專利名稱：一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲方法及裝置。
背景技術(shù)：
RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks，磁盤冗余陣列)是一種高性能、 高可靠性的存儲技術(shù)，通過將一系列單獨的磁盤以不同的方式組合起來，為應用終端或終 端集群提供邏輯上的磁盤。其中，使用RAID的優(yōu)點包括擴大磁 盤容量、提高磁盤讀寫的性 能和數(shù)據(jù)的安全性。具體的，RAID技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于數(shù)據(jù)存儲的各種場合，常用的RAID技術(shù)包括 RAIDO、RAIDU RAID5、RAID6、RAIDlO等；其中，RAIDO不具有冗余能力，RAIDl并不是完全 的磁盤陣列；而RAID5、RAID6和RAIDlO分別由多塊磁盤(例如，RAID5和RAID6不少于3 塊，RAIDlO不少于4塊)組成，各個RAID以條帶的方式向陣列中的磁盤寫數(shù)據(jù)，并將奇偶 校驗數(shù)據(jù)存放在陣列中的各個磁盤上。其中，奇偶校驗數(shù)據(jù)是由每個條帶中的數(shù)據(jù)位使用 XOR運算得出，從而使得在一個磁盤發(fā)生損壞時，可以通過條帶中的數(shù)據(jù)位+奇偶校驗位使 用XOR運算來還原丟失的那部分數(shù)據(jù)。進一步的，RAID5的每個條帶上含有1個校驗位，支持任意損壞其中一塊磁盤，通 過其他磁盤上的奇偶校驗位來重建數(shù)據(jù)；RAID6的每個條帶上含有2個校驗位，支持任意損 壞其中兩塊磁盤，通過其他磁盤上的奇偶校驗位來恢復數(shù)據(jù)；RAIDlO是對磁盤組先進行鏡 像，再對磁盤進行條帶，當一塊磁盤損壞后通過其對應的鏡像盤恢復數(shù)據(jù)，最多允許不同位 置下50%的磁盤損壞。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中一種以RAID5為例的數(shù)據(jù)存儲過程示意圖，其中，RAID5 是一種基于條帶校驗模型的存儲結(jié)構(gòu)，還有一個校驗位，當對數(shù)據(jù)寫入RAID5陣列時，需要 對條帶上的數(shù)據(jù)進行校驗，并將校驗和寫入到校驗位。具體的，RAID5陣列由3塊磁盤組成，而寫入RAID5的有6塊數(shù)據(jù)，此時，需要將6 塊數(shù)據(jù)分成3個條帶寫入磁盤中。其中，條帶P(P1、P2和P3)中的數(shù)據(jù)塊是奇偶校驗數(shù)據(jù)， 分別由每個條帶中的數(shù)據(jù)XOR算出，即P1=A@B,P2=C D,P3=E F;假設(shè)磁盤1損壞 時，對于條帶1中的數(shù)據(jù)A，可以由B @ Pl運算得出。如圖2所示，為現(xiàn)有技術(shù)中一種以RAIDlO為例的數(shù)據(jù)存儲過程示意圖，其中， RAIDlO是RAIDl和RAIDO的結(jié)合，也可稱為RAID (0+1)，先進行鏡像后進行條帶化，既提高 了系統(tǒng)的讀寫性能，又提供了數(shù)據(jù)的冗余保護，RAIDlO的磁盤空間利用率和RAIDl是一樣 的，均為50%。具體的，在RAIDlO中，只要不是鏡像組的一對磁盤同時出現(xiàn)損壞，則可以支持多 塊磁盤同時掉線。例如，在圖2中，當磁盤1、4、5三塊磁盤同時掉線時，只要磁盤2、3、6仍 然正常工作，則可以保證數(shù)據(jù)不丟失。但是，在使用RAID5進行數(shù)據(jù)存儲時，當數(shù)據(jù)寫入時有數(shù)據(jù)發(fā)生變化，則條帶需要重新進行校驗，從而導致寫入的性能較低。尤其是在隨機寫較多的情況下，為了計算新校驗 和還需要將老數(shù)據(jù)讀出，開銷巨大，性能嚴重下降。另外，當有磁盤因為寫入失敗發(fā)生踢盤 或者其他原因損失后，則陣列重建過程需要將所有保留數(shù)據(jù)全部讀出并通過異或關(guān)系計算 來恢復數(shù)據(jù)，從而導致系統(tǒng)資源被大量占用，嚴重影響對正常業(yè)務(wù)的響應速度。在使用RAIDlO進行數(shù)據(jù)存儲時，當一對鏡像組磁盤同時掉線時，則數(shù)據(jù)將無法恢 復，例如，如果磁盤1和磁盤2同時損壞時，則RAIDlO陣列中的數(shù)據(jù)就無法恢復了。此外， RAIDlO的磁盤利用率不是很高，需要消耗50%的磁盤來對數(shù)據(jù)進行冗余，大大增加了設(shè)備 的成本
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲方法及裝置，以節(jié)省系統(tǒng)資源，并提高 磁盤的利用率。為了達到上述目的，本發(fā)明提出了一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲方法，應用于包 括至少兩個磁盤的RAID陣列中，所述RAID陣列中的磁盤設(shè)有局部鏡像分區(qū)，所述方法進一 步包括以下步驟當有數(shù)據(jù)需要對所述磁盤進行寫操作時，從所述磁盤對應的其他磁盤的局部鏡像 分區(qū)中選擇活動分塊，并將所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和選擇的局部鏡像分區(qū)的活動分塊；當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功時，刪除所述局部鏡像 分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)；當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤失敗且寫入所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功時，根據(jù) 所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復。