[发明专利]一种解决存储磁盘阵列Write Hole的处理方法

说明书

本发明涉及一种解决存储磁盘阵列Write Hole的处理方法，于设计RAID时，采用文件系统的Journal日志设计方式进行写请求的原子处理；采用非易失性的快速设备做为写缓存，达到原子写操作的目的。本发明在实现写请求的原子处理过程中，journal盘由SSD固态硬盘与HDD机械硬盘组合而成，并且先通过对io块的大小进行解析，再根据io块的大小不同而分别写入不同journal盘，若io块为小块，则将小块io并写入journal‑SSD；若io块为大块，则将大块io并写入journal‑HDD；若io块为小块且为连续状态，则写入journal‑HDD，从而避免Write Hole问题的出现。

技术领域

本发明涉及计算机存储技术领域，尤其涉及一种解决存储磁盘阵列Write Hole的处理方法。

背景技术

本领域技术人员均知晓，RAID系统中会存在一个称之为Write Hole的问题，WriteHole是一种非常形象的描述，当系统出现异常(如掉电、复位等现象)时，磁盘阵列即容易出现write Hole现象。具体地讲，对于一个采用条带内部通过校验数据进行数据保护的系统，当应用程序正在更新条带内部数据时，如果系统突然断电，则条带数据无法正常更新完成，那么此时就会出现条带中的数据部分更新完成，在这种情况下，当系统重启之后，条带中的数据是不完整的，校验数据和条带中的有效数据无法匹配上，条带处于数据不一致的情况。

为进一步分析Write Hole问题，本申请技术方案之设计人员以所列举的图1为例进行详细的解析：

由于RAID会将磁盘进行条带化，即每块盘各取PAGE_SIZE(通常为4k、64k)大小的连续扇区，做成一个条带stripe，多个stripe组合在一起是chunk，多个chunk组合在一起就是整个阵列。

假设阵列是由五块盘组成的raid6，三块盘存数据D1-D3，两块盘存校验P和Q，一个stripe组成了chunk；系统发生crash前更新了stripe数据D1-D1’，但是，stripe的P和Q还没来得急更新完，此时系统发生crash重启；在这种情况下stripe的数据处于不一致的状态，系统重启之后，RAID无法感知这种数据不一致的stripe。

该情形下，如果此时D2再次发生故障，要用D1’+D3+P+Q计算生成D2，很明显，计算的过程用到了D1’，显然恢复出来的数据错误，不再是原来的D2数据。所以，数据不一致的stripe会进一步引起数据的正确性问题。可见，Write Hole问题不仅破坏被更新过的数据，进一步还会潜在影响未更新数据的正确性，在极端情况下会影响整条带数据的正确性，这也是Write Hole问题的突出表现。

尽管技术人员以往在应对Write Hole问题时，做出了一系列的改进，例如，考虑在发生Write Hole问题的时候，即在条带数据更新时，系统突然断电，RAID系统中出现若干数据不一致的条带。在系统重启之后，针对这些数据不一致的条带，可以采用全系统扫描的方式对数据不一致条带进行修复，这也是目前很多RAID系统所常用的方法，通过这种方式可以防止数据不一致条带进一步导致未更新数据的正确性问题。

即便在RAID系统中通常存在SYNC功能，当系统非法重启之后，可以通过SYNC功能对RAID中的所有条带进行检查，并且将数据不一致条带进行修复，然而，根据实际验证可以得出，这种方式虽然可防止Write Hole问题的扩散，但还是会导致RAID系统中部分数据的彻底丢失。

本发明技术方案正是针对以上问题展开相应的解决方案，为了彻底解决WriteHole这一问题，提出一种解决存储磁盘阵列Write Hole的处理方法，其主要设计构思为，在设计RAID4、5、6时，采用文件系统journal的设计方式，实现写请求的原子处理，通常借助于能快速处理io的非易失性存储介质进行写缓存，来达到原子处理的目的，从而避免WriteHole问题的出现。当然，经过实践应用表明，本发明所提出的技术方案能够缓解、部分解决或完全解决现有技术存在的问题。

发明内容