[发明专利]在动态变化的存储介质上分散存储数据及恢复方法

说明书

技术领域

本发明涉及在动态变化的存储介质上分散存储数据及恢复方法。

背景技术

数据的安全存储是一项非常重要的工作，特别对于一些特殊行业，对数据存储的安全性、可靠性、稳定性甚至超过对于功能性的要求，甚至要求对损坏的数据能在最短时间内得以恢复，以实现数据的及时读取，保证计算机系统执行的工作不被中断。比如用于电视台视频服务器的存储设备，要求保障存储的节目数据安全可靠，即使数据损坏，也能即时恢复，尤其是在节目播放过程中，如果所播放节目的数据损坏，要求能在不中断所播放节目的前提下恢复数据，不得影响节目的正常播放。这对数据存储的安全性和即时恢复性提出了很高的要求。

目前，为了实现数据的安全存储，采用包括:通过采用高性能的存储设备保障数据不被损坏，但是这类设备成本较高，而且也存在被损坏的可能;采用数据备份技术，实现在数据或存储数据的存储设备被损坏后能恢复原有数据。

公知的数据备份技术主要包括:

利用数据压缩技术，把需要备份的数据压缩生成备份文件存储到其他存储器，当数据损坏后，通过备份文件恢复原有数据。这种技术的优点在于可以降低备份文件对存储设备的占用量，有利于存储空间的充分利用，但是这种方式在建立备份和数据恢复时采用统一服务器，而服务器单独处理这些任务，都需要大量的时间和费用，而且在数据恢复过程中无法提取该数据供系统使用，无法实现不中断数据使用和数据恢复。

现在网络数据存储多以中心存储为主，在用于大数量和海量用户时，存在以下问题：

a)依赖于中心节点的带宽，随着使用人群增加和数据量的增加必然要不断加大带宽和存储方面的投资，同时增加其他方面的投资如电力等等。

b)数据的存储依赖于中心节点的，如果中心节点失效，则所有服务失效。

RAID技术(Redundant Array of Inexpensive Disks)的缩写，中文简称为廉价磁盘冗余阵列)提供了一系列较为成熟的数据安全存储技术，该技术通过专用的硬件设备RAID控制器，比如RAID卡、带有RAID芯片的主板或者SCSI控制器等，将多个转速、容量、规格完全相同的磁盘连接到计算机组成磁盘阵列，进行数据的安全存储。具体技术包括RAID 0(Disk Striping,数据条带化技术)、RAID1(Disk Mirroring，硬盘镜像技术)、RAID 3至RAID 6(数据冗余技术)，RAID技术作为数据安全保证手段获得了极大成功，广泛应用到了各个数据存储领域。其中:RAID 0技术把拟存储的文件分成多个数据块，顺次存入硬盘阵列中的全部硬盘，读取数据时同时从各个硬盘中读取各个数据块，组合成文件，无法实现数据的安全存储，但是它能提高从存储设备中读取数据的效率。

RAID 1用一个RAID控制器带至少两个互为镜像的硬盘。数据同时写入两个硬盘的相同位置，两个硬盘上的数据完全相同，因此一个硬盘故障时，另一个硬盘可提供数据，通过替换损坏的硬盘，系统自动从另一个硬盘取出所有数据，存储到新的硬盘上，形成新的镜像。这种方式能很好地保障存储数据的安全，即使在数据读取过程中，所述数据的硬盘损坏，也能即时从另一个硬盘读取数据，不会中断数据的读取。

RAID 3至RAID 6技术是通过在将同一文件的数据分成多个文件数据块分散存储到不同硬盘、通过奇偶码模式的数据冗余技术生成校验信息，存储到一个专作奇偶校验用的硬盘，或者分散存储在硬盘阵列的全部硬盘中来提高数据的安全性。如果一块硬盘损坏，更换新硬盘后，可通过Rebuild(重建)从其他未损坏硬盘中提取数据，通过对应的数据校验信息进行运算实现数据恢复。这类RAID技术的优点在于，冗余信息仅仅是校验信息，冗余小，对存储设备的利用率高，安全性较强;而且由于采用了数据块分散存储的模式，在读取数据时可以同时读取各数据块，有较高的读取效率。

但是RAID技术也存在很明显的不足:其一、需要增加昂贵的硬件RAID和使用相同的硬盘，其控制性才能基本满足读写要求，需增加额外的成本;其二、RAID存储可扩展性差，RAID的硬盘捆绑使用模式，增减硬盘容量都变的很困难;其三、如果硬盘阵列中的硬盘损坏，没有及时更换新磁盘，此时数据存储安全性无法得到保障;其四、只能用于多个硬盘，而不能用于多个服务器。