所述RAID陣列中的磁盤設(shè)有局部鏡像分區(qū)，具體為將所述RAID陣列的所有磁盤進行排序，并根據(jù)排序結(jié)果從所有磁盤中選擇一個 磁盤的預設(shè)個數(shù)的條帶分塊作為前一個磁盤的局部鏡像分區(qū)。將所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和選擇的局部鏡像分區(qū)的活動分塊，之后還包括將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置為鎖定狀態(tài)；其中，處于鎖定狀態(tài)的活動分 塊無法寫入數(shù)據(jù)；刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，之后還包括清除所述局部鏡 像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)；根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復，之前還包 括保持所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)。根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復，具體包 括獲取所述磁盤的性能信息，并當所述性能信息小于預設(shè)的性能指標時，根據(jù)所述 局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復。根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復，具體包 括將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到所述磁盤；如果預設(shè)次 數(shù)內(nèi)將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到所述磁盤成功時，刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定 狀態(tài)；如果預設(shè)次數(shù)內(nèi)將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到所述磁盤 均失敗時，如果當前有可用的熱備磁盤，則通過所述熱備磁盤對所述磁盤進行重建。通過所述熱備磁盤對所述磁盤進行重建，具體包括將所述磁盤中的數(shù)據(jù)和所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)拷貝到所述 熱備磁盤，刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除所述局部鏡像分區(qū)的 活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)。一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲裝置，應用于包括至少兩個磁盤的RAID陣列中，所 述RAID陣列中的磁盤設(shè)有局部鏡像分區(qū)，所述裝置包括選擇模塊，用于當有數(shù)據(jù)需要對所述磁盤進行寫操作時，從所述磁盤對應的其他 磁盤的局部鏡像分區(qū)中選擇活動分塊；
寫入模塊，與所述選擇模塊連接，用于將所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和選擇的局部鏡 像分區(qū)的活動分塊；刪除模塊，與所述選擇模塊和所述寫入模塊分別連接，用于當所述數(shù)據(jù)寫入所述 磁盤和局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功時，刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù) 據(jù)；處理模塊，與所述選擇模塊和所述寫入模塊分別連接，用于當所述數(shù)據(jù)寫入所述 磁盤失敗且寫入所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功時，根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊 中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復。還包括設(shè)置模塊，與所述選擇模塊連接，用于將所述RAID陣列的所有磁盤進行排序，并 根據(jù)排序結(jié)果從所有磁盤中選擇一個磁盤的預設(shè)個數(shù)的條帶分塊作為前一個磁盤的局部 鏡像分區(qū)。還包括維護模塊，用于當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和選擇的局部鏡像分區(qū)的活動分塊時， 將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置為鎖定狀態(tài)；其中，處于鎖定狀態(tài)的活動分塊無法寫 入數(shù)據(jù)；當刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)時，清除所述局部鏡像分區(qū)的 活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)；當根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復時，保持 所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)。所述處理模塊，具體用于獲取所述磁盤的性能信息，并當所述性能信息小于預設(shè) 的性能指標時，根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復。所述處理模塊，進一步用于將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫 入到所述磁盤；如果預設(shè)次數(shù)內(nèi)將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到 所述磁盤成功時，刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除所述局部鏡像 分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)；如果預設(shè)次數(shù)內(nèi)將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入 的數(shù)據(jù)重新寫入到所述磁盤均失敗時，如果當前有可用的熱備磁盤，則通過所述熱備磁盤 對所述磁盤進行重建。
