[发明专利]一种提高磁盘阵列性能的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机系统技术领域，特别涉及一种提高磁盘阵列性能的方法及装置。

背景技术

RAID5/6（Redundant Arrays of Inexpensive Disks，磁盘阵列）作为一种数据保护的技术方案，在SAN（Storage Area Network，存储区域网络）和NAS(Network Attached Storage，网络附属存储)领域应用广泛，对于这种基于冗余的数据保护技术，由于其在磁盘资源占用上的优势（对比于RAID1而言），在很长一段时间内，还会长期存在下去(文章以下的描述均以RAID替代RAID5/6)。

传统阵列的IO堆栈的方式如图1所示：通常的IO采用的是回写的方式，IO在高速缓冲存储器cache经过组织了以后，将重新组织（如重新排列和合并的写IO等）的IO发到RAID模块，通常，RAID模块的重要作用之一就是将传入的数据做RAID5/6的计算，此时，IO已经经过了cache，不可能再被缓存，因此造成了后面谈到的一些性能问题。

RAID由于其自身算法的特点，决定了在实现的时候对IO性能上是有冲击的，比如，当一个写IO下发的时候，RAID需要通过分条的范围做一次奇偶校验parity数据的计算，这仅仅是在满分条的情况之下，如果是下发的数据并非是满分条，则很可能出现先将其它分条单元的数据从盘上读出，然后再与写入的新数据一起计算一次parity数据，即所谓的大写方式。

而另一种情况会稍好一点，可以仅仅将之前的分条的parity数据和老版本的原数据部分读出，然后对三个值作相应的校验工作，生成新的parity数据，再将新版本的写入数据和新计算的parity数据写入到相应的分条位置上，这是所谓的小写。

从上面两种情况来看，无论是大写还是小写，都可能涉及到从磁盘上将老版本的数据或者parity数据读出的过程和重新计算parity数据的过程，这两个过程运行在IO的主路径上，对整个IO栈的运行效率是有较大影响的，由于从理论上说，基于冗余计算的原理，计算parity的过程必不可少，这部分的影响无法回避，因此，要想提高整个RAID的运行效率则需要在从磁盘上读出老版本的数据上进行研究。

图2所示的是一种小写的做法，读老版本数据D1和奇偶校验parity parity数据，以便后面对RAID5/6的校验数据进行计算。

RAID的另一个问题是，由于当一个分条可能由多个分条单元组成，而每个分条单元位于不同的磁盘上，在实际的写入磁盘过程中，系统本身是无法保证写入这一系列数据的原子性的（原子性的意思就是这些归属于多个磁盘的数据，要不就一起写入成功，要不就一起写入失败），如果无法保证原子写的特性，则会出现一个比较严重的问题，比如，该分条的部分分条单元写入完成，而另一部分未写入，那么在盘上的分条则不再满足分条一致性，也就是说，当其分条单元对应的一个磁盘坏掉，通过这个分条实际上是无法重构出正确的数据的，这也就是RAID的write hole问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高磁盘阵列性能的方法及装置，从而使得磁盘阵列减少了下盘读数据，同时也能满足对磁盘阵列write-hole的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种提高磁盘阵列性能的方法，包括以下步骤：

在磁盘阵列RAID与磁盘块设备之间设置缓存器；

在写IO下发到磁盘阵列时，将磁盘阵列所需数据暂时保存到所述缓存器中；

通过对所述缓存器暂时保存的磁盘阵列所需数据进行组织，提供相应的查找和更新的接口；

利用所述接口进行写IO所需的查找和更新。

优选地，所述的对所述缓存器暂时保存的磁盘阵列所需数据进行组织包括：

将磁盘阵列所需数据划分成便于并发处理的多个分条。

优选地，将属于同一个逻辑单元号LUN的所有分条构成二叉树，所述二叉树包括作为树的根节点的LUN、作为第一层查找树的分条查找索引、作为第二层查找树的分条，其中在第二层查找树中分条为叶子节点，并且所述根节点和叶子节点构成所述查找和更新的接口。

优选地，所述的将属于同一个逻辑单元号LUN的所有分条构成二叉树包括：

将属于同一个逻辑单元号LUN的所有分条分别进行ID的编码；

将每个分条的ID作为分条查找索引；

将LUN作为一棵树的根节点，每个分别按照其索引分别挂入到LUN树上的相应位置上，以形成叶子节点。

优选地，每个叶子节点包括：

若干个分别作为指针的头部数据；以及