磁盘阵列三级恢复系统设计方法

摘要

本发明的磁盘阵列三级恢复系统设计方法RAID重构模块，涉及到磁盘阵列数据恢复领域，系统采用3层恢复结构，可快速恢复RAID，减少RAID重构的次数，其技术内容包括：坏扇区重映射、盘间数据迁移和RAID重构。本发明的RAID重构模块系统与现有磁盘阵列重构技术相比,有效地屏蔽磁盘阵列在重构时耗费时间长、系统响应能力差的缺点，减少磁盘阵列长期重构对响应性能的影响,提高了RAID系统的可靠性。

主权项

磁盘阵列三级恢复系统设计方法，其特征在于系统在Linux内核态实现磁盘阵列的3级恢复结构：分别是坏扇区重映射、盘间数据迁移和RAID重构，系统包括6个模块:Cache模块、坏扇区重映射模块、盘间数据迁移模块、RAID重构模块、I/O调度模块和全局配置模块；其中：1）坏扇区重映射模块，用于处理因介质错误而失败的请求，将错误扇区的数据通过RAID算法计算出，然后重定向到保留区域并修改扇区映射表；当下次请求到达时，通过查找扇区映射表即可获得正确数据；2）盘间数据迁移模块，如果磁盘扇区错误数超过了设定的阈值，则预示磁盘的健康度在降低，此时系统需要将故障磁盘的数据全部迁移到备用磁盘上，盘间数据迁移模块盘间数据迁移模块用于磁盘间的数据迁移，在数据迁移时，一个后台数据迁移线程将被启动，该线程会读取源盘的数据写入到目标盘中，在迁移的过程中如果有用户写请求到达，数据会被同时写入源盘和目标盘，迁移的过程中优先处理用户请求，从而保证迁移时的用户访问性能，由于数据迁移是简单的拷贝操作，速度较快，重构则要根据其他数据盘上的数据计算得到所需要的数据，然后写进备份盘，读磁盘和计算量都比较大，速度较慢，因此盘间数据迁移相比RAID重构能更快恢复系统；RAID重构模块，是基于RAID算法的重构，利用磁盘的分布结构和数据的编码方式进行数据的重构，防止因多种类型的磁盘失效间题而导致的数据丢失，保证了系统的可靠性和性能，在RAID重构模式下的重构利用了Cache策略和队列调度方法，能够提高系统重构的速度和系统的可靠性；Cache模块，按条带处理到达的请求，Cache算法使用LRU算法；RAID模块，分为一个公共管理子模块和多个不同的RAID算法子模块，公共管理子模块负责与上下层的接口及一些与算法无关的公共代码，算法子模块实现具体的RAID算法，RAID重构在算法子模块实现；I/O调度模块，采用多优先级调度策略；全局配置模块，实现对整个阵列控制器系统的全局配置管理和初始化；具体设计实现过程如下：系统通过ISCSI Enterprise Target对外提供存储服务，客户机通过iSCSI启动器与RAID重构模块的iSCSI目标器相连接，用户请求经过RAID重构模块系统的iSCSI目标器处理后发到Cache模块中，Cache模块按条带处理到达的请求， Cache不命中的请求将发往RAID模块，然后RAID模块根据RAID算法将上层请求分解为成员磁盘的请求，并将这些请求发往盘间数据迁移模块，请求到达盘间数据迁移模块后检查是否有盘间迁移，当有盘间迁移时，则把写请求发往源盘和目标盘；请求经过盘间数据迁移模块后再发往坏扇区重映射模块, 坏扇区重映射模块检查是否需要进行扇区映射，最后坏扇区重映射模块把请求发往I/O调度模块，I/O调度模块采用多优先级调度策略，重构请求设置较低的优先级；全局配置模块实现在该过程中对整个阵列控制器系统的全局配置管理和初始化。