[发明专利]一种RAID5级别磁盘阵列的写性能优化方法

摘要

本发明公开了一种RAID5级别磁盘阵列的写性能优化方法，同时兼具连续数据保护功能，属于计算机数据存储领域，解决RAID5级别磁盘阵列在写负载请求聚发时系统响应慢的问题。本发明包括存储系统构建步骤、数据读写步骤和磁盘失效后的数据恢复步骤，采用阵列与数据备份盘组合的存储系统组织方案，通过暂停校验位的更新，减少写操作引起的磁盘I/O次数来提高系统的响应速度，同时利用备份盘数据可恢复阵列至之前任一时间点的状态。本发明通过暂停校验位更新的方法为具有连续数据保护功能的RAID5磁盘阵列提升写负载请求聚发时系统的性能，可用于需要数据保护功能、负载突发率高的存储环境，适用于构建高性能、高可靠性的存储系统。

主权项

1.一种RAID5级别磁盘阵列的写性能优化方法，具有连续数据保护功能，其特征在于，该方法包括如下具体步骤：(1)存储系统构建首先，在RAID5磁盘阵列结构外设置备份盘，以保存RAID5磁盘阵列写请求数据块与将被写请求覆盖的原数据块通过异或计算得到的异或数据块；其次，同时在内存中设置Hash表和备份数据缓冲区，其中，备份数据缓冲区存放异或数据块，Hash表用于记录写请求数据块对应的磁盘号、扇区号、请求时间以及异或数据块在备份数据缓冲区或备份盘中的索引信息。(2)数据读写，具体过程如下：(2.1)将写请求按照阵列结构进行分解，将针对各磁盘相同扇区的写请求用条带s组织起来，设定条带s对应的扇区号为C(s)；(2.2)记录当前时间为T(m)，m为系统内部时间，读出写请求数据块B_T(m+1)将覆盖磁盘位置的原数据块B_T(m)放入条带缓冲区；(2.3)判断备份缓冲区是否满，如果缓冲区满，转步骤(2.4)，否则转步骤(2.5)；(2.4)将备份缓冲区中的数据顺序写到备份盘上，更新Hash表中对应数据块条目的位置信息L为备份盘中该数据块的存放位置；(2.5)计算写请求数据块B_T(m+1)与条带缓冲区中原数据块B_T(m)的异或数据块P_T(m+1)，即添加该异或数据块到备份数据缓冲区中；(2.6)假设请求数据块的磁盘号为D(i)，其中i为阵列内部磁盘序号，创建一个Hash表条目，记录该请求数据块的磁盘号D(i)、扇区号C(s)、请求时间T(m)以及异或块P_T(m+1)在备份缓冲区中的位置L(P_T(m+1))，将条目插入到Hash表中；(2.7)将写请求数据块填充到条带缓冲区，由条带下发到各磁盘，在条带中各磁盘写操作完成之后，该次写操作即成功返回。(3)磁盘失效后的数据恢复阵列发生磁盘失效的数据恢复需要借助备份盘，将备份缓冲区中数据更新到备份盘，以RAID5磁盘阵列中条带为单位，逐条带恢复整个失效磁盘，其中任一单条带s的处理流程如下：(3.1)读取磁盘数据块到条带s的磁盘缓冲区，置条带中失效盘缓冲区为零，假设失效磁盘为D(r)，条带处理的磁盘扇区号为C(s)，条带s的磁盘缓冲区中数据块分别为B_T(m+k(1))(D(1))、B_T(M+k(2))(D(2))、…、B_T(m+k(n))(D(n))，n为阵列内部磁盘总数，k(i)为磁盘i从时间m到当前被写请求覆盖的次数，其中B_T(m+k(r))(D(r))＝0；(3.2)设临时变量j，并赋值为1；(3.3)如果j大于n，转步骤(3.7)，否则转步骤(3.4)；(3.4)查找Hash表中扇区号为C(s)，磁盘号为D(j)的条目，根据条目中数据块的位置信息L，从备份盘中读取异或数据块P_T(m+1)(D(j))、P_T(m+2)(D(j))、…、P_T(m+k(j))(D(j))，计算所有块的异或值若无对应条目，P_D(j)＝0；(3.5)将条带中磁盘D(j)缓冲区数据块B_T(m+k(j))(D(j))与P_D(j)异或，即更新R_D(j)到条带中磁盘D(j)缓冲区；(3.6)临时变量j增1，转步骤(3.3)；(3.7)磁盘缓冲区均完成更新，同步条带，计算更新B_D(r)到条带失效磁盘缓冲区，B_D(r)即为失效盘D(r)最新数据块；(3.8)写条带中磁盘D(r)缓冲区数据块到恢复盘扇区C(s)，完成条带s恢复。