陣列數(shù)據(jù)保護(hù)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域，特別是涉及陣列數(shù)據(jù)保護(hù)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)采用RAID(RedundantArrayofIndependentDisks,獨(dú)立硬盤兀 余陣列）技術(shù)，通過鏡像、校驗(yàn)和條帶化等手段，同時(shí)使用多個(gè)磁盤，來提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的性 能和可靠性。
[000引在CPU(CentralProcessingUnit,中央處理器）運(yùn)算速度大幅度提高，存儲(chǔ)性能 不受影響的情況下，運(yùn)算資源的成本相對(duì)于數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)變得可W接受。盡管RAID6技 術(shù)能允許系統(tǒng)同時(shí)兩塊磁盤失效，但在磁盤數(shù)量不斷增加的情況下，兩個(gè)校驗(yàn)塊的可靠性 會(huì)大打折扣，且其建議磁盤的數(shù)量是有限制的，形成了存儲(chǔ)系統(tǒng)的擴(kuò)展瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性不高的問題，本發(fā)明提供了一種可任意選擇校驗(yàn)塊數(shù)量來保 護(hù)數(shù)據(jù)，提高存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性的陣列數(shù)據(jù)保護(hù)方法及系統(tǒng)。
[0005] 為達(dá)到技術(shù)目的，本發(fā)明提供一種陣列數(shù)據(jù)保護(hù)方法，包括W下步驟：
[0006] 生成原數(shù)據(jù)矩陣，所述原數(shù)據(jù)矩陣由N個(gè)數(shù)據(jù)塊向量構(gòu)成，所述N為自然數(shù)；
[0007] 生成運(yùn)算矩陣，所述運(yùn)算矩陣是由N行N列的單位矩陣和M行N列的校驗(yàn)矩陣構(gòu) 成，所述M為自然數(shù)；
[0008] 將所述運(yùn)算矩陣與所述原數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行乘積運(yùn)算，得到最終數(shù)據(jù)矩陣，并將所述 最終數(shù)據(jù)矩陣的數(shù)據(jù)行對(duì)應(yīng)寫入N+M個(gè)不同的磁盤中；
[0009] 當(dāng)有m個(gè)磁盤失效時(shí)，將所述運(yùn)算矩陣中失效磁盤對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)行刪除，得到恢復(fù) 矩陣，所述m為自然數(shù)且小于等于M;
[0010] 刪除所述最終數(shù)據(jù)矩陣中失效磁盤對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)行，得到保留矩陣；
[0011] 將所述恢復(fù)矩陣的逆矩陣與所述保留矩陣進(jìn)行乘積運(yùn)算，計(jì)算得到新的原數(shù)據(jù)矩 陣，恢復(fù)所述失效磁盤對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)。
[0012] 作為一種可實(shí)施方式，在所述生成原數(shù)據(jù)矩陣之前，包括如下步驟：
[0013] 根據(jù)需要設(shè)定數(shù)據(jù)塊數(shù)量N和校驗(yàn)塊數(shù)量M;
[0014] 所述數(shù)據(jù)塊數(shù)量N為小于等于255的自然數(shù)；
[0015] 所述校驗(yàn)塊數(shù)量M為小于等于128的自然數(shù)。
[0016] 作為一種可實(shí)施方式，在所述根據(jù)需要設(shè)定數(shù)據(jù)塊數(shù)量N和校驗(yàn)塊數(shù)量M之后，還 包括如下步驟：
[0017] 將需要保存的數(shù)據(jù)根據(jù)所述數(shù)據(jù)塊數(shù)量N劃分成大小相等的數(shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)塊不足 的用零數(shù)據(jù)補(bǔ)充。
[0018] 作為一種可實(shí)施方式，所述校驗(yàn)矩陣由加羅瓦域中的生成元及生成元的幕組成。
[0019] 作為一種可實(shí)施方式，將所述恢復(fù)矩陣的逆矩陣與所述保留矩陣進(jìn)行乘積運(yùn)算， 計(jì)算得到新的原數(shù)據(jù)矩陣，恢復(fù)所述失效磁盤對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)，包括如下步驟：
[0020] 將所述恢復(fù)矩陣的逆矩陣與所述保留矩陣進(jìn)行乘積運(yùn)算，計(jì)算得到新的原數(shù)據(jù)矩 陣；
[0021] 將所述校驗(yàn)矩陣與所述新的原數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行乘積運(yùn)算，計(jì)算得到校驗(yàn)數(shù)據(jù)矩陣；
[0022] 由所述新的原數(shù)據(jù)矩陣和所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)矩陣生成新的最終數(shù)據(jù)矩陣；
