用于多維raid重構(gòu)和缺陷避免的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于多維RAID重構(gòu)和缺陷避免的方法和系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0001] 為了防止存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)的潛在損失，實現(xiàn)復(fù)制方案常常是有利的。當前的復(fù) 制方案僅能夠忍受存儲系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)不能被讀取之前的有限量的錯誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] -般地，在一個方面中，本發(fā)明設(shè)及一種用于存儲數(shù)據(jù)的方法。該方法包括：接收 寫入數(shù)據(jù)的請求；響應(yīng)于所述請求，選擇RAID網(wǎng)格中的第一RAID網(wǎng)格位置W寫入所述數(shù) 據(jù)；確定永久性存儲器中對應(yīng)于所述第一RAID網(wǎng)格位置的第一物理地址；生成包括所述數(shù) 據(jù)和第一帶外（00B)的第一頁，其中第一 00B包括針對RAID網(wǎng)格的第一網(wǎng)格幾何形狀、W 及針對所述RAID網(wǎng)格內(nèi)的頁的第一條帶成員；和將所述第一頁寫入永久性存儲器中對應(yīng) 于所述第一物理地址的第一物理位置。
[0003] -般地，在一個方面中，本發(fā)明設(shè)及一種用于重構(gòu)數(shù)據(jù)的方法。該方法包括：接收 對于第一數(shù)據(jù)的請求；得到包括所述數(shù)據(jù)的第一頁，其中所述第一頁是從永久性存儲器中 的第一物理位置得到的，W及其中所述第一物理位置與第一物理地址和RAID網(wǎng)格中的第 一RAID網(wǎng)格位置相關(guān)聯(lián)；確定所述第一頁是從損壞的和沒得到的構(gòu)成的組中選擇的一個； 基于所述確定：識別所述RAID網(wǎng)格中的所述第一RAID網(wǎng)格位置的相鄰RAID網(wǎng)格位置，其 中所述RAID網(wǎng)格包括行，其中所述第一RAID網(wǎng)格位置和所述相鄰網(wǎng)格位置位于所述行中； 從所述相鄰RAID網(wǎng)格位置得到第二頁；從所述第二頁得到帶外（00B)數(shù)據(jù)，其中00B包括 針對所述RAID網(wǎng)格的網(wǎng)格圖、針對所述RAID網(wǎng)格的網(wǎng)格幾何形狀、W及針對所述RAID網(wǎng) 格內(nèi)的所述第二頁的條帶成員；使用所述網(wǎng)格幾何形狀和所述條帶成員識別所述行內(nèi)包括 數(shù)據(jù)頁的RAID網(wǎng)格位置；使用所述網(wǎng)格圖和所述網(wǎng)格幾何形狀得到所述行內(nèi)的所述數(shù)據(jù) 頁；使用所述網(wǎng)格幾何形狀和所述條帶成員識別所述行中包括奇偶校驗值的RAID網(wǎng)格位 置；使用所述網(wǎng)格圖和所述網(wǎng)格幾何形狀得到所述行內(nèi)的所述奇偶校驗值；使用所述數(shù)據(jù) 頁和所述奇偶校驗值重構(gòu)所述第一頁，W得到重構(gòu)的頁；從所構(gòu)造的頁得到數(shù)據(jù)；W及向 客戶機提供重構(gòu)的數(shù)據(jù)。
[0004] 從W下的描述和所附的權(quán)利要求，本發(fā)明的其它方面將十分清楚明了。
【附圖說明】
[0005] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的系統(tǒng)。
[0006] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的RAID網(wǎng)格。
[0007] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的RAID立方體和RAID立方體的各種視圖。 [000引圖4A-4D示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的RAID立方體的示例。
[0009] 圖5A-5C示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的頁。
[0010] 圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
[0011] 圖7A-7D示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的流程圖。
[0012] 圖8A-8C示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的示例。
[0013] 圖9A-9B示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的流程圖。
[0014] 圖10A-10D示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的示例。
[0015] 圖11A-11D示出根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例的示例。
【具體實施方式】
[0016] 現(xiàn)在參照附圖詳細描述本發(fā)明的具體實施例。在本發(fā)明的實施例的W下詳細描述 中，為了使得能夠更徹底地理解本發(fā)明，闡述大量的特定細節(jié)。但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員 來說，很顯然，可W在沒有該些具體細節(jié)的情況下實施本發(fā)明。在其它情況下，為了避免不 必要地使描述復(fù)雜化，沒有描述公知的特征。
[0017] 在圖1~11D的W下描述中，在本發(fā)明的各種實施例中針對附圖描述的任何組件 可W與針對任何其它附圖描述的一個或更多個名稱類似的組件等同。為了簡便起見，對該 些組件的描述并不針對每個附圖進行重復(fù)。因此，各附圖的組件的每一個實施例通過參考 被加入，并且被假定為可選地存在于具有一個或更多個名稱類似的組件的每一個其它附圖 中。另外，根據(jù)本發(fā)明的各種實施例，附圖的組件的任何描述要被解釋為可選實施例，該可 選實施例的實施可W附加于、結(jié)合于或者替代針對其他任意附圖中相應(yīng)的名稱類似組件所 描述的實施例。
