本發(fā)明涉及raid系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，尤其涉及一種兼顧讀寫(xiě)速度與數(shù)據(jù)安全的磁盤(pán)raid冗余方法。

背景技術(shù)：

目前基于硬件的磁盤(pán)raid技術(shù)一般常用的分別是raid0、raid1、raid2、raid3、raid4以及raid5，再加上二合一型raid0+1﹝或稱(chēng)raid10﹞。以上raid各有優(yōu)缺點(diǎn)。

raid0數(shù)據(jù)在磁盤(pán)間條帶化分布，對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)性能都有了很大的提升，但不提供冗余能力，至少要求兩塊磁盤(pán)，損壞一塊盤(pán)不影響數(shù)據(jù)安全，但損壞兩塊盤(pán)可能造成數(shù)據(jù)丟失。

raid1是兩塊磁盤(pán)之間做鏡像具有冗余能力，當(dāng)磁盤(pán)中的一塊壞掉后不會(huì)損失任何數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)寫(xiě)入的性能下降，空間的利用率低，僅有1/2。

raid4采用校驗(yàn)技術(shù),有一個(gè)特定的磁盤(pán)作為數(shù)據(jù)的完全存儲(chǔ)，其他的磁盤(pán)采用條帶技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)性能都有提高并且磁盤(pán)利用率高，磁盤(pán)損壞一個(gè)或者是校驗(yàn)盤(pán)損壞也不會(huì)造成數(shù)據(jù)的流失，但是校驗(yàn)碼盤(pán)訪問(wèn)量大的性能很大程度的牽制著整個(gè)磁盤(pán)陣列的性能校驗(yàn)碼盤(pán)很有可能會(huì)成為性能的瓶頸，并且修復(fù)損壞磁盤(pán)的數(shù)據(jù)的需要遍歷整個(gè)陣列，修復(fù)慢，性能損失大，至少三塊盤(pán)。

raid5采用校驗(yàn)技術(shù)，與raid4不同的是每個(gè)磁盤(pán)都是校驗(yàn)盤(pán)，輪替的當(dāng)做校驗(yàn)盤(pán)的功能，降低了對(duì)單個(gè)磁盤(pán)的巨大的訪問(wèn)量，使其讀寫(xiě)性能在raid4的基礎(chǔ)上又了提高；與raid4相同磁盤(pán)的損壞個(gè)數(shù)只能有一個(gè)，校驗(yàn)盤(pán)損壞也不會(huì)造成數(shù)據(jù)的流失，都可以重新計(jì)算。修復(fù)損壞磁盤(pán)的數(shù)據(jù)的需要遍歷整個(gè)陣列，修復(fù)慢，性能損失大，相對(duì)raid4有改善，至少三塊盤(pán)。

raid01對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)有提升，并且對(duì)數(shù)據(jù)具有冗余能力,同組的盤(pán)損壞也不會(huì)影響數(shù)據(jù)的損壞。損壞一個(gè)盤(pán)時(shí)，全部的盤(pán)都會(huì)被牽制，因?yàn)閮蓚€(gè)鏡像的條帶的方式可能不同對(duì)應(yīng)的盤(pán)數(shù)據(jù)即不相同，需要變量整個(gè)鏡像盤(pán)才能修復(fù)壞掉的盤(pán),損壞兩塊盤(pán)可能造成數(shù)據(jù)丟失?？臻g利用率低僅有1/2，至少四塊磁盤(pán)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種兼顧讀寫(xiě)速度與數(shù)據(jù)安全的磁盤(pán)raid冗余方法。在磁盤(pán)損壞后數(shù)據(jù)在正常磁盤(pán)間重新構(gòu)建冗余，提高磁盤(pán)讀寫(xiě)速度。

一種兼顧讀寫(xiě)速度與數(shù)據(jù)安全的磁盤(pán)raid冗余方法，包括：

1）數(shù)據(jù)冗余機(jī)制；

2）磁盤(pán)損壞后數(shù)據(jù)的處理；

3）新添加磁盤(pán)后的冗余處理；

數(shù)據(jù)被分隔成固定大小分布式存放在各磁盤(pán)，提高磁盤(pán)讀寫(xiě)速度；在不同磁盤(pán)上實(shí)現(xiàn)冗余并且當(dāng)其中磁盤(pán)損壞后數(shù)據(jù)會(huì)在剩余磁盤(pán)上重新建立冗余。