在通過所述熱備磁盤對所述磁盤進行重建時，所述處理模塊，進一步用于將所述 磁盤中的數(shù)據(jù)和所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)拷貝到所述熱備磁盤，刪除所 述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖 定狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點通過為RAID陣列中的磁盤設(shè)置局部鏡像分區(qū)，并將數(shù)據(jù)同時寫入到磁盤和對應 的局部鏡像分區(qū)，當磁盤出現(xiàn)故障導致數(shù)據(jù)寫入失敗時，能夠通過局部鏡像分區(qū)內(nèi)寫入的 數(shù)據(jù)進行恢復，從而加快了業(yè)務(wù)的響應速度，對正常業(yè)知性能的影響較小，磁盤利用率很
尚ο


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中以RAID5為例的數(shù)據(jù)存儲過程示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中以RAIDlO為例的數(shù)據(jù)存儲過程示意圖；圖3為本發(fā)明提出的一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲方法流程圖；圖4為本發(fā)明應用場景下提出的一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲方法流程圖；圖5為本發(fā)明應用場景下數(shù)據(jù)寫入示意圖；圖6為本發(fā)明提出的一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式本發(fā)明中，通過為RAID陣列中的磁盤設(shè)置局部鏡像分區(qū)，在數(shù)據(jù)的寫入過程中， 需要將數(shù)據(jù)同時寫入到磁盤和對應的局部鏡像分區(qū)中，當磁盤出現(xiàn)故障導致數(shù)據(jù)寫入磁盤 失敗時，如果數(shù)據(jù)寫入對應的局部鏡像分區(qū)成功，則能夠通過局部鏡像分區(qū)內(nèi)寫入的數(shù)據(jù) 對所述磁盤進行恢復(例如，對寫入磁盤失敗的分塊進行數(shù)據(jù)恢復、對寫入磁盤失敗的磁 盤進行重建等)；從而加快了業(yè)務(wù)的響應速度，對正常業(yè)務(wù)性能的影響較小，磁盤利用率很 尚ο本發(fā)明提出的一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲方法，應用于包括至少兩個磁盤的 RAID陣列中，如圖3所示，所述方法包括以下步驟步驟301，為所述RAID陣列中的磁盤設(shè)置局部鏡像分區(qū)。步驟302，當有數(shù)據(jù)需要對所述磁盤進行寫操作時，從所述磁盤對應的其他磁盤的 局部鏡像分區(qū)中選擇活動分塊，并將所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和選擇的局部鏡像分區(qū)的活動 分塊。步驟303，當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功時，刪除所述 局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)。步驟304，當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤失敗且寫入所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊成 功時，根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復。為了更加清楚的闡述本發(fā)明提供的技術(shù)方案，以下結(jié)合具體的應用場景對本發(fā)明 進行詳細描述。按照業(yè)界的經(jīng)驗，硬盤故障大多是出現(xiàn)在磁盤寫入時，如果一塊磁盤寫入失 敗，則意味著這塊磁盤有不可恢復的扇區(qū)(磁盤自身的g-list已經(jīng)使用完)，需要進行更 換?；诖耍緫脠鼍跋?，需要為RAID陣列中的磁盤設(shè)置局部鏡像分區(qū)。
