專利名稱：一種獨立冗余磁盤陣列的重建方法
技術領域：
本申請涉及計算機存儲技術領域,特別涉及獨立冗余磁盤陣列(RedundantArrayoflndependent Disks, RAID)技術,尤其涉及一種獨立冗余磁盤陣列的重建方法。
背景技術：
RAID是一種把多塊獨立的磁盤按不同的方式組合起來形成一個磁盤組(邏輯磁盤)，從而提供比單個磁盤更高的存儲性能和提供數(shù)據(jù)冗余保護的技術。RAID技術的原理，就是把數(shù)據(jù)和相對應的奇偶校驗信息存儲到組成RAID系統(tǒng)的各個磁盤上，并且奇偶校驗信息和相對應的數(shù)據(jù)分別存儲于不同的磁盤上。當RAID系統(tǒng)的一個磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生損壞后，利用剩下的數(shù)據(jù)和相應的奇偶校驗信息去恢復被損壞的數(shù)據(jù)。作為網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)的基礎和關鍵部件，RAID以其快速、海量和高可靠性的特點而著稱。RAID技術出現(xiàn)后，在工業(yè)、軍事、教育等各個領域的應用需求十分廣泛，對RAID技術的研究也一直是行業(yè)熱點。組成磁盤陣列的不同方式稱為RAID級別(RAID Levels)。比如常見的RAID級別有RAIDO，RAID1, RAID5, RAID6等。不同的RAID級別提供不同的數(shù)據(jù)保護方案。以4塊磁盤組成的RAID5為例，只允許有一塊硬盤出現(xiàn)故障，一塊磁盤出現(xiàn)故障時，RAID5就不具備數(shù)據(jù)冗余保護功能了，所以出現(xiàn)故障盤時需要盡快更換。當更換故障硬盤后，磁盤控制器會利用正常磁盤上的數(shù)據(jù)及奇偶校驗進行計算，將計算的結果寫入更換后的新磁盤上,這個過程叫做RAID的重建。重建的目的是為了讓RAID重新具有數(shù)據(jù)冗余保護功能。在出現(xiàn)RAID的磁盤故障時，磁盤陣列廠商普遍使用熱備盤技術來實現(xiàn)RAID的自動重建。熱備盤技術，簡單來說，就是在創(chuàng)建RAID系統(tǒng)時，為該RAID指定一塊磁盤作為熱備盤，當RAID系統(tǒng)的某塊成員磁盤發(fā)生故障時，熱備盤能夠自動替換故障磁盤，觸發(fā)RAID重建。顧名思義，“熱”備盤在替換故障磁盤時，不需要中斷RAID系統(tǒng)上的讀寫業(yè)務，即RAID系統(tǒng)重建時，仍然可以進行對該RAID系統(tǒng)進行讀寫操作。現(xiàn)有技術中，當上層的輸入輸出(IO)請求不能被RAID系統(tǒng)的某個成員盤響應時，一般都會認為該成員盤已經(jīng)失效，RAID系統(tǒng)會自動啟動重建過程。RAID系統(tǒng)的重建操作開銷大、周期長，影響正常的數(shù)據(jù)IO的性能，并且一般在重建期間，如果有另外的磁盤失效，RAID系統(tǒng)會直接崩潰，進而讓RAID系統(tǒng)非常脆弱，因此應當盡量避免啟動重建操作。

發(fā)明內容
本申請?zhí)峁┝艘环NRAID的重建方法，可以盡可能減少進行RAID重建的幾率。本申請實施例提供的一種RAID的重建方法，包括A、RAID系統(tǒng)的控制器發(fā)現(xiàn)該RAID系統(tǒng)中的第一磁盤無法響應IO操作，單獨關閉第一磁盤的電源，并啟動一預定時長的定時器；B、在所述定時器計時期間，RAID系統(tǒng)進行正常讀寫操作，并記錄在此期間發(fā)生過寫操作的所有條帶號；