本發(fā)明是一種磁盤(pán)raid冗余技術(shù)，數(shù)據(jù)被分隔成固定大小分布式存放在各磁盤(pán)，提高磁盤(pán)讀寫(xiě)速度；每份數(shù)據(jù)在不同磁盤(pán)間提供兩份冗余，任何一塊磁盤(pán)損壞不影響數(shù)據(jù)安全性；當(dāng)其中一塊磁盤(pán)損壞后，根據(jù)冗余在剩余磁盤(pán)上重新構(gòu)建損壞磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)形成新的數(shù)據(jù)冗余，構(gòu)建完畢后每份數(shù)據(jù)在不同磁盤(pán)間提供兩份冗余，當(dāng)磁盤(pán)再有損壞時(shí)按此方法重新構(gòu)建冗余直到剩余一塊磁盤(pán)或剩余磁盤(pán)無(wú)法存放所有數(shù)據(jù)冗余，根據(jù)空間實(shí)際使用情況不同可以損壞1~(n-1)塊磁盤(pán)（n為磁盤(pán)總數(shù)）。

1）數(shù)據(jù)冗余機(jī)制

數(shù)據(jù)可以按128k、256k、512k等大小進(jìn)行等分，稱(chēng)之為raid數(shù)據(jù)塊，具體使用哪種大小進(jìn)行劃分可在對(duì)磁盤(pán)做raid配置的時(shí)候進(jìn)行選擇。數(shù)據(jù)被分成若干raid數(shù)據(jù)塊后，這些raid數(shù)據(jù)塊基本以隨機(jī)方式被分配到所有磁盤(pán)上存儲(chǔ)，分配原則會(huì)使各磁盤(pán)使用率基本一致。每個(gè)raid數(shù)據(jù)塊還會(huì)有一個(gè)冗余數(shù)據(jù)塊即每個(gè)raid數(shù)據(jù)塊的副本，raid數(shù)據(jù)塊及副本會(huì)被存儲(chǔ)在不同磁盤(pán)上，任何一塊磁盤(pán)損壞至少系統(tǒng)中還有一個(gè)raid數(shù)據(jù)塊的冗余，不影響數(shù)據(jù)完整性可正常讀寫(xiě)。不同的讀寫(xiě)請(qǐng)求所需要的raid數(shù)據(jù)塊可能落在不同的磁盤(pán)上，也就提高了磁盤(pán)的讀寫(xiě)能力。

2）磁盤(pán)損壞后數(shù)據(jù)的處理

當(dāng)某塊磁盤(pán)損壞后,因?yàn)閞aid數(shù)據(jù)塊的冗余依然存在,所以不影響數(shù)據(jù)的正常讀寫(xiě)。發(fā)現(xiàn)有磁盤(pán)損壞后，已損壞磁盤(pán)上的raid數(shù)據(jù)塊在其它剩余磁盤(pán)上還有raid數(shù)據(jù)塊冗余，根據(jù)raid數(shù)據(jù)塊的冗余在其它剩余磁盤(pán)上重新構(gòu)建損壞磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)，構(gòu)建完畢后每份raid數(shù)據(jù)塊在不同磁盤(pán)上又重新形成了冗余，保證了再有磁盤(pán)損壞時(shí)不丟失數(shù)據(jù)。由于剩余磁盤(pán)分擔(dān)了損壞磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)，所以剩余磁盤(pán)的使用量會(huì)增加。

3）、新添加磁盤(pán)后的冗余處理

當(dāng)向系統(tǒng)中添加新磁盤(pán)時(shí)，各磁盤(pán)上的raid數(shù)據(jù)塊會(huì)被重新分配，分配原則：各磁盤(pán)使用量基本相同，每個(gè)raid數(shù)據(jù)塊及其冗余被分配到不同的磁盤(pán)上。由于新增磁盤(pán)會(huì)存放raid數(shù)據(jù)塊，所以每塊磁盤(pán)的使用量會(huì)減小。

本發(fā)明的有益效果是

1）、較高的磁盤(pán)讀寫(xiě)速度

本專(zhuān)利是一種磁盤(pán)raid冗余技術(shù)，數(shù)據(jù)被分隔成固定大小分布式存放在各磁盤(pán)，對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)請(qǐng)求可能落在不同的磁盤(pán)上，提高磁盤(pán)讀寫(xiě)速度。

