[发明专利]一种用于RAID5快速初始化位图页面管理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机系统及存储领域, 具体地说是一种用于RAID5快速初始化位图页面管理的方法。

背景技术

对于具有冗余校验信息的RAID5系统, RAID5新创建时各成员盘数据并不能保证条带数据是一致性的. 数据的不一致性使得系统无法按照正常流程处理主机IO 请求, 所得到的校验数据可能是错误的，因此这些级别的RAID5创建时必须先进行一致性初始化工作。典型的初始化方式是格式化所有成员盘, 将所有成员盘数据写零即可保证RAID5分条数据符合偶校验。

但RAID5初始化任务必须遍历成员盘的所有数据, 这是一项非常耗时的工作, 并且随着磁盘的容量的增大，等待的时间就会更长。另外初始化完成之前, RAID5无法响应主机端IO请求, 否则已写入的数据可能被初始化操作覆盖, 或者产生数据错误，因此初始化过程中RAID5无法响应IO请求, 无法满足即插即用的需求。如何快速完成RAID5系统初始化工作, 并为主机端可用成为一个急需解决的问题。

RAID5有两种写方式：读改写和重构写。读改写一般用于小块写，重构写一般用于大块写。对于读改写来说，需要旧的校验数据的参与，所以，如果原来的条带数据不一致的话，读改写由于依赖原来的校验值，经过重新计算，会产生错误的结果，条带还是不一致，失去了冗余的作用。而如果进行重构写的话，不需要旧的校验值参与计算，所以，新的结果是一致的，即使原来的条带数据不一致，经过重构写也变得一致。如果条带的第一次写请求到达，就让它做重构写，第一次写之后，采用各自对应的写方式。也就是说不用刻意地去做初始化，创建之后即可以投入使用。本发明的关键就是如何去标记已经写过或者同步过的区域。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于RAID5快速初始化位图页面管理的方法。

本发明的目的是按以下方式实现的，采用位图去标记已经已经写过或者同步过的区域,RAID-5处理一个条带写请求时，首先判断条带所对应的位图中的位是否为0，若为0则表示该条带不同步，采用重构写方式处理写请求，条带写完成后将对应位图中的位置1表示条带已同步，当所有条带都已同步时，将该RAID-5标记“已同步”状态，具体步骤如下：

(1)  磁盘数据布局

某一位图页中的所有位代表的条带都已经是1，即已经同步过了，如果再请求该页读入换出就是很大的浪费，考虑标识某一位图页代表所有的位对应的条带是否都已经同步过，所以再用一个位图，这个位图称为页位图，原来的位图称为常规位图，页位图的一位表示常规位图中的一页，常规位图的一页所有位都是1，说明该页表示所有的条带都已经同步过了，即把页位图对应的位置1，经过计算，即使磁盘容量按目前最大的2T来看，页位图只要一页就足够了，不占太多的内存，让页位图一直在内存中存在，在启动阶段，这一页面也读入内存，因为常规位图经常提起，所以，以后出现的位图就是代表常规位图；

(2)  替换策略

有基树A和基树B对页面进行管理，最开始初始化的时候，磁盘读取一些页面，这些页面中的一部分放在基树A中，一部分放在基树B中，这里把基树A作为活动区域，基树B作为非活动区域，所以，如果从基树A置刚换出的页面，这时写回磁盘的话，正好有请求要被访问这个页面，那么还得立刻从磁盘读取，造成比较大的损耗，所以，这里设计从基树A置刚换出的页面不直接写到磁盘，而是先写到基树B里，把基树B的一页写到磁盘，这样的话，这个刚换出的页面就可以在基树B里查找，而不用从磁盘再读取，先查找基树A的，如果没有，就找基树B，如果在基数B中有，就把这个页面换到A中，而A的一个页面换到B中，如果基树B中也没有，就从磁盘读取这个页面，把这个页面放在A中，然后从其它页面找出一个，如果是脏页面就写回磁盘，如果不是脏页面，直接释放即可；

（3）针对每个区域的页面换出，随着写的方式不同做调整，如果是顺序写，把呆在内存中最久的页面换出，成为FIFO机制；如果是随机写的话，则把最近最久未用的页面换出，称为LRU机制，区分的方法可以通过设置；

（4）另外还有一个周期性的内核线程，不断把一些符合特征的页面从活跃区域移动到非活跃区域；同时也进行一些页面标记清除工作，如果在需要的时候才去找一个页面，这样的效率太低，这个内核线程就是提前准备好了可以写回磁盘的页面。