[发明专利]一种存储系统均衡管理方法和装置

说明书

本发明公开了一种存储系统均衡管理方法和装置，该方法包括：在系统处于老化状态时，选择一个固态硬盘SSD，并将选定的所述SSD设置为主力写入SSD；在选定的主力写入SSD发生报废时，执行换盘操作；在当前的主力写入SSD发生报废之后，重新选择一个SSD做为主力写入SSD。通过本发明的方案，使得坏SSD盘的情况可控地、有序地、间隔地出现，从而为平滑地换盘、平滑地迁移数据创造时间，并尽量小地影响业务，同时保证系统的存储服务质量和可靠性。

技术领域

本发明涉及计算机存储领域，尤指一种存储系统均衡管理方法和装置。

背景技术

固态硬盘(SSD)因其在性能、体积、能耗等方面的优势，近年来逐步成为计算机存储系统的主要存储器件，替代磁盘已成为大势所趋。SSD由一个闪存控制器和大量闪存单元这两部分组成。其中，闪存单元具有有限次的擦写次数，存在寿命的上限，且存储密度越大的闪存单元其寿命越短。正因如此，闪存控制器采用磨损均衡的方法，使得SSD内部的各闪存单元的擦写次数尽量相近，避免其中少数闪存单元被集中擦写、首先达到擦写极限、出现异常报错及全盘报废。显然，SSD内部各闪存单元的磨损均衡，有利于单盘寿命的最大化，有利于单盘可靠性的增强。

在全部以SSD为存储器件的存储系统(以下简称全闪存储系统)中，与前文所述的单固态盘存在类似但不完全相同的情况。存储软件(包括但不限于分布式文件系统、分布式块存储系统、分布式对象存储系统、分布式数据库、闪存RAID系统等)也照搬磨损均衡的方法，使得各SSD之间的擦写次数尽量相近、磨损程度相近，避免其中少数SSD被集中擦写、首先达到全盘报废。显然，SSD之间的磨损均衡，有利于系统的整体可靠服务时间最大化，将系统中首次坏盘的出现尽量延后，该种方法的初衷是值得肯定的。

但是，在多盘间的宏观情况下照搬单盘内的微观情况下的磨损均衡方法，存在重大的缺陷：在整体寿命达到老化时会同时出现坏盘的情况，来不及更换新的闪存设备，导致存储服务迅速地不可用、不可靠。

例如，如图1所示，是传统磨损均衡方法中各SSD寿命随时间的变化曲线。从图1中可以看到，采用磨损均衡的传统方法，系统中各SSD的寿命下降曲线十分接近，在集群使用到第20个月时，出现集中坏盘的情况，来不及更换新旧盘的更替。

再例如在典型的两副本配置中，最多容忍1块SSD盘的损坏，在出现第2块SSD盘损坏之前，必须完成更换SSD盘，即包括：(1)新盘换坏盘的手工操作；(2)数据迁移至新盘的软件操作。更换SSD盘带来的主要风险包括：(1)不当的手工操作易引发新的坏盘；(2)数据迁移过程产生大量IO操作易引发新的坏盘；(3)数据迁移速度不宜过快，因为将与前端业务资源竞争，无法保证存储服务质量。一旦在更换SSD盘完毕之前出现第2块SSD损坏，系统将完全崩溃，出现丢失数据的严重错误。用户不得不在服务质量与可靠性之间做出残忍地选择——快速地换盘将导致服务质量低下，而缓慢地换盘将导致可靠性缺失的风险。从该视角来看，坏盘的发生必须留有一定的时间间隔，从而为更换SSD盘提供充足的时间。宏观的磨损均衡虽然将首次坏盘的出现尽量延后，但是最终坏盘将集中出现。在来不及更换新的闪存设备的情况下，会导致存储服务迅速地不可用、不可靠。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种存储系统均衡管理方法和装置，能够提高系统的存储服务质量和可靠性。

本发明提出了一种存储系统均衡管理方法，所述方法包括：

在系统处于老化状态时，选择一个固态硬盘SSD，并将选定的所述SSD设置为主力写入SSD；

在选定的主力写入SSD发生报废时，执行换盘操作；

在当前的主力写入SSD发生报废之后，重新选择一个SSD做为主力写入SSD。

本发明还提出了一种存储系统均衡管理装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明任一方法的处理。