一种垂直排布集中校验的节能型磁盘阵列的构建方法

摘要

本发明涉及一种垂直排布集中校验的节能型磁盘阵列的构建方法，适用于连续数据存储，属于独立磁盘冗余阵列技术领域。本发明针对连续数据存储的特点，设计实现一种新的独立磁盘冗余阵列S-RAID 4，主要包括：存储数据在S-RAID 4上的布局、存储数据的读写、校验数据的生成方式、写数据时的数据缓冲与预读优化、磁盘工作状态转换调度等。磁盘阵列S-RAID 4不但具有良好的冗余数据保护机制，而且能显著降低功耗，延长使用寿命。

主权项

1.一种垂直排布集中校验的节能型磁盘阵列的构建方法，垂直排布集中校验的节能型磁盘阵列，简称为磁盘阵列S-RAID 4，其特征在于：应用于磁盘阵列包含N个磁盘的场景中，其中N≥3且N为正整数；N个磁盘中，1个磁盘为校验盘，其余N-1个磁盘为数据盘；将N个磁盘构造成1行×N列的磁盘矩阵；对全部磁盘进行条带划分，分成m个条带并为每个条带编号，其中m≥1且m为正整数；每个条带在数据盘上的分块称为数据块，每个条带在校验盘上的分块称为校验块；所述校验块由相同条带中的N-1个数据块通过异或运算得出；同一数据盘中物理位置相邻的数据块的逻辑地址是相邻的，并且相邻数据盘的逻辑地址也是相邻的，即前一数据盘的最后一个数据块的逻辑地址与下一数据盘的首个数据块的逻辑地址相邻；每个数据块分成K个数据子块，K≥2且K为正整数，同一磁盘上物理位置相邻的数据子块的逻辑地址相邻；每个校验块也分成K个校验子块，物理位置相邻的校验子块的逻辑地址也是相邻的；然后按照逻辑地址顺序，分别对数据子块和校验子块编号；所述校验子块由其所在条带中的各个数据块中偏移位置相同的N-1个数据子块通过异或运算得出，这N-1个数据子块及其异或生成的校验子块，构成一个校验条；所述方法进一步包括：控制磁盘工作状态的方法；磁盘工作状态包括：停止、运行、就绪三种状态；磁盘停止状态时，磁盘转轴停止旋转、磁头停止寻道；磁盘运行状态时，磁盘正在执行读写操作，包括转轴旋转、磁头寻道；磁盘就绪状态时，表示将要被读写，此时磁盘转轴旋转、磁头不寻道；进行连续写操作时，绝大部分时间里，只有1个数据盘和1个校验盘处于运行状态，可以调度暂时没有工作的数据盘进入到停止状态，以达到节能的目的；进行连续写操作时，校验盘处于运行状态，数据盘的工作状态转换调度策略具体为：第1步：根据访问数据的逻辑地址，访问数据的逻辑地址用LBA表示，计算出该数据所在的数据盘，该数据所在的数据盘的序号用r表示；若数据盘r 处于停止状态，则调度该盘由停止状态转到就绪状态；该访问数据所在的数据盘r通过公式1得到：公式1中，向下取整后加1，表示数据盘的序号r从1开始计数；第2步：当数据盘r处于就绪状态时，开始访问该数据盘，并使其由就绪状态转为运行状态；第3步：如果本次访问在数据盘r内结束，则在本次访问结束后，将数据盘r由运行状态转为就绪状态，然后退出本次调度；否则，在数据盘r访问结束后，将其由运行状态转为停止状态；在访问数据盘r结束前t时刻，判断相邻数据盘是否处于停止状态，相邻数据盘的序号用r′表示，是则将数据盘r′由停止状态转为就绪状态，其中t为磁盘由停止状态转为就绪状态所需要的时间；第4步：把数据盘r′记作数据盘r，然后重复执行第2步到第4步的操作；进行连续读操作时，其磁盘工作状态转换调度策略与连续写操作相同。