需要說明的是，本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以應用于當前的RAID陣列(例如，RAID5陣列等)中，也可以應用于其他的RAID陣列(例如，包括12個磁盤的RAID陣列等)中。本應用場景下，假設(shè)每個磁盤柜有16塊磁盤(該磁盤個數(shù)可以根據(jù)實際需要任意 選擇)，磁盤柜中磁盤的個數(shù)不會影響本發(fā)明的實現(xiàn)，為了方便描述，將16個磁盤分別編號 為1 16，并將16個磁盤中的15個磁盤(本應用場景下以磁盤1 磁盤15為例)組成 一個陣列(即RAID陣列)，將另一個磁盤作為熱備磁盤(本應用場景下以磁盤16為例)。 對于該RAID陣列來說，需要對該RAID陣列進行條帶化，本應用場景下，以每個條帶大小為 128KB(實際應用中，該條帶大小可以根據(jù)需要進行任意設(shè)定，例如還可以為64KB等)為例 進行說明。具體的，當條帶化完成后，需要為RAID陣列中的磁盤設(shè)置局部鏡像分區(qū)，即從 RAID陣列的所有磁盤中選擇磁盤，并使用所選擇磁盤的預設(shè)個數(shù)的條帶分塊作為其他磁盤 的局部鏡像分區(qū)。例如，從磁盤1 磁盤15中選擇磁盤1，并使用磁盤1的280個條帶分塊作為磁 盤2 磁盤15的局部鏡像分區(qū)，并使用磁盤2的20條帶分塊作為磁盤1的局部鏡像分區(qū)。 其中，該條帶分塊可以從磁盤(以磁盤1為例)中任意選擇，例如，可以選擇磁盤1的頭280 個條帶分塊作為局部鏡像分區(qū)，可以選擇磁盤1的最后280個條帶分塊作為局部鏡像分區(qū)， 可以從磁盤1的中間選擇280個條帶分塊作為局部鏡像分區(qū)等。優(yōu)選的，本應用場景下，為了充分利用每個磁盤，可以將RAID陣列的所有磁盤進 行排序，并根據(jù)排序結(jié)果從所有磁盤中選擇一個磁盤的預設(shè)個數(shù)的條帶分塊作為前一個磁 盤的局部鏡像分區(qū)。例如，可以將每個磁盤的頭20個條帶分塊(該條帶分塊的個數(shù)以及條 帶分塊的位置可以根據(jù)實際需要任意選擇)作為前一個磁盤的局部鏡像分區(qū)，即將磁盤15 的頭20個條帶分塊作為磁盤14的局部鏡像分區(qū)，將磁盤14的頭20個條帶分塊作為磁盤 13的局部鏡像分區(qū)，以此類推，將將磁盤1的頭20個條帶分塊作為磁盤15的局部鏡像分 區(qū)。如圖4所示，基于上述情況，本發(fā)明提供的基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲方法包括以 下步驟步驟401，當有數(shù)據(jù)需要寫入時，將該數(shù)據(jù)寫入到磁盤和對應的局部鏡像分區(qū)。本應用場景下，以數(shù)據(jù)需要寫入到磁盤1 (即有數(shù)據(jù)對磁盤1的某個條帶分塊進行 寫操作)為例進行說明，相應的，磁盤1對應的局部鏡像分區(qū)為磁盤2的頭20個條帶分塊； 即當有數(shù)據(jù)需要寫入到磁盤1時，將該數(shù)據(jù)同時寫入到磁盤1和磁盤2的局部鏡像分區(qū)中， 如圖5所示的數(shù)據(jù)寫入過程，磁盤2的局部鏡像分區(qū)作為磁盤1的鏡像對。需要說明的是，在將數(shù)據(jù)寫入到磁盤2的局部鏡像分區(qū)時，需要從磁盤2的局部鏡 像分區(qū)中選擇活動分塊(即沒有被設(shè)置為鎖定狀態(tài)的分塊)，并將數(shù)據(jù)寫入到選擇的活動 分塊中。其中，該選擇活動分塊的方式可以為從磁盤2的局部鏡像分區(qū)中隨機選擇。進一步的，將數(shù)據(jù)寫入到選擇的活動分塊之后，還需要將該活動分塊設(shè)置為鎖定 狀態(tài)，以保證該活動分塊中的內(nèi)容不會被后續(xù)的數(shù)據(jù)所覆蓋；其中，處于鎖定狀態(tài)的活動分 塊無法寫入數(shù)據(jù)。步驟402，判斷數(shù)據(jù)寫入磁盤是否成功，如果成功，則轉(zhuǎn)到步驟403，否則，轉(zhuǎn)到步 驟 404。
需要注意的是，本應用場景下，當有數(shù)據(jù)需要寫入時，需要先對該數(shù)據(jù)進行緩存， 并將緩存的數(shù)據(jù)寫入到磁盤(或者對應的局部鏡像分區(qū))。步驟403，刪除局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除局部鏡像分區(qū)的活 動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)。本應用場景下，以數(shù)據(jù)寫入局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功為例進行說明，當數(shù)據(jù) 寫入磁盤成功時，則說明磁盤沒有出現(xiàn)故障，不需要保留局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入 的數(shù)據(jù)，即需要刪除局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除局部鏡像分區(qū)的活動 分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)，以使該局部鏡像分區(qū)的活動分塊能夠繼續(xù)寫入后續(xù)的數(shù)據(jù)。 另外，需要注意的是，當數(shù)據(jù)寫入磁盤時，還需要刪除緩存的數(shù)據(jù)，本應用場景下 不對該緩存的數(shù)據(jù)詳加贅述。步驟404，建立寫入數(shù)據(jù)失敗的分塊地址與局部鏡像分區(qū)的活動分塊的地址之間 的對應關(guān)系。具體的，當獲知磁盤2的局部鏡像分區(qū)寫入成功的信息后，需要將磁盤1寫入數(shù)據(jù) 失敗的分塊地址(即目的地址)映射到局部鏡像分區(qū)的活動分塊的地址，并將磁盤1寫入 數(shù)據(jù)失敗的分塊地址記錄到失敗表中。如表1所示的一種失敗表的示意情況。表 1 需要注意的是，當目的地址(即寫入數(shù)據(jù)失敗的分塊地址)寫入失敗時，需要保 存局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并保持局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀 態(tài)。例如，如表1所示，對目的地址0X236A79寫入失敗時，則地址0X236A79對應的當前局 部鏡像分塊0X1111A8將被設(shè)置為鎖定狀態(tài)，處于鎖定狀態(tài)的局部鏡像分塊不能寫入數(shù)據(jù)。 在后續(xù)對其他地址的寫入操作進行分配活動分塊時，不能分配該局部鏡像分塊0X1111A8。另外，需要說明的是，每次向目的地址(例如，0X236A79)寫入數(shù)據(jù)失敗時，需要將 寫入失敗次數(shù)加1。步驟405，根據(jù)預設(shè)策略將局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到寫 入數(shù)據(jù)失敗的分塊地址。