[发明专利]故障存储设备重建方法

说明书

用于在数据存储系统中重建故障存储设备的方法和系统。例如，一种方法包括识别存储阵列中用于垃圾收集的第一垃圾收集组(GCG)；从存储阵列中的运转中的存储设备提取与第一GCG相关联的有效数据和冗余信息；基于与第一GCG相关联的、从运转中的存储设备提取的有效数据和冗余信息，重构与第一GCG相关联的故障存储设备的数据；合并与第一GCG相关联的、从运转中的存储设备提取的有效数据和重构的故障存储设备的数据；将经合并的、与第一GCG相关联的、从运转中的存储设备的提取的有效数据和重构的故障存储设备的数据写入存储阵列中的第二GCG；以及回收被识别为用于垃圾收集的第一GCG。

背景技术

本公开涉及数据存储系统。在更具体的示例中，本公开涉及用于在数据存储系统中重建故障存储设备的方法和系统。

诸如独立磁盘冗余阵列(Reundant Array of Independent Disk，RAID)或更新的擦除编码架构的数据存储系统通常具有用于重建存储系统内的(多个)故障存储设备的存储设备重建机制。例如，在其中数据被条带化(striped)(即，数据被划分成段并且跨存储阵列内的多个存储设备被连续地存储)的传统的RAID 5或RAID 6存储系统中，重建阵列中的故障存储设备涉及：从阵列中没有故障的所有存储设备读取数据段、从故障存储设备重构丢失的数据、然后将重构的数据写入替代存储设备。这种处理通常耗时且计算量大，因为为了重建故障存储设备，需要从阵列中的剩余存储设备中检索可能达到数百兆字节(terabytes，TB)的整个数据集。存储设备重建处理会对正常主机流量产生负面影响，导致2倍的性能损失，并显著增加主机读/写延迟。

发明内容

本公开涉及用于在数据存储系统中重建故障存储设备的方法和系统。如上所述，存储设备重建处理会对数据存储系统性能产生重大影响。为了最小化存储设备重建处理对正常主机流量的影响，重建处理活动可能会减少到正常重建级别的20％左右。虽然这可能会略微降低重建处理对整体系统性能的影响，但它也有大幅增加重建时间(在本例中，增加了5倍)的缺点。在此重建时间期间，数据存储系统经历了操作的降级模式(degradedmode)，在该操作的降级模式期间，例如，数据必须在服务对于故障存储设备的存储请求之前先被重建，并且要求更多操作来计算纠错块。

鉴于上述情况，需要一种方法和系统，该方法和系统例如，在数据存储系统中重建故障存储设备，同时减轻性能损失(诸如存储设备重建处理中的延迟增加)。

本文公开的本公开的各种实施例可以执行包括一个或多个垃圾收集操作的故障存储设备重建。在至少一些实施例中，存储设备重建可以在正在进行的垃圾收集操作的流程中执行，该垃圾收集操作作为对存储设备(诸如固态驱动器)的正常维护处理的一部分、以周期的和增量的方式发生。因此，本公开的一个或多个实施例可以提供许多技术特征和优点，包括但不限于：

1)作为不必执行完全分离的故障存储设备重建处理的结果，主机和数据存储系统的处理负载和数据流量减少。这可以提高主机和/或数据存储系统的整体性能，还可以减少系统中存储设备的物理磨损。

2)作为在数据存储系统中正在进行的垃圾收集操作的流程内执行存储设备重建的结果，处理负载和数据流量的暂时分配。这可以提高主机和/或数据存储系统提供的服务的质量。

本公开包括但不限于至少以下方面：

根据一个创新方面，一种方法包括识别存储阵列中用于垃圾收集的第一垃圾收集组；从存储阵列中的一个或多个运转中的(functioning)存储设备提取与第一垃圾收集组相关联的有效数据和冗余信息；基于与第一垃圾收集组相关联的、从一个或多个运转中的存储设备提取的有效数据和冗余信息，重构与第一垃圾收集组相关联的故障存储设备的数据；合并与第一垃圾收集组相关联的、从一个或多个运转中的存储设备提取的有效数据和重构的故障存储设备的数据；将经合并的、与第一垃圾收集组相关联的、从一个或多个运转中的存储设备提取的有效数据和重构的故障存储设备的数据写入存储阵列中的第二垃圾收集组；以及回收被识别为用于垃圾收集的第一垃圾收集组。