[0023] 將所述失效磁盤對(duì)應(yīng)的所述新的最終數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)行寫入新的磁盤中，恢復(fù) 所述失效磁盤對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。
[0024] 作為一種可實(shí)施方式，還包括W下步驟：
[0025]當(dāng)原數(shù)據(jù)矩陣中原始數(shù)據(jù)更新為新數(shù)據(jù)時(shí)，讀取保存在磁盤中的所述原始數(shù)據(jù)及 所述最終數(shù)據(jù)矩陣中所述原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)列的校驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0026] 計(jì)算所述原始數(shù)據(jù)和所述新數(shù)據(jù)之間的差異A;
[0027] 根據(jù)公式計(jì)算新的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述公式為<4 ,其中，Cd為所述原 始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)列的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，C'd為所述新數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)列的新的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，gy為所述校驗(yàn)數(shù)據(jù) 對(duì)應(yīng)的生成元；
[0028] 所述X為所述校驗(yàn)矩陣的行數(shù)，所述i為所述新數(shù)據(jù)在所述原數(shù)據(jù)矩陣中對(duì)應(yīng)的 行數(shù)，所述j為所述新數(shù)據(jù)在所述原數(shù)據(jù)矩陣中對(duì)應(yīng)的列數(shù)；
[0029] 將所述新數(shù)據(jù)和所述新的校驗(yàn)數(shù)據(jù)寫入對(duì)應(yīng)的磁盤中。
[0030] 本發(fā)明還提供一種陣列數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)，包括原數(shù)據(jù)矩陣模塊，運(yùn)算矩陣模塊，最終 數(shù)據(jù)矩陣模塊，恢復(fù)矩陣模塊，保留矩陣模塊和數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，其中：
[0031] 所述原數(shù)據(jù)矩陣模塊，用于生成原數(shù)據(jù)矩陣，所述原數(shù)據(jù)矩陣由N個(gè)數(shù)據(jù)塊向量 構(gòu)成，所述N為自然數(shù)；
[0032] 所述運(yùn)算矩陣模塊，用于生成運(yùn)算矩陣，所述運(yùn)算矩陣是由N行N列的單位矩陣和 M行N列的校驗(yàn)矩陣構(gòu)成，所述M為自然數(shù)；
[0033] 所述最終數(shù)據(jù)矩陣模塊，用于將所述運(yùn)算矩陣與所述原數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行乘積運(yùn)算， 得到最終數(shù)據(jù)矩陣，并將所述最終數(shù)據(jù)矩陣的數(shù)據(jù)行對(duì)應(yīng)寫入N+M個(gè)不同的磁盤中；
[0034] 所述恢復(fù)矩陣模塊，用于當(dāng)有m個(gè)磁盤失效時(shí)，將所述運(yùn)算矩陣中失效磁盤對(duì)應(yīng) 的數(shù)據(jù)行刪除，得到恢復(fù)矩陣，所述m為自然數(shù)且小于等于M;
[0035] 所述保留矩陣模塊，用于刪除所述最終數(shù)據(jù)矩陣中失效磁盤對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)行，得到 保留矩陣；
[0036] 所述數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊，用于將所述恢復(fù)矩陣的逆矩陣與所述保留矩陣進(jìn)行乘積運(yùn) 算，計(jì)算得到新的原數(shù)據(jù)矩陣，恢復(fù)所述失效磁盤對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)。
[0037] 作為一種可實(shí)施方式，所述原數(shù)據(jù)矩陣模塊包括設(shè)定單元和劃分單元；
[0038] 所述設(shè)定單元，用于根據(jù)需要設(shè)定數(shù)據(jù)塊數(shù)量N和校驗(yàn)塊數(shù)量M ;所述數(shù)據(jù)塊數(shù)量 N為小于等于255的自然數(shù)；所述校驗(yàn)塊數(shù)量M為小于等于128的自然數(shù)；
[0039] 所述劃分單元，用于將需要保存的數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)塊數(shù)量N劃分成大小相等的數(shù)據(jù) 塊，數(shù)據(jù)塊不足的用零數(shù)據(jù)補(bǔ)充。
[0040] 作為一種可實(shí)施方式，所述校驗(yàn)矩陣由加羅瓦域中的生成元及生成元的幕組成。
[0041] 作為一種可實(shí)施方式，所述數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊包括第一計(jì)算單元，第二計(jì)算單元，生成 單元和恢復(fù)單元；
[0042] 所述第一計(jì)算單元，用于將所述恢復(fù)矩陣的逆矩陣與所述保留矩陣進(jìn)行乘積運(yùn) 算，計(jì)算得到新的原數(shù)據(jù)矩陣；