具體的，當建立了寫入數(shù)據(jù)失敗的分塊地址與局部鏡像分區(qū)的活動分塊的地址之 間的對應關(guān)系之后，當磁盤(例如，磁盤1)空閑(即通過獲取磁盤的性能信息，確定當前性 能信息小于預設(shè)的性能指標時)時，還需要讀取局部鏡像分塊0X1111A8中寫入的數(shù)據(jù)，并 將0X1111A8中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到目的地址0X236A79。本應用場景下，該預設(shè)策略可以根據(jù)實際需要任意選擇，例如，該預設(shè)策略可以為 預設(shè)周期(即每到預設(shè)周期時將局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到寫入數(shù)據(jù)失敗的分塊地址)，該預設(shè)策略可以為預設(shè)性能指標(即每次性能到達該指標時將局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到寫入數(shù)據(jù)失敗的分塊地址)，實際應用中， 該預設(shè)策略還可以為其他策略，本應用場景下不再贅述。步驟406，判斷預設(shè)次數(shù)內(nèi)將局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到 寫入數(shù)據(jù)失敗的分塊地址是否成功，如果成功，轉(zhuǎn)到步驟407，如果不成功，轉(zhuǎn)到步驟408。具體的，如果將局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到寫入數(shù)據(jù)失敗 的分塊地址失敗時，則需要更新表1所示的失敗表，每失敗一次，將寫入失敗次數(shù)加1。在本 步驟中，可以根據(jù)該失敗表判斷預設(shè)次數(shù)內(nèi)將局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新 寫入到寫入數(shù)據(jù)失敗的分塊地址是否成功。需要注意的是，以該預設(shè)次數(shù)為3次為例，如果在寫失敗操作次數(shù)未達到3次 之前，新業(yè)務(wù)的目的地址為0X236A79時，此時，仍然需要嘗試將數(shù)據(jù)寫入到目的地址 0X236A79，并將數(shù)據(jù)寫入到0X236A79對應的局部鏡像分塊0X1111A8 (從表1中可以獲得相
關(guān)信息)。具體的，當數(shù)據(jù)需要寫入到目的地址0X236A79時，需要判斷失敗表中是否記錄了 目的地址0X236A79的信息，如果是(本應用場景下記錄了目的地址0X236A79與局部鏡像 分塊0X1111A8)，則能夠獲取到局部鏡像分塊的地址信息，此時需要將數(shù)據(jù)寫入到獲取的局 部鏡像分塊中。進一步的，如果將數(shù)據(jù)寫入到目的地址0X236A79成功，則刪除局部鏡像分區(qū)的活 動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)，并將失敗表中相 應的記錄刪除。如果將數(shù)據(jù)寫入到目的地址0X236A79失敗，則需要更新表1所示的失敗表， 每失敗一次，將寫入失敗次數(shù)加1。需要注意的是，在上述過程中，對于目的地址為0X236A79的讀請求操作，需要從 對應的局部鏡像分塊0X1111A8中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。步驟407，刪除局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除局部鏡像分區(qū)的活 動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)，并將失敗表中相應的記錄刪除。步驟408，判斷當前是否有可用的熱備磁盤，如果當前有可用的熱備磁盤，轉(zhuǎn)到步 驟409，否則，轉(zhuǎn)到步驟410。步驟409，通過熱備磁盤對磁盤進行重建。具體的，在通過熱備磁盤(以磁盤16為例)對磁盤(以磁盤1為例)進行重建時， 需要將磁盤1中的數(shù)據(jù)和局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)拷貝到熱備磁盤16中，并 刪除局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，以及清除局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖 定狀態(tài)。本應用場景下，如果有熱備磁盤則需要啟動重建功能，拷貝磁盤1上的數(shù)據(jù)到熱 備磁盤16，并將寫入數(shù)據(jù)失敗的分塊(例如0X236A79地址的分塊)中的數(shù)據(jù)，通過對應的 局部鏡像分區(qū)的活動分塊(例如0X1111A8地址的分塊)中拷入，當數(shù)據(jù)拷貝到磁盤16之 后，需要刪除局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，以及清除局部鏡像分區(qū)的活動分塊 設(shè)置的鎖定狀態(tài)，并清除寫入失敗表中的內(nèi)容。需要注意的是，在執(zhí)行上述操作的過程中，發(fā)生的業(yè)務(wù)讀寫可以正常進行，對于寫 操作，直接定位到熱備磁盤16，磁盤2的局部鏡像也相應的鏡像到熱備磁盤1 ；對于讀操作，拷貝到熱備磁盤16的數(shù)據(jù)直接從熱備磁盤16中進行讀取，未拷貝到熱備磁盤16的數(shù)據(jù)從 磁盤1中進行讀取，當拷貝完成后踢出磁盤1。步驟410，上報告警，并使用局部鏡像分區(qū)中的活動分塊替代磁盤中的壞分塊進行工作。具體的，由于上述步驟中已經(jīng)建立了寫入數(shù)據(jù)失敗的分塊地址與局部鏡像分區(qū)的 活動分塊的地址之間的對應關(guān)系，則本步驟中，根據(jù)該對應關(guān)系，則能夠使用局部鏡像分區(qū) 中的活動分塊替代磁盤中的壞分塊進行工作。