[发明专利]一种独立磁盘冗余阵列及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种独立磁盘冗余阵列RAID及其实现方法。

背景技术

独立磁盘冗余阵列(RAID，redundant array of independent disks)是在服务器等级用于高容量数据存储的存储系统。RAID系统使用许多小容量磁盘驱动器来存储大量数据，并且使可靠性、读写性能、冗余度得到增强。

目前，RAID的有RAID0、RAID1、RAID3、RAID5等多个级别，其中，RAID5是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案，因此得到广泛使用。RAID5以条带为单位进行数据的分割与重构，使用奇偶校验来保存冗余信息。其存储方式是将数据和相对应的奇偶校验信息通过一定算法存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和外部数据分别存储于不同的磁盘上。

RAID5只能保证单个磁盘损坏情况下的数据安全性，即RAID5只能容忍阵列中同时只有一块磁盘损坏，当RAID5的一个磁盘发生损坏后，可通过读取其他正常磁盘的条带数据对损坏的磁盘数据进行重构，从而恢复出损坏磁盘上的数据。但当RAID5中同时出现两块甚至更多磁盘损坏时，整个阵列进入损坏状态，在损坏磁盘数据丢失的同时，阵列中的正常磁盘也不能执行数据读写。

在视频监控等应用领域中，如使用RAID5来存储视频监控数据，存在当超过2块磁盘损坏的情况下，仍然能读取阵列中其它正常磁盘上的视频数据的需求，并且要求能够较为平滑的进行解码和播放，播放过程中不允许频繁出现花屏或者跳帧。

由于RAID5在所有磁盘上交叉的存储数据及校验信息，因此，当RAID5中有两个磁盘损坏后，损坏的磁盘上会包含大批音视频文件的关键帧即I帧，关键帧是一个全帧压缩编码帧，其它类型的帧基于关键帧进行视频的压缩和解码，因此，当一个视频数据序列中，关键帧部分缺失或整体缺失，将造成整个I帧组无法解码回放，进而使得每个音视频文件回放过程频繁出现花屏或跳帧。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种独立磁盘冗余阵列RAID及其实现方法，用于解决现有RAID阵列类型不适于视频数据存储与回放的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种独立磁盘冗余阵列RAID实现方法，所述RAID中包括多个数据盘和独立的校验盘，所述数据盘和校验盘被划分为若干相同大小的数据块，所述数据盘和校验盘相同位置和大小的数据块组成所述RAID的条带，该方法包括：

以磁盘为单位顺序为所述RAID进行阵列存储空间的编址；

以阵列存储空间中连续数据块的集合为外部设备分配阵列存储空间；

在向为所述外部设备分配的阵列存储空间写入数据时，从低地址到高地址顺序写入；

在执行数据写入数据盘的同时将计算得到的校验数据写入对应条带的校验盘中。

进一步地，当为所述外部设备分配的阵列存储空间跨多个数据盘时，若位于第一数据盘的存储空间被写满，则在阵列地址和第一数据盘连续的第二数据盘执行数据的进一步写入。

进一步地，所述方法还包括：

对所述RAID进行初始化，初始化完毕后，通过以下方式对任一数据盘中的任一数据块存储空间进行整块写入：

在写入之前，读取该数据块存储空间中的老数据块，并从校验盘中相同位置和大小数据块存储空间中读取老校验数据块；

对所述老数据块、老校验数据块及新数据块进行异或运算，得到新校验数据块；

将所述新数据块写入该数据块存储空间，覆盖之前老数据块，将所述新校验数据块写入所述独立的校验盘中相同位置和大小的数据块存储空间中，覆盖之前的老校验数据块。

进一步地，所述方法还包括：

在多数据块顺序写入时，从预写入数据盘的写入位置开始，预先按数据块存储空间地址顺序，从该数据盘读取预设个数的老数据块到所述RAID的缓存中，并同步预先从校验盘中读取对应的老校验数据块到所述RAID的缓存中；

在执行实际写入之前，先将计算出的新数据块及新校验数据块写入所述RAID缓存中，在完成预设数量或所有数据块的缓存写入后，再批量将所有缓存写入的数据块写入对应的数据盘和校验盘。

基于本发明实施例，本发明还提供一种独立磁盘冗余阵列RAID，该RAID包括：