C、所述定時器超時，開啟第一磁盤的電源，給第一磁盤上電；D、第一磁盤上電之后，對第一磁盤做進行讀寫測試操作；E、判斷第一磁盤是否讀寫正常，若是，執(zhí)行F，否則執(zhí)行步驟G ;F、根據(jù)第一磁盤斷電期間記錄的發(fā)生過寫操作的所有條帶號，恢復第一磁盤對應條帶中數(shù)據(jù)，恢復完畢后結束本流程；G、將第一磁盤標記為壞盤，將作為熱備盤的第二磁盤替換第一磁盤，根據(jù)RAID系統(tǒng)中其他磁盤的數(shù)據(jù)及奇偶校驗進行計算，將計算的結果寫入所述第二磁盤中。較佳地，所述讀寫測試操作包括D1、檢查第一磁盤是否在線且已經(jīng)被驅動加載到操作系統(tǒng)中，如果不在線則第一磁盤是壞盤；如果在線繼續(xù)執(zhí)行步驟D2 ；D2、對這個磁盤發(fā)送“TEST UNIT READY”這個SCSI命令檢查磁盤是否準備好可以讀寫；如果不可以讀寫則磁盤是壞盤；如果可以執(zhí)行步驟D3 ；D3、把操作系統(tǒng)中記錄的第一磁盤對應的RAID元數(shù)據(jù)寫到該磁盤對應元數(shù)據(jù)的位置，如果寫失敗，則判定第一磁盤是壞盤，如果寫成功繼續(xù)執(zhí)行步驟D4 ；D4、對第一磁盤RAID元數(shù)據(jù)做讀操作，如果讀成功則第一磁盤確認為好盤，讀失敗則判定第一磁盤是壞盤。從以上技術方案可以看出，當RAID系統(tǒng)的某個磁盤無法響應IO操作時，首先對其進行下電處理，在下電期間，允許應用層對RAID進行正常讀寫，并在此期間內發(fā)生寫操作的所有條帶號；然后對該磁盤進行上電處理，測試其是否能夠正常讀寫，若是，根據(jù)記錄的發(fā)生過寫操作的所有條帶號，開始恢復該磁盤對應條帶中數(shù)據(jù)；否則，將該磁盤標記為壞盤，并啟動常規(guī)的重建過程。通過這種方式在大多數(shù)情況下可以使RAID系統(tǒng)的磁盤恢復正常而無需進行重建操作。


圖1為本申請實施例提供的一種獨立冗余磁盤陣列的重建方法流程圖。
具體實施例方式絕大多數(shù)情況下，上層的IO請求不能被RAID系統(tǒng)的某個成員盤響應，并非作為該成員盤的磁盤真正損壞了。據(jù)磁盤制作商Seagate公司統(tǒng)計,磁盤不能響應IO請求時，95%的情況是因為固件、校驗之類的軟件錯誤導致的，這些情況可以通過簡單修復操作使磁盤仍然有效；只有5%的情況下，是由于磁盤真正發(fā)生損壞。因此，如果在磁盤并沒有真正損壞的情況下，就對RAID系統(tǒng)啟動重建過程，會極大提高RAID系統(tǒng)的使用和維護成本。本申請?zhí)峁┝艘环N獨立冗余磁盤陣列的重建方法，其基本思想是在RAID系統(tǒng)的每個磁盤槽位接口上提供了控制磁盤實現(xiàn)單獨下、上電的電路；當RAID系統(tǒng)的某個磁盤無法響應IO操作時，首先對其進行下電處理，在下電期間，允許應用層對RAID進行正常讀寫，并在此期間內發(fā)生寫操作的所有條帶號；然后對該磁盤進行上電處理，測試其是否能夠正常讀寫，若是，根據(jù)記錄的發(fā)生過寫操作的所有條帶號，開始恢復該磁盤對應條帶中數(shù)據(jù)；否則，將該磁盤標記為壞盤，并啟動常規(guī)的重建過程。為使本申請技術方案的技術原理、特點以及技術效果更加清楚，以下結合具體實施例對本申請技術方案進行詳細闡述。本申請實施例提供的一種獨立冗余磁盤陣列的重建方法流程如圖1所示，包括如下步驟步驟101 =RAID系統(tǒng)的控制器發(fā)現(xiàn)該RAID系統(tǒng)中的某塊磁盤無法響應IO操作，單獨關閉該磁盤的電源，讓該磁盤斷電，并啟動一預定時長的定時器。以下將該磁盤稱為第一磁盤。步驟102 :在所述定時器計時期間(即第一磁盤斷電期間)，RAID系統(tǒng)進行正常讀寫操作，并記錄在此期間發(fā)生過寫操作的所有條帶號。步驟103 :所述定時器超時，開啟第一磁盤的電源，給第一磁盤上電。步驟104 :第一磁盤上電之后，對第一磁盤做進行讀寫測試操作。本申請實施例中，讀寫測試做以下操作D1、檢查第一磁盤是否在線且已經(jīng)被驅動加載到操作系統(tǒng)中，如果不在線則第一磁盤是壞盤；如果在線繼續(xù)執(zhí)行步驟D2 ；D2、對這個磁盤發(fā)送“TEST UNIT READY”這個SCSI命令檢查磁盤是否準備好可以讀寫；如果不可以讀寫則磁盤是壞盤；如果可以執(zhí)行步驟D3 ；D3、把操作系統(tǒng)中記錄的第一磁盤對應的RAID元數(shù)據(jù)寫到該磁盤對應元數(shù)據(jù)的位置，如果寫失敗，則判定第一磁盤是壞盤，如果寫成功繼續(xù)執(zhí)行步驟D4 ；D4、對第一磁盤RAID元數(shù)據(jù)做讀操作，如果讀成功則第一磁盤確認為好盤，讀失敗則判定第一磁盤是壞盤。