例如，當有數(shù)據(jù)需要寫入到目的地址0X236A79時，由于目的地址0X236A79對應的 分塊已經(jīng)無法寫入數(shù)據(jù)，則本步驟中，能夠直接將數(shù)據(jù)寫入到局部鏡像分塊0X1111A8中。本應用場景下，在使用局部鏡像分區(qū)中的活動分塊替代磁盤中的壞分塊進行工作 的過程 中，如果發(fā)現(xiàn)空閑的熱備磁盤，則開始重建。其中，本發(fā)明中的步驟可以根據(jù)實際的需要進行調(diào)整?？梢?，通過采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(1)當數(shù)據(jù)寫入磁盤發(fā)生首次寫入失敗時，可以不在繁忙時進行重試，而在空閑時 通過局部鏡像分塊中數(shù)據(jù)進行重試，加快業(yè)務(wù)的響應速度。(2)本發(fā)明在對磁盤進行重建時，不需要CPU參與運算，對正常的業(yè)務(wù)性能影響較 小。(3)與其他冗余陣列相比，本發(fā)明在陣列具有冗余性的同時，對磁盤的利用率很高 (例如，損失的空間為每個磁盤的頭20個分塊)。(4)本發(fā)明在具備高磁盤利用率，冗余性的同時，業(yè)務(wù)性能較高，特別是隨機寫性 能較高，并不降低數(shù)據(jù)的寫入性能(特別是隨機寫性能)。基于同樣的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明提出的一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲裝置，應用于 包括至少兩個磁盤的RAID陣列中，所述RAID陣列中的磁盤設(shè)有局部鏡像分區(qū)，如圖6所 示，所述裝置包括設(shè)置模塊11，用于為所述RAID陣列中的磁盤設(shè)置局部鏡像分區(qū)。本發(fā)明中，所述設(shè)置模塊11，具體用于將所述RAID陣列的所有磁盤進行排序，并 根據(jù)排序結(jié)果從所有磁盤中選擇一個磁盤的預設(shè)個數(shù)的條帶分塊作為前一個磁盤的局部 鏡像分區(qū)。選擇模塊12，與所述設(shè)置模塊11連接，用于當有數(shù)據(jù)需要對所述磁盤進行寫操作 時，從所述磁盤對應的其他磁盤的局部鏡像分區(qū)中選擇活動分塊。寫入模塊13，與所述選擇模塊12連接，用于將所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和選擇的局 部鏡像分區(qū)的活動分塊。刪除模塊14，與所述選擇模塊12和所述寫入模塊13分別連接，用于當所述數(shù)據(jù)寫 入所述磁盤和局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功時，刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入 的數(shù)據(jù)。處理模塊15，與所述選擇模塊12和所述寫入模塊13分別連接，用于當所述數(shù)據(jù)寫 入所述磁盤失敗且寫入所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功時，根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活 動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復。本發(fā)明中，所述處理模塊15，具體用于獲取所述磁盤的性能信息，并當所述性能信息小于預設(shè)的性能指標時，根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進 行恢復。所述處理模塊15，進一步用于將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新 寫入到所述磁盤；如果預設(shè)次數(shù)內(nèi)將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入 到所述磁盤成功時，刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除所述局部鏡 像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)；如果預設(shè)次數(shù)內(nèi)將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫 入的數(shù)據(jù)重新寫入到所述磁盤均失敗時，如果當前有可用的熱備磁盤，則通過所述熱備磁 盤對所述磁盤進行重建。
進一步的，在通過所述熱備磁盤對所述磁盤進行重建時，所述處理模塊15，進一步 用于將所述磁盤中的數(shù)據(jù)和所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)拷貝到所述熱備 磁盤，刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除所述局部鏡像分區(qū)的活動 分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)。維護模塊16，與所述設(shè)置模塊11連接，用于當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和選擇的局 部鏡像分區(qū)的活動分塊時，將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置為鎖定狀態(tài)；其中，處于鎖 定狀態(tài)的活動分塊無法寫入數(shù)據(jù)；當刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)時，清除所述局部鏡像分區(qū)的 活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)；當根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復時，保持 所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)。