[发明专利]一种磁盘阵列系统中磁盘故障处理和数据重构方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储领域，特别涉及磁盘阵列系统中磁盘故障处理和数据重构的方法。

背景技术

磁盘阵列(RAID，简称Redundant Array of Independent Disks)是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘)，从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份的技术。RAID技术作为一种成熟的技术广泛应用于磁盘阵列系统中。磁盘阵列按照独立硬盘组成磁盘阵列的不同方式分成不同的RAID级别(RAID Levels)。现有技术中已拥有了从RAID 0到RAID 6七种基本的RAID级别。不同的RAID级别代表着不同的存储性能、数据安全性、存储成本以及算法复杂度和数据冗余度。

在大多数的RAID级别中，当磁盘阵列中的磁盘失效时，RAID系统可以通过冗余的数据或者编码重构故障磁盘，从而保证了数据的完整性，提高数据的可用性。但是，对于一个具有冗余能力的RAID系统，其在数据重构的过程中存在较大的风险与不足。

以实际应用中较为常见的RAID5为例，RAID5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。RAID5不对磁盘中存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。RAID5在重构数据的过程中，通常在检测到磁盘发生读写故障后，会立即将故障磁盘设置为“故障”状态，并且将其剔出阵列，同时加入一块新的冗余数据盘，然后通过冗余的编码信息将故障磁盘中的数据信息重构到冗余数据盘中。由于RAID5本身的冗余编码信息有限，采用上述的数据重构方法极易导致阵列崩溃，数据丢失。因此，RAID5的数据重构过程具有高风险的缺陷。

RAID6是另一种常见的存储解决方案。在RAID6中，数据和校验码都是被分成数据块，然后分别存储到磁盘阵列的各个硬盘上。与RAID5相比，RAID6还加入了一个独立的校验磁盘，它把分布在各个磁盘上的校验码都备份在一起，这样RAID6磁盘阵列就允许多个磁盘同时出现故障。但RAID6重构数据的过程与RAID5相类似，也会将发生故障的磁盘设为“故障”状态，并剔出阵列。基于RAID6本身所具有的冗余编码信息丰富的特点，应用现有的数据重构方法会延长数据重构时间，因此需要高性能处理器或者特殊硬件的支持，RAID6的数据重构过程具有低性能的缺陷。

鉴于现有的数据重构方法在磁盘阵列系统中的应用存在上述的不足，迫切需要一种新的方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有磁盘阵列在数据重构过程中风险高、性能低的缺陷，从而提供一种低风险、高效率的磁盘阵列故障处理和数据重构方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种磁盘阵列系统中磁盘故障处理方法和数据重构方法，按照以下步骤顺序执行：

步骤1)、磁盘阵列中的磁盘发生读写故障；

步骤2)、在故障磁盘中定位故障数据块，保留故障磁盘上的剩余正确数据，并查找故障信息表，判断发生故障的数据块所在条带是否已经存在其他故障数据块，若存在，执行下一步，否则，执行步骤4)；

步骤3)、磁盘阵列系统的信息完整性被破坏，将磁盘阵列系统设置为“只读模式”，禁止用户执行写操作，对磁盘的故障处理操作结束；

步骤4)、将故障数据块的位置信息记录到故障信息表中；

步骤5)、判断磁盘阵列系统中是否存在冗余数据盘，若不存在，执行下一步，否则，执行步骤7)；

步骤6)、进入“降级”运行模式，结束操作；

步骤7)、对故障数据块进行数据重构，恢复故障数据。

上述技术方案中，所述的步骤7)包括以下步骤：

步骤7-1)、判断发生故障的磁盘是否是磁盘阵列中的工作盘，如果是，执行步骤7-3)，否则，执行下一步；

步骤7-2)、工作盘所绑定的从盘发生故障，为发生故障的从盘所对应的主盘再分配一个冗余数据盘，构建一主多从的主从盘结构，然后执行下一步，如果无法为主盘分配新的从盘，则磁盘阵列系统进入“降级”运行模式；

步骤7-3)、将工作盘的故障数据块的信息加入到故障信息表中；

步骤7-4)、判断发生故障的工作盘是否建立了主从盘关系，若已建立，执行步骤7-6)，否则，执行下一步；