[发明专利]一种独立冗余磁盘阵列系统及其初始化方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机系统及存储领域，具体涉及一种RAID5(Redundant Arrays of Inexpensive Disks，独立冗余磁盘阵列)系统及其初始化方法。

背景技术

对于具有冗余校验信息的RAID5(Redundant Arrays of Inexpensive Disks，独立冗余磁盘阵列)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。

目前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。

这样，就需要记录已经写过或者已同步过的区域，目前采用的是位图标记方式，即利用位图中的一位对应记录一个条带的同步情况。例如，某一条带已同步，则该条带对应位图中的位的值为1。若条带不同步，则条带对应位图中的位的值为0。

显而易见，上述位图中的一位对应一个条带的同步情况在实际使用中会有很多限制。假设每个条带4KB，对于2TB的磁盘，共用于记录同步情况的位图大约需要62MB，如果把位图全部放在内存中，会消耗很大的内存，特别是有多个RAID5的系统。而如果只放在内存中一部分位图页面，等用到的时候再去磁盘请求页面，并把原来在内存中的页面换出，这样是减少了内存的消耗，但加大了磁盘的请求，很大的影响写性能，特别是对于随机写。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种RAID5系统及其初始化方法，以使得创建之后即可投入使用。

为了解决上述问题，本发明公开了一种独立冗余磁盘阵列RAID5系统初始化方法，包括：

创建用于记录RAID5中各区域的同步状态的一级位图，其中，所创建的一级位图中的每一位分别记录一个区域的同步状态，所述一个区域包括多个连续条带；

顺序初始化各条带时，从所述一级位图中读取当前要初始化的条带所属的区域对应位的值，根据读取值确定此区域已同步时，继续对下一个条带进行顺序初始化；

根据读取值确定此区域不同步时，查找到此区域对应的二级位图，从所查找到的二级位图中读取当前要初始化的条带对应位的值，根据读取值确定此条带已同步时，继续对下一条带进行顺序初始化，根据读取值确定此条带不同步时，对当前要初始化的条带进行同步校验计算，使当前所要初始化的条带同步，将所述二级位图中此条带对应位的值设置成已同步状态对应的值，再继续对下一个条带进行顺序初始化；查找不到此区域对应的二级位图，则对当前要初始化的条带进行同步校验计算，使当前所要初始化的条带同步，继续对下一个条带进行顺序初始化。

较佳地，上述方法在上述初始化过程中，还记录初始化完成位置。

较佳地，上述方法还包括：在上述初始化过程中，接收写请求，若所接收的写请求所在的条带的位置小于所记录的初始化完成位置，则根据应用场景选择读改写或者重构写方式进行写操作。