[发明专利]独立磁盘冗余阵列子系统中逻辑单元重建的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及独立磁盘冗余阵列(Redundant Array of Independent Disks，RAID)子系统，尤其涉及到RAID子系统的逻辑单元(Logical Unit，LUN)的重建方法和装置。

背景技术

随着计算机应用领域的不断扩宽，用户对于存储系统的容量要求越来越大，对其可靠性、可用性要求越来高，速度要求也越来越快。微处理器的处理速度相应提高很快，但作为主要存储设备的磁盘由于机械运动的限制，其速度改善不大，这大大限制了存储区域网络(Storage Area Network，SAN)系统的整体性能。在一定程度上解决这个瓶颈的带高速缓存(Cache)的磁盘阵列，以其高效、快速、大容量、高可靠性、灵活和价格低廉的优点在高性能计算机存储解决方案中占主导地位。

RAID子系统由多个磁盘组成，对应到主机服务器应用程序为1个或者多个逻辑单元。RAID子系统通过提供镜像，奇偶校验等方式，来提高数据的容错能力、可靠性以及一致性。另外，在很多情况下，由于多盘可以在短时间内提供更多的信息，因此RAID子系统提供了更强大的IO性能。

RAID算法通过映射提供了冗余的数据信息，或者在整个有效的存储空间对用户数据和冗余信息进行分布。冗余信息可以是用户数据的镜像或者是对用户数据生成的校验信息。这些冗余信息可以被用来在将来的某个时间内重新生成丢失的数据或者冲突数据。RAID子系统通常会采用先进的RAID控制器来操控这些功能。

另外，RAID控制器可以在一个系统内为不同的LUN提供不同的RAID级别、可以将独立的物理磁盘上的不同的LUN独立开来。例如，应用程序会持续更新某些日志文件，这些日志文件可以用来恢复丢失的信息。日志文件经常通过某种RAID级别进行存储，重要的是，为了平衡负载，通常需要将存储不同日志文件的LUN区分开来。因此，通常需要创建多个使用不同物理磁盘的LUN来区分不同文件。

文件在物理磁盘上的存放方式与LUN属性有关，也就是说文件与LUN有关，而LUN与不同的物理磁盘空间有关。若一个LUN被分配到唯一的一个物理磁盘上，那么任何与该LUN联系的文件都将被映射到该物理磁盘上。若利用两个物理磁盘创建一个LUN，则存放于该LUN上的文件可能被映射到一个或两个物理磁盘上。通常每个LUN会由多个段空间(Strip)组成，段空间可能分布在不同的物理磁盘上，这些段空间可能和一个LUN有关，也可能和虚拟卷有关，但在主机或者应用程序看来，一个LUN就是一个连续的存储空间，访问该LUN就像访问一个独立的物理磁盘空间一样。

用户信息经常存储在不同的磁盘组上，这些磁盘组提供更高的RAID级别。例如，如果数据文件存放在一个RAID5的磁盘组中，用户数据会分割成预先定义大小的块分布在磁盘组中的多个磁盘上。

在一些用户程序操作中，往往某些文件的读写操作比其他文件要频繁。比如在数据库应用中用户数据以及表的索引将比其他重做文件(redo log file)以及压缩文件的读写频率要更高。这样存储子系统中的某些磁盘的数据读写访问频率(简称点击率)会比其他的一些磁盘高，若出现了这种不平衡的现象，会导致整个系统性能下降，若要解决这个问题，可以新建一个LUN来平衡各个磁盘的点击率。若众多磁盘的访问速率一致，每个磁盘的点击率一样的话会使系统性能有显著的提高。在理想情况下，当所有的磁盘都运行在他们最高的IO速率的时候，磁盘组就会达到最高的性能。

为了使每个磁盘的数据读写访问频率趋于一致，可以将LUN均匀分布在磁盘组的不同磁盘上，但这样往往事与愿违。创建LUN需要指定所需的磁盘以及容量。然后RAID控制器会在多个目标磁盘中平均分配LUN容量，若RAID的级别更高一些，在一个或者多个目标磁盘上会分配空间用于存放冗余信息。问题在于，若存在多个LUN时，由于每个LUN的容量以及对磁盘的指定不同。会导致这样的后果，即多个LUN叠加后，LUN的容量并不是平均分配到各个磁盘上，因此，将一个LUN平均的分配到磁盘上并不一定能够提升整个RAID子系统的性能。

举例说明，假设LUN1使用了RAID子系统中6个磁盘中的2个，而LUN2，LUN3使用了其余的4个磁盘。现在LUN1的负载为60％，LUN2和LUN3的为40％。假设LUN2和LUN3没有共享磁盘空间。重新建立LUN1来使用6个磁盘来分摊负载，但这样我们就会发现4个磁盘中每个磁盘会分摊20％左右，而另外的2个磁盘中的每个磁盘分摊10％左右。这样就发现大部分的磁盘负载为其他的2倍，这样系统优化的目的没有达到。

发明内容