[发明专利]一种基于二次分配管理磁盘扩展空间的方法

摘要

本发明提供一种基于二次分配管理磁盘扩展空间的方法，本方法实现为智能虚拟磁盘模块的接入插件，实现磁盘空间预留、元数据镜像功能，并提供预留区再分配、释放、查找和读写等接口，下文缩写记做rz-mangle；本发明为独立模块实现预留区二次分配，插件接入到虚拟磁盘框架。预留区分为元数据区和常规数据区。元数据区通过预留磁盘前端和后端的同等大小的存储空间实现RAID1镜像，提高关键数据可靠性。其他模块通过本模块定制的接口获取存储空间，实现定制功能。预留区模块通过模块字符串匹配来定位扩展空间的位置和大小，因为模块由系统内部维护，这是安全的。通过定制的扩展处理函数，减少IO迭代和bio检查次数，提高性能。

主权项

一种基于二次分配管理磁盘扩展空间的方法，其特征在于方法如下：本方法实现为智能虚拟磁盘模块的接入插件，实现磁盘空间预留、元数据镜像功能，并提供预留区再分配、释放、查找和读写等接口，下文缩写记做rz‑mangle；磁盘初始化时，智能虚拟磁盘根据管理员配置划分存储空间，rz‑mangle按照特定比例划分镜像区和常规区域，写入镜像超级块；镜像写入解决少量扇区错误导致磁盘失效的问题；模块使用预留区前需要执行分配，rz‑mangle提供分配接口；rz‑mangle使用锁定机制实现分配串行化；接着检测标识字符串预留区是否已存在，以及空闲预留区是否能够满足；条件满足后插入新的条目到rz‑mangle超级块维护标识字符串和空间位置、大小的映射表；根据参数设置，可分配不同大小的元数据区和常规数据区，如前所述，元数据区提供RAID1镜像，可以提高可靠性；预留区分配成功后，模块调用rz‑mangle查询接口获取预留区位置、大小以及相应的块设备描述结构；读写请求按照常规方式提交，智能虚拟磁盘框架调度请求到达rz‑mangle模块；rz‑mangle根据写入位置决定是元数据区镜像写或者常规写，重新生成适当的写入请求，提交到智能虚拟磁盘；智能虚拟磁盘依次调度更底层的写入mangle，以实现存储系统的其他功能；预留区使用完毕后可以释放，rz‑mangle提供释放接口；释放完毕后模块无法再对这部分空间执行写入，这通过下面描述的写入限制实现；rz‑mangle查询接口提供一个64位的访问标识符identifier；提交请求时，和该标识符不符的请求认为是一个权限不足的IO请求，会以‑EPERM错误返回；标识符验证通过后执行写入位置和大小验证，不在分配范围内的请求以错误‑EIO结束，表示越界；标识符identifier在智能虚拟磁盘接管磁盘时随机生成，在移除前保持不变；rz‑mangle的初始化由智能虚拟磁盘框架触发；在接入或移除磁盘时，udev事件触发智能虚拟磁盘的加载或移除接口，进而触发rz‑mangle的加载或移除；在创建RAID卷组时，智能虚拟磁盘模块根据配置参数执行初始化，rz‑mangle初始化后清空超级块，使用预留区的模块在创建RAID时需要再次调用rz‑mangle的分配接口。