步驟105 :判斷第一磁盤是否讀寫正常，若是，執(zhí)行步驟106，否則執(zhí)行步驟107。步驟106 :根據(jù)第一磁盤斷電期間記錄的發(fā)生過寫操作的所有條帶號，恢復第一磁盤對應條帶中數(shù)據(jù)，恢復完畢后結束本流程。步驟107 :將第一磁盤標記為壞盤，將作為熱備盤的第二磁盤替換第一磁盤，根據(jù)RAID系統(tǒng)中其他磁盤的數(shù)據(jù)及奇偶校驗進行計算，將計算的結果寫入所述第二磁盤中。以上所述僅為本申請的較佳實施例而已，并不用以限制本申請的保護范圍，凡在本申請技術方案的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請保護的范圍之內。
權利要求
1.一種獨立冗余磁盤陣列RAID的重建方法，其特征在于，包括A、RAID系統(tǒng)的控制器發(fā)現(xiàn)該RAID系統(tǒng)中的第一磁盤無法響應IO操作，單獨關閉第一磁盤的電源，并啟動一預定時長的定時器；B、在所述定時器計時期間，RAID系統(tǒng)進行正常讀寫操作，并記錄在此期間發(fā)生過寫操作的所有條帶號；C、所述定時器超時，開啟第一磁盤的電源，給第一磁盤上電；D、第一磁盤上電之后,對第一磁盤做進行讀寫測試操作；E、判斷第一磁盤是否讀寫正常，若是，執(zhí)行F，否則執(zhí)行步驟G;F、根據(jù)第一磁盤斷電期間記錄的發(fā)生過寫操作的所有條帶號，恢復第一磁盤對應條帶中數(shù)據(jù)，恢復完畢后結束本流程；G、將第一磁盤標記為壞盤，將作為熱備盤的第二磁盤替換第一磁盤，根據(jù)RAID系統(tǒng)中其他磁盤的數(shù)據(jù)及奇偶校驗進行計算，將計算的結果寫入所述第二磁盤中。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述讀寫測試操作包括D1、檢查第一磁盤是否在線且已經(jīng)被驅動加載到操作系統(tǒng)中，如果不在線則第一磁盤是壞盤；如果在線繼續(xù)執(zhí)行步驟D2 ；D2、對這個磁盤發(fā)送“TEST UNIT READY”這個SCSI命令檢查磁盤是否準備好可以讀寫； 如果不可以讀寫則磁盤是壞盤；如果可以執(zhí)行步驟D3 ；D3、把操作系統(tǒng)中記錄的第一磁盤對應的RAID元數(shù)據(jù)寫到該磁盤對應元數(shù)據(jù)的位置， 如果寫失敗，則判定第一磁盤是壞盤，如果寫成功繼續(xù)執(zhí)行步驟D4 ；D4、對第一磁盤RAID元數(shù)據(jù)做讀操作，如果讀成功則第一磁盤確認為好盤，讀失敗則判定第一磁盤是壞盤。
全文摘要
本申請公開了一種獨立冗余磁盤陣列(RAID)的重建方法，包括A、RAID系統(tǒng)的控制器發(fā)現(xiàn)該RAID系統(tǒng)中的第一磁盤無法響應IO操作，單獨關閉第一磁盤的電源，并啟動一預定時長的定時器；B、在所述定時器計時期間，RAID系統(tǒng)進行正常讀寫操作，并記錄在此期間發(fā)生過寫操作的所有條帶號；C、所述定時器超時，開啟第一磁盤的電源，給第一磁盤上電；D、第一磁盤上電之后，對第一磁盤做進行讀寫測試操作；E、判斷第一磁盤是否讀寫正常，若是，執(zhí)行F，否則執(zhí)行步驟G；F、根據(jù)第一磁盤斷電期間記錄的發(fā)生過寫操作的所有條帶號，恢復第一磁盤對應條帶中數(shù)據(jù)，恢復完畢后結束本流程；G、將第一磁盤標記為壞盤，將作為熱備盤的第二磁盤替換第一磁盤，根據(jù)RAID系統(tǒng)中其他磁盤的數(shù)據(jù)及奇偶校驗進行計算，將計算的結果寫入所述第二磁盤中。
文檔編號G06F3/06GK103019894SQ20121057049
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權日2012年12月25日
發(fā)明者金振成 申請人:創(chuàng)新科存儲技術(深圳)有限公司, 創(chuàng)新科存儲技術有限公司