其中，本發(fā)明裝置的各個模塊可以集成于一體，也可以分離部署。上述模塊可以合 并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。通過以上的實施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可以通 過硬件實現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，本發(fā) 明的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲在一個非易失性存儲 介質(zhì)(可以是⑶-ROM，U盤，移動硬盤等)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可 以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，附圖中的模塊或流 程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述進行分 布于實施例的裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上 述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。上述本發(fā)明序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng) 域的技術(shù)人員能思之的變化都應落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲方法，應用于包括至少兩個磁盤的RAID陣列中，其特征在于，所述RAID陣列中的磁盤設(shè)有局部鏡像分區(qū)，所述方法進一步包括以下步驟當有數(shù)據(jù)需要對所述磁盤進行寫操作時，從所述磁盤對應的其他磁盤的局部鏡像分區(qū)中選擇活動分塊，并將所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和選擇的局部鏡像分區(qū)的活動分塊；當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功時，刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)；當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤失敗且寫入所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功時，根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述RAID陣列中的磁盤設(shè)有局部鏡像分區(qū)， 具體為將所述RAID陣列的所有磁盤進行排序，并根據(jù)排序結(jié)果從所有磁盤中選擇一個磁盤 的預設(shè)個數(shù)的條帶分塊作為前一個磁盤的局部鏡像分區(qū)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和選擇的局部鏡 像分區(qū)的活動分塊，之后還包括將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置為鎖定狀態(tài)；其中，處于鎖定狀態(tài)的活動分塊無 法寫入數(shù)據(jù)；刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，之后還包括清除所述局部鏡像分 區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)；根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復，之前還包括 保持所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入 的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復，具體包括獲取所述磁盤的性能信息，并當所述性能信息小于預設(shè)的性能指標時，根據(jù)所述局部 鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復。
5.如權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫 入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復，具體包括將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到所述磁盤；如果預設(shè)次數(shù) 內(nèi)將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到所述磁盤成功時，刪除所述局 部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀 態(tài)；如果預設(shè)次數(shù)內(nèi)將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到所述磁盤均 失敗時，如果當前有可用的熱備磁盤，則通過所述熱備磁盤對所述磁盤進行重建。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過所述熱備磁盤對所述磁盤進行重建，具 體包括將所述磁盤中的數(shù)據(jù)和所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)拷貝到所述熱備 磁盤，刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除所述局部鏡像分區(qū)的活動 分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)。
