[发明专利]在存在全局热备用磁盘的情况下用于断开的驱动器的优化重建和向回复制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及廉价磁盘冗余阵列(RAID)存储系统的领域，更具体地涉及在RAID系统断开后优化组成驱动器的重建。

背景技术

廉价磁盘冗余阵列(RAID)已经成为在当前计算机系统结构中维护数据的有效工具。RAID系统使用能够复制或共享各个驱动器中的数据的小的且廉价的硬盘的阵列。对不同RAID级别的具体描述由帕特森(Paterson)等人在1988年6月的ACM SIGMOD会议上的题为“一种用于廉价磁盘冗余阵列的情形(A Case forRedundant Arrays of Inexpensive Disks(RAID))”的文章中披露。该文章通过引用结合于此。

存在多个不同级别的RAID实施方式。最简单的阵列，RAID级别1，包括用于数据存储的一个或多个主磁盘，以及相同数量的用于存储包含在数据磁盘上的所有信息的拷贝的额外“镜像”磁盘。所有剩下的RAID级别2、3、4、5和6将连续数据分割成多个段，用于存储在各个磁盘中。

RAID级别2、3、4、5和6系统将数据以块的形式分布在各个磁盘中。块是由多个连续扇区组成的。扇区是磁盘驱动器的物理区并包括字节的集合。扇区是磁盘驱动器的数据传输的最小单位。当数据块被写入磁盘时，其被分配磁盘块号码(DNB)。所有RAID系统磁盘维护相同的DNB系统，使得每个磁盘上的一个块具有一给定的DBN。具有相同DBN的各个磁盘上的块的集合被统称为分条。

此外，如今许多操作系统通过将大容量存储装置上的空间分成多个卷来管理该空间的分配。所述术语卷指的是遍布例如RAID系统中的多个磁盘和相关磁盘驱动器的物理存储空间元件的逻辑分组。与物理看待存储器相比，卷是允许逻辑看待存储器的部分抽象概念。因而，大多数操作系统对待卷如同它们是独立的磁盘驱动器。卷由卷管理软件创建并维护。卷组是包含共同驱动器组的不同卷的集合。

RAID系统的一个主要优点在于其能够从包含在剩余可运行磁盘上的信息来重建故障组成磁盘的数据。在RAID级别3、4、5、6中，通过使用奇偶校验块来实现冗余。包含在给定分条中的奇偶校验块中的数据是每次对该分条中的数据块执行写操作时执行的计算的结果。下面的等式通常被用于计算给定奇偶校验块的下一状态：

新奇偶校验块＝(旧数据块异或新数据块)异或旧奇偶校验块

在各RAID级别之间，该奇偶校验块的存储位置不同。RAID级别3和4使用专用于奇偶校验块的存储器的特定磁盘。RAID级别5和6在所有各个磁盘中交插奇偶校验块。RAID级别6因为其每个分条具有两个奇偶校验块而来区分其本身，这是两个磁盘同时断开的原因。如果在阵列中的给定磁盘断开，则来自所述剩余磁盘的用于给定分条的数据块和相关奇偶校验块可被结合来重建所述损失数据。

用于处理RAID系统中的单个磁盘的断开的一种机制是全局热备用磁盘的结合。全局热备用磁盘是用于代替RAID配置中的断开的主磁盘的磁盘或磁盘组。该装置被加电或被认为是“热的”，但是在系统中并没有实际起作用。当RAID系统中的一磁盘断开时，所述全局热备用磁盘为所述断开的磁盘而结合，并使用来自剩余运行磁盘的数据块和奇偶校验块来重建所述损失磁盘的所有卷段。一旦此数据被重建，则所述全局热备用磁盘起所述RAID系统的组成磁盘的作用，直到所述断开的RAID磁盘的重新连接。当所述断开的主磁盘被重新连接时，可能发生将所述重建的数据从所述全局热备用向回复制到所述重新连接的主磁盘。

通常，当非RAID 0系统中的组成磁盘断开时，所述全局热备用磁盘为所述断开的磁盘而结合并且重建的来自所述断开的磁盘的所有卷段。这种方法在所述RAID组成磁盘的断开与其重新连接之间的时间内，不必重建和向回复制属于没被存取或更改卷(即那些不接收I/O请求的卷)的卷段。

因此，期望提供一种系统和方法，用于在RAID磁盘的断开与重新连接之间的时间内，只有接收I/O请求部分卷的断开磁盘上的那些卷段重建和向回复制。

发明内容

因此，本发明旨在一种使用全局热备用磁盘优化重建和复制回断开RAID磁盘的方法和系统。

在本发明的第一方面，披露了一种用于使用全局热备用来重建和复制回故障RAID磁盘的系统。该系统包括：处理单元，需要大容量存储器；一个或多个磁盘，配置为RAID系统；相关全局热备用磁盘；以及互连，连接所述处理单元、所述RAID和所述全局热备用磁盘。