2）、有效保證數(shù)據(jù)安全

數(shù)據(jù)可以按128k、256k、512k等固定大小進(jìn)行等分，稱(chēng)之為raid數(shù)據(jù)塊，每份raid數(shù)據(jù)及其冗余分別存放在不同磁盤(pán)上，任何一塊磁盤(pán)損壞不影響數(shù)據(jù)安全性。

3）、更優(yōu)的磁盤(pán)損壞策略

當(dāng)其中一塊磁盤(pán)損壞后，根據(jù)冗余在剩余磁盤(pán)上重新構(gòu)建損壞磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)形成新的數(shù)據(jù)冗余，構(gòu)建完畢后每份數(shù)據(jù)在不同磁盤(pán)間提供兩份冗余，當(dāng)磁盤(pán)再有損壞時(shí)按此方法重新構(gòu)建冗余直到剩余一塊磁盤(pán)或剩余磁盤(pán)無(wú)法存放所有數(shù)據(jù)冗余，根據(jù)空間實(shí)際使用情況不同可以損壞1~(n-1)塊磁盤(pán)（n為磁盤(pán)總數(shù)）。

附圖說(shuō)明

圖1是數(shù)據(jù)冗余示意圖；

圖2是磁盤(pán)損壞后數(shù)據(jù)的處理示意圖；

圖3是新添加磁盤(pán)后的冗余處理示意圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行更加詳細(xì)的闡述：

圖1為數(shù)據(jù)冗余分布圖，圖中所示每個(gè)方框?yàn)橐粋€(gè)raid數(shù)據(jù)塊，每個(gè)raid數(shù)據(jù)塊及其冗余分別存放在不同磁盤(pán)上。如raid數(shù)據(jù)塊a存放在disk1上，它的冗余存放在disk2上。如raid數(shù)據(jù)塊y存放在disk2上，它的冗余存放在disk3上。

圖2為磁盤(pán)損壞后數(shù)據(jù)的處理示意圖，損壞磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)會(huì)在剩余磁盤(pán)上進(jìn)行重新構(gòu)建。raid數(shù)據(jù)塊c及其冗余分別存放在disk1和disk3上，當(dāng)disk3損壞后，由于c在disk1上的raid數(shù)據(jù)塊狀態(tài)正常，所以不影響數(shù)據(jù)的正常訪問(wèn)。raid數(shù)據(jù)塊c的冗余被重新構(gòu)建后存儲(chǔ)到disk2上，這樣每個(gè)raid數(shù)據(jù)塊都有了新的冗余存儲(chǔ)在不同磁盤(pán)上。disk3損壞后，存儲(chǔ)在disk3上的數(shù)據(jù)重新在disk1和disk2上構(gòu)建，disk1和disk2的使用量相應(yīng)的增加。

圖3為新添加磁盤(pán)后raid數(shù)據(jù)塊的冗余處理過(guò)程。新增加磁盤(pán)disk3，disk1和disk2上的raid數(shù)據(jù)塊會(huì)被重新在disk1、disk2和disk3上分配，每個(gè)raid數(shù)據(jù)塊和它的冗余被分配到不同磁盤(pán)上。

本發(fā)明中，數(shù)據(jù)以塊的方式在不同磁盤(pán)上實(shí)現(xiàn)冗余并且當(dāng)其中磁盤(pán)損壞后數(shù)據(jù)會(huì)在剩余磁盤(pán)上重新建立冗余的機(jī)制。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種兼顧讀寫(xiě)速度與數(shù)據(jù)安全的磁盤(pán)RAID冗余方法，涉及RAID系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，本發(fā)明包括：1）數(shù)據(jù)冗余機(jī)制；2）磁盤(pán)損壞后數(shù)據(jù)的處理；3）新添加磁盤(pán)后的冗余處理。數(shù)據(jù)被分隔成固定大小分布式存放在各磁盤(pán)，提高磁盤(pán)讀寫(xiě)速度。在不同磁盤(pán)上實(shí)現(xiàn)冗余并且當(dāng)其中磁盤(pán)損壞后數(shù)據(jù)會(huì)在剩余磁盤(pán)上重新建立冗余。

技術(shù)研發(fā)人員：馬國(guó)良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州云海信息技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.15
技術(shù)公布日：2017.07.07