[发明专利]一种磁盘损坏扇区屏蔽方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及网络存储技术，尤其涉及一种网络存储设备中RAID阵列的磁盘坏道屏蔽方法及装置。

背景技术

在网络存储设备中，通常会使用多个磁盘构建RAID阵列。一个RAID阵列中包括有多个磁盘。而磁盘在实际使用中具有有限的使用寿命。如果磁盘存在多个坏道（通常是指有扇区损坏的空间，比如一个条带中的条带块）则可能会导致磁盘无法继续使用（判断标准有很多），磁盘会被踢出RAID阵列，RAID阵列从冗余状态变为无冗余状体。此时必须通过增加新的磁盘进行重建变为冗余状态。当RAID阵列中的磁盘中存在坏道时，其可能引发以下几个问题：

问题一：数据丢失风险。

不同的冗余度的RAID阵列允许同时损坏的磁盘数不同。RAID5允许坏掉一块磁盘，而RAID6允许同时坏掉2块磁盘。当RAID5阵列中有磁盘存在坏道而被阵列踢出，此时阵列降为无冗余状态。在重建完成前如再有一块磁盘坏掉，则此时RAID数据丢失。

问题二：硬盘容量浪费问题。

RAID阵列允许损坏的磁盘越多，也就阵列容量浪费也就越多。比如RAID5中有3块磁盘，其实际只有2块硬盘的容量提供用户使用，另一块是存放校验数据的。而RAID6中4块磁盘组成的阵列实际也只有2块磁盘的有效容量。如果只是因为一点坏道而引起的磁盘被踢，则大大降低了磁盘的使用寿命。

针对上述问题，现有技术采用坏道扇区替换技术。其实现原理是这样的：当IO写磁盘不成功，有坏道错误返回，则将此IO进行拆分，逐个下发写磁盘，最后定位到坏道，将此坏道的地址进行标记，重新映射到一个集中的坏道替换区间，则下次读写此坏道时，转到坏道替换空间，获取需要的数据。

目前在实际应用中普遍是每个磁盘可以允许一定数量的扇区损坏，支持对坏道扇区进行替换。然而由于磁盘长时间使用，且业务量日益增大，硬盘的损坏日趋严重且日益集中，按照一个一个扇区的替换无疑存在性能的较大损失且实现复杂。比如说当磁盘中存在10M大小的连续坏道，则要进行20480次替换，每次替换都涉及到拆分以及搜索算法的使用。这无疑非常影响性能。进一步来说，由于磁盘的某块地方存在物理坏道，久而久之，会繁衍到此磁盘的周边物理区域也坏掉，则此块磁盘也会不久被RAID踢出，无疑磁盘的使用寿命也没有延长。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种磁盘损坏扇区屏蔽装置，应用于网络存储设备上，该网络存储设备包括RAID阵列，其中该RAID阵列包括多个物理磁盘；该装置包括：数据写入单元、错误处理单元以及扩容单元；其中：

数据写入单元，用于根据预先创建的空间映射表中保存的映射关系将虚拟磁盘上的数据写入到RAID阵列的一个或多条带上，所述虚拟磁盘的虚拟空间通过空间映射表中保存的映射关系映射到RAID阵列中的一个或多个物理段的物理空间上，其中每个物理段均包括至少一个条带；

错误处理单元，用于在当前写入数据的条带存在损坏扇区时按照预设的存储空间大小选定一个故障物理段，所述故障物理段至少包括当前存在损坏扇区的条带，且故障物理段所包括的存储空间大小小于等于当前条带所在的物理段的大小；

扩容单元，用于从RAID阵列剩余存储空间中选定一个替换物理段，所述替换物理段的大小大于或等于所述故障物理段，该段扩容单元进一步用于将空间映射表中映射到该故障物理段的物理空间上的虚拟磁盘的虚拟空间重新映射到替换物理段上大小对应的物理空间上。

本发明还提供一种磁盘损坏扇区屏蔽方法，应用于网络存储设备上，该网络存储设备包括RAID阵列，其中该RAID阵列包括多个物理磁盘；该方法包括：

A、根据预先创建的空间映射表中保存的映射关系将虚拟磁盘上的数据写入到RAID阵列的一个或多条带上，所述虚拟磁盘的虚拟空间通过空间映射表中保存的映射关系映射到RAID阵列中的一个或多个物理段的物理空间上，其中每个物理段均包括至少一个条带；

B、在当前写入数据的条带存在损坏扇区时按照预设的存储空间大小选定一个故障物理段，所述故障物理段至少包括当前存在损坏扇区的条带，且故障物理段所包括的存储空间大小小于等于当前条带所在的物理段的大小；

C、从RAID阵列剩余存储空间中选定一个替换物理段，所述替换物理段的大小大于或等于所述故障物理段，该段扩容单元进一步用于将空间映射表中映射到该故障物理段的物理空间上的虚拟磁盘的虚拟空间重新映射到替换物理段上大小对应的物理空间上。