余年中有效地保障了用户数据的可靠性，然而，随着磁盘容量的增加，传统RAID重建过程的时间变长，导致此过程中系统性能和可靠性的降低。

对于RAID存储系统而言，当RAID中出现失效的成员磁盘时，系统会利用正常成员磁盘中的数据以直接拷贝(RAID1)或间接重构(RAID2、RAID3、RAID4、RAID5)等方式恢复出失效磁盘中的数据，从而保证RAID的正常运行，然而，在系统进行数据重建期间，整个RAID处于无保护的状态，此时，如果RAID中出现其他成员磁盘失效或者出现不可恢复的读错误，那么整个RAID中的数据将全部丢失，由此可见，RAID存储系统的可靠性与数据重建时间成反比；数据重建时间越短，RAID存储系统的可靠性越高；反之，数据重建时间越长，RAID存储系统的可靠性越低，RAID存储系统的数据重建时间取决于成员磁盘的容量：容量越大，数据重建时间越长。

影响RAID数据重建时间的因素有三个：一是校验码的计算速度；二是需要恢复的数据量；三是恢复操作的并发度。校验码的计算速度越快、需要恢复的数据量越小、数据恢复操作的并发度越高，数据重建的时间就越短，三个因素中，“减少需要恢复的数据量”的优化空间最大，对于传统RAID而言，当出现失效磁盘时，RAID需要恢复失效磁盘中的所有数据，即使其中某些数据对上层应用而言完全没有意义，如果RAID在重建过程中，能够忽略这些没有意义的数据，而仅仅恢复那些对上层应用真正有意义的数据，那么RAID的数据重建时间将大幅度降低。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提出有效数据bitmap概念并应用于RAID系统，以减少RAID重建过程中恢复的数据量，实现加速磁盘阵列重建的目的。

具体来说本发明公开了一种加速磁盘阵列重建的方法，其中包括：

步骤1、在缓存中建立磁盘阵列的有效数据位图，该有效数据位图用于记录该磁盘阵列逻辑地址空间中存有数据的数据块的有效位图信息；

步骤2、接收写请求，得到该写请求中待写入数据所属的条带，并根据该条带所在数据块的位图信息更新该有效数据位图；

步骤3、根据该磁盘阵列当前的数据冗余方式，将该待写入数据下发至该磁盘阵列的底层磁盘；

步骤4、当该磁盘阵列中出现失效的成员磁盘时，通过该有效数据位图读取该失效的成员磁盘中存有数据的数据块的待恢复位图信息，并得到该待恢复位图信息对应的待恢复条带，根据该数据冗余方式恢复重建该待恢复条带。

所述的加速磁盘阵列重建的方法，其中步骤3中该数据冗余方式为纠删码冗余，该步骤3包括：得到该待写入数据的校验信息，将该待写入数据和该校验信息下发至该磁盘阵列的底层磁盘。

所述的加速磁盘阵列重建的方法，其中该步骤4包括：利用正常成员磁盘中的数据以直接拷贝或间接重构的方式恢复重建该失效的成员磁盘中的数据。