7.一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲裝置，應用于包括至少兩個磁盤的RAID陣列中，其特 征在于，所述RAID陣列中的磁盤設(shè)有局部鏡像分區(qū)，所述裝置包括選擇模塊，用于當有數(shù)據(jù)需要對所述磁盤進行寫操作時，從所述磁盤對應的其他磁盤的局部鏡像分區(qū)中選擇活動分塊；寫入模塊，與所述選擇模塊連接，用于將所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和選擇的局部鏡像分 區(qū)的活動分塊；刪除模塊，與所述選擇模塊和所述寫入模塊分別連接，用于當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤 和局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功時，刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)；處理模塊，與所述選擇模塊和所述寫入模塊分別連接，用于當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤失敗且寫入所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊成功時，根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫 入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括設(shè)置模塊，與所述選擇模塊連接，用于將所述RAID陣列的所有磁盤進行排序，并根據(jù) 排序結(jié)果從所有磁盤中選擇一個磁盤的預設(shè)個數(shù)的條帶分塊作為前一個磁盤的局部鏡像 分區(qū)。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括維護模塊，用于當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和選擇的局部鏡像分區(qū)的活動分塊時，將所 述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置為鎖定狀態(tài)；其中，處于鎖定狀態(tài)的活動分塊無法寫入數(shù) 據(jù)；當刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)時，清除所述局部鏡像分區(qū)的活動 分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)；當根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復時，保持所述 局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述處理模塊，具體用于獲取所述磁盤的性能信息，并當所述性能信息小于預設(shè)的性 能指標時，根據(jù)所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復。
11.如權(quán)利要求7或10所述的裝置，其特征在于，所述處理模塊，進一步用于將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到 所述磁盤；如果預設(shè)次數(shù)內(nèi)將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)重新寫入到所述 磁盤成功時，刪除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除所述局部鏡像分區(qū) 的活動分塊設(shè)置的鎖定狀態(tài)；如果預設(shè)次數(shù)內(nèi)將所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù) 據(jù)重新寫入到所述磁盤均失敗時，如果當前有可用的熱備磁盤，則通過所述熱備磁盤對所 述磁盤進行重建。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，在通過所述熱備磁盤對所述磁盤進行重建時，所述處理模塊，進一步用于將所述磁盤 中的數(shù)據(jù)和所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)拷貝到所述熱備磁盤，刪除所述局 部鏡像分區(qū)的活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)，并清除所述局部鏡像分區(qū)的活動分塊設(shè)置的鎖定狀 態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于鏡像技術(shù)的數(shù)據(jù)存儲方法，該方法包括當有數(shù)據(jù)需要對磁盤進行寫操作時，從所述磁盤對應的局部鏡像分區(qū)中選擇活動分塊，并將所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤和活動分塊；當所述數(shù)據(jù)寫入所述磁盤失敗且寫入所述活動分塊成功時，根據(jù)所述活動分塊中寫入的數(shù)據(jù)對所述磁盤進行恢復。本發(fā)明中，加快了業(yè)務(wù)的響應速度，對正常業(yè)務(wù)性能的影響較小，磁盤利用率很高。
文檔編號G06F3/06GK101866307SQ20101020823
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者呂琳, 孫策 申請人:杭州華三通信技術(shù)有限公司