[0043] 所述第二計(jì)算單元，用于將所述校驗(yàn)矩陣與所述新的原數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行乘積運(yùn)算， 計(jì)算得到校驗(yàn)數(shù)據(jù)矩陣；
[0044] 所述生成單元，用于由所述新的原數(shù)據(jù)矩陣和所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)矩陣生成新的最終數(shù) 據(jù)矩陣；
[0045] 所述恢復(fù)單元，用于將所述失效磁盤對(duì)應(yīng)的所述新的最終數(shù)據(jù)矩陣中的數(shù)據(jù)行寫 入新的磁盤中，恢復(fù)所述失效磁盤對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。
[0046] 作為一種可實(shí)施方式，還包括數(shù)據(jù)更新模塊；
[0047] 所述數(shù)據(jù)更新模塊包括讀取單元，第H計(jì)算單元，第四計(jì)算單元和更新單元；
[0048] 所述讀取單元，用于當(dāng)原數(shù)據(jù)矩陣中原始數(shù)據(jù)更新為新數(shù)據(jù)時(shí)，讀取保存在磁盤 中的所述原始數(shù)據(jù)及所述最終數(shù)據(jù)矩陣中所述原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)列的校驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0049] 所述第H計(jì)算單元，用于計(jì)算所述原始數(shù)據(jù)和所述新數(shù)據(jù)之間的差異A ;
[0050] 所述第四計(jì)算單元，用于根據(jù)公式計(jì)算新的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述公式為 4 +客i*A，其中，Cd為所述原始數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)列的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，C'd為所述新數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng) 列的新的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，gy為所述校驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的生成元；
[0051] 所述X為所述校驗(yàn)矩陣的行數(shù)，所述i為所述新數(shù)據(jù)在所述原數(shù)據(jù)矩陣中對(duì)應(yīng)的 行數(shù)，所述j為所述新數(shù)據(jù)在所述原數(shù)據(jù)矩陣中對(duì)應(yīng)的列數(shù)；
[0052] 所述更新單元，用于將所述新數(shù)據(jù)和所述新的校驗(yàn)數(shù)據(jù)寫入對(duì)應(yīng)的磁盤中。
[0053] 本發(fā)明的有益效果包括：
[0054] 本發(fā)明的陣列數(shù)據(jù)保護(hù)方法及系統(tǒng)，最多可允許任意M個(gè)磁盤失效，突破了傳統(tǒng) 存儲(chǔ)系統(tǒng)最多只能允許兩個(gè)磁盤同時(shí)失效的限制，提高了存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性；由于允許的 校驗(yàn)塊數(shù)量M可W提高，需要保存的數(shù)據(jù)可W分散存儲(chǔ)在更多的磁盤上，從而提高了存儲(chǔ) 系統(tǒng)的吞吐量；校驗(yàn)塊數(shù)量在存儲(chǔ)系統(tǒng)搭建初期根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，而存儲(chǔ)系統(tǒng)的利用率 由N/(N+M)的比率決定，因此可W通過合理的選擇數(shù)據(jù)塊數(shù)量N和校驗(yàn)塊數(shù)量M達(dá)到存儲(chǔ) 系統(tǒng)利用率的最優(yōu)化。
【附圖說明】
[0055] 圖1為本發(fā)明的陣列數(shù)據(jù)保護(hù)方法的一實(shí)施例的流程示意圖；
[0056]圖2為本發(fā)明的陣列數(shù)據(jù)保護(hù)方法的一實(shí)施例的數(shù)據(jù)恢復(fù)的流程示意圖；
[0057] 圖3為本發(fā)明的陣列數(shù)據(jù)保護(hù)方法的一實(shí)施例的數(shù)據(jù)更新的流程示意圖；
[0058]圖4為本發(fā)明的陣列數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059] 圖5為本發(fā)明的陣列數(shù)據(jù)保護(hù)系統(tǒng)的一實(shí)施例的數(shù)據(jù)更新模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì) 本發(fā)明陣列數(shù)據(jù)保護(hù)方法及系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施 例僅用w解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0061]傳統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)采用RAID (Redundant Array of Independent Disks,獨(dú)立硬盤兀 余陣列）技術(shù)來