[0018] 一般地，本發(fā)明的實施例設(shè)及使用多維RAID方案復(fù)制數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)。更具體 地，本發(fā)明的實施例提供了一種實現(xiàn)2DRAID方案和3DRAID方案的方法和系統(tǒng)。另外，本 發(fā)明的實施例設(shè)及在RAID網(wǎng)格內(nèi)的每頁中存儲帶外（00B)數(shù)據(jù)并且使用00B重構(gòu)RAID網(wǎng) 格內(nèi)的頁。此外，本發(fā)明的實施例設(shè)及選擇RAID網(wǎng)格中用于存儲奇偶校驗值的位置，其中 該種選擇部分基于潛在的物理存儲位置是否是壞的（或者說不能被寫入）。
[0019] 使用2DRAID方案，當在給定RAID條帶中存在多于兩個錯誤時，可恢復(fù)實現(xiàn)該種 RAID方案的RAID網(wǎng)格內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)。類似地，使用3DRAID方案，當在給定RAID條帶中存 在多于兩個錯誤時，可恢復(fù)實現(xiàn)該種RAID方案的RAID立方體內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)。另外，在本發(fā) 明的各個實施例中，當在多于一個獨立故障域（IFD)中存在故障時，可恢復(fù)所有數(shù)據(jù)。
[0020] 在本發(fā)明的一個或多個實施例中，IFD對應(yīng)于導(dǎo)致給定位置的數(shù)據(jù)不可訪問的故 障模式。各IFD對應(yīng)于存儲陣列中的獨立故障模式。例如，如果數(shù)據(jù)存儲在NAND閃存中，其 中NAND閃存是存儲模塊（在一些實施例中也可稱為閃存模塊）（包括多個NAND晶粒）的 一部分，則I抑可W是（i)存儲模塊、（U)通道（即，存儲模塊中由閃存控制器（未示出） 使用的向NAND閃存寫入數(shù)據(jù)的通道）、（iii)NAND晶粒。
[0021] 對于本發(fā)明的目的，該里使用的術(shù)語"RAID"指的是"獨立盤冗余陣列"。雖然 "RAID"指的是獨立盤的任何陣列，但可通過使用任何類型的永久性存儲設(shè)備實現(xiàn)本發(fā)明的 實施例，其中基于本發(fā)明的實現(xiàn)（例如參見圖1和6)，RAID網(wǎng)格位置（例如參見圖2)可分 布在一個或多個永久性存儲設(shè)備上。
[0022] 在本發(fā)明的一個或多個實施例中，在RAID網(wǎng)格內(nèi)的每頁中存儲00B使得能夠使用 RAID網(wǎng)格內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)代替依靠外部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來重構(gòu)RAID網(wǎng)格內(nèi)的頁。特別地，給定頁中 的00B包括使得能夠重構(gòu)給定頁所處的條帶中的頁的足夠信息。另外，在RAID網(wǎng)格中的所 有頁上復(fù)制00B的各部分，W及如此，可W使用00B信息使得能夠重構(gòu)RAID網(wǎng)格的重要部 分，而無需附加的外部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因為00B與它描述的用戶數(shù)據(jù)（下面定義）同地協(xié)作，所 WRAID網(wǎng)格內(nèi)的頁的重構(gòu)可輕而易舉地分流到RAID控制器之外的處理器。
[0023] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的系統(tǒng)。如圖1所示，所述系統(tǒng)包括一個或更 多個客戶機（100A、100M)、RAID控制器（104)、存儲器（106)、FPGA(102)(可W可選地存在） 和存儲陣列（108)。
[0024] 在本發(fā)明的一個實施例中，客戶機（100AU00M)是在包括向RAID控制器（104)發(fā) 出讀取請求或?qū)懭胝埱蟮墓δ艿南到y(tǒng)上執(zhí)行的處理或任何系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個實施例 中，每個客戶機（100AU00M)可包括處理器（未示出）、存儲器（未示出）和永久存儲（未 示出）。在本發(fā)明的一個實施例中，RAID控制器（104)被配置為實現(xiàn)多維RAID方案，包括 W與多維RAID方案一致的方式將數(shù)據(jù)寫入到存儲陣列（參見圖7A-7D)和W與多維RAID方 案一致的方式從數(shù)據(jù)陣列讀取數(shù)據(jù)（包括重構(gòu)數(shù)據(jù)）（參見圖9A-9B)。在本發(fā)明的一個實 施例中，RAID控制器（104)包括被配置為執(zhí)行用于實現(xiàn)本發(fā)明的一個或更多個實施例的指 令的處理器，該里，指令存儲于位于RAID控制器（104)內(nèi)或者與其可操作地連接的非暫時 性計算機可讀介質(zhì)（未示出）上。作為替代方案，可通過使用硬件實現(xiàn)RAID控制器（104)。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可W理解，可通過使用軟件和/或硬件的任意組合實現(xiàn)RAID控制器（104)。
[0025] 在本發(fā)明的一個實施例中，RAID控制器（104)與存儲器（106)可操作地連接。存 儲器（106)可W是任何易失性存儲器或非易失性存儲器，包括但不限于動態(tài)隨機存儲器 值RAM)、同步DRAM、SDRSDRAM和孤RSDRAM。在本發(fā)明的一個實施例中，存儲器（106)被配 置為在各種數(shù)據(jù)（包括奇偶校驗數(shù)據(jù)）被存儲于存儲陣列中之前暫時存儲該些數(shù)據(jù)。
[0026] 在本發(fā)明的一個實施例中，F(xiàn)PGA(102)(如果存在的話）包括出于在存儲陣列 (108)中存儲數(shù)據(jù)的目的計算P奇偶校驗值和/或Q奇偶校驗值的功能，和/或執(zhí)行恢復(fù)通 過使用多維RAID方案存儲的損壞或丟失數(shù)據(jù)所需要