專利名稱：一種改進的磁盤陣列重建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機存儲技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及獨立冗余磁盤陣列(RedundantArray oflndependentDisks，RAID)技術(shù)，尤其涉及一種改進的磁盤陣列重建方法。
背景技術(shù)：
RAID是一種把多塊獨立的磁盤按不同的方式組合起來形成一個磁盤組(邏輯磁 盤)，從而提供比單個磁盤更高的存儲性能和提供數(shù)據(jù)冗余保護的技術(shù)。RAID技術(shù)的原 理，就是把數(shù)據(jù)和相對應(yīng)的奇偶校驗信息存儲到組成RAID系統(tǒng)的各個磁盤上，并且奇偶 校驗信息和相對應(yīng)的數(shù)據(jù)分別存儲于不同的磁盤上。當(dāng)RAID系統(tǒng)的一個磁盤數(shù)據(jù)發(fā)生 損壞后，利用剩下的數(shù)據(jù)和相應(yīng)的奇偶校驗信息去恢復(fù)被損壞的數(shù)據(jù)。作為網(wǎng)絡(luò)存儲系 統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵部件，RAID以其快速、海量和高可靠性的特點而著稱。RAID技術(shù)出現(xiàn) 后，在工業(yè)、軍事、教育等各個領(lǐng)域的應(yīng)用需求十分廣泛，對RAID技術(shù)的研究也一直是 行業(yè)熱點。組成磁盤陣列的不同方式稱為RAID級別(RAID Levels)。比如常見的RAID級 別有RAIDO，RAIDl, RAID5, RAID6等。不同的RAID級別提供不同的數(shù)據(jù)保護方案。以4塊磁盤組成的RAID5為例，只允許有一塊硬盤出現(xiàn)故障，一塊磁盤出現(xiàn)故 障時，RAID5就不具備數(shù)據(jù)冗余保護功能了，所以出現(xiàn)故障盤時需要盡快更換。當(dāng)更換 故障硬盤后，磁盤控制器會利用正常磁盤上的數(shù)據(jù)及奇偶校驗進行計算，將計算的結(jié)果 寫入更換后的磁盤上，這個過程叫做RAID的重建。重建的目的是為了讓RAID重新具有數(shù)據(jù)冗余保護功能。在出現(xiàn)RAID的磁盤 故障時，磁盤陣列廠商普遍使用熱備盤技術(shù)來實現(xiàn)RAID的自動重建。熱備盤技術(shù)，簡 單來說，就是在創(chuàng)建RAID系統(tǒng)時，為該RAID指定一塊磁盤作為熱備盤，當(dāng)RAID系統(tǒng) 的某塊成員磁盤發(fā)生故障時，熱備盤能夠自動替換故障磁盤，觸發(fā)RAID重建。顧名思 義，“熱”備盤在替換故障磁盤時，不需要中斷RAID系統(tǒng)上的讀寫業(yè)務(wù)，即RAID系統(tǒng) 重建時，仍然可以進行對該RAID系統(tǒng)進行讀寫操作。當(dāng)前大部分廠家的這種利用熱備盤進行RAID自動重建的技術(shù)有如下的技術(shù)缺
點·在一塊磁盤徹底發(fā)生故障時，才用熱備盤進行重建，在重建的過程中，raid再有 一塊磁盤發(fā)生故障時，raid上的數(shù)據(jù)將有可能丟失；以4塊盤的raid5為例，disk4發(fā)生 故障后，需要利用diskl，disk2和disk3上數(shù)據(jù)和奇偶校驗進行重建，將重建的數(shù)據(jù)寫入 disk5,如果重建過程中，diskl-disk3中任一塊磁盤發(fā)生故障，那么將重建失敗，造成數(shù) 據(jù)丟失；此外，重建的過程比較慢，raid在重建的過程中，讀寫性能將受到較大影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種改進的磁盤陣列重建方法，可以有效降低重建過程中數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險，并加快重建的過程。本發(fā)明實施例提出的一種改進的磁盤陣列重建方法，包括如下步驟A、統(tǒng)計獨立冗余磁盤陣列RAID系統(tǒng)中磁盤上的錯誤計數(shù)；B、判斷RAID系統(tǒng)中一塊磁盤上的錯誤計數(shù)是否超過預(yù)設(shè)的閾值，若是，執(zhí)行 步驟C，否則返回步驟A ；C、將所述磁盤設(shè)置為告警盤，激活預(yù)先設(shè)置的熱備盤，將告警盤上已有的數(shù)據(jù) 復(fù)制到熱備盤上；D、復(fù)制完成后，將告警盤從RAID系統(tǒng)中清除，將熱備盤代替出錯磁盤作為 RAID系統(tǒng)的組成磁盤。較佳地，所述統(tǒng)計RAID系統(tǒng)中磁盤上的錯誤計數(shù)為統(tǒng)計RAID系統(tǒng)中磁盤上 特定錯誤類型的總數(shù)及一段時間內(nèi)特定錯誤類型累計的計數(shù)。較佳地，所述特定錯誤類型為命令超時，介質(zhì)錯誤，磁盤非正?；蛲ǖ厘e誤。較佳地，所述步驟C進一步包括將需要寫入出錯磁盤的數(shù)據(jù)寫入到所述熱備
ο較佳地，所述步驟C包括Cl、將所述磁盤設(shè)置為告警盤，激活預(yù)先設(shè)置的熱備盤，創(chuàng)建每一位初始值為 0的位圖表，所述位圖表的每一位，對應(yīng)于告警盤的一個條帶；C2、將告警盤上的所有數(shù)據(jù)復(fù)制到所述熱備盤；如果復(fù)制過程中，發(fā)現(xiàn)告警盤 上的部分數(shù)據(jù)已損壞，則將已損壞數(shù)據(jù)所在的條帶對應(yīng)的位圖表上的位設(shè)置為1 ；所述步驟D進一步包括復(fù)制完成后，根據(jù)RAID系統(tǒng)中正常盤以及奇偶校 驗，計算出位圖表值為1的位對應(yīng)的告警盤的條帶的數(shù)據(jù)，并將所計算的數(shù)據(jù)寫入熱備 盤中。較佳地，所述步驟C2進一步包括如果復(fù)制過程中需要寫告警盤，則將寫數(shù)據(jù) 需要改寫的條帶所對應(yīng)的位圖表上的位設(shè)置為1。從以上技術(shù)方案可以看出，通過對磁盤陣列中磁盤的錯誤進行計數(shù)，在磁盤徹 底損壞之前，觸發(fā)對磁盤的重建過程；由于磁盤重建時磁盤尚能工作，因此可以用磁盤 拷貝的方式將數(shù)據(jù)從告警盤復(fù)制到熱備盤，極大縮短了重建所需的時間，從而有效降低 重建過程中數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險。


圖1為本發(fā)明實施例一提出的磁盤陣列重建流程示意圖；圖2為本發(fā)明實施例二提出的磁盤陣列重建流程示意圖。
具體實施例方式磁盤是機電設(shè)備，磁盤讀寫過程中，會出現(xiàn)一些錯誤，這些錯誤包括介質(zhì)錯 誤，機械錯誤，電子錯誤以及各種軟件錯誤，比如SCSI命令超時等，這些錯誤在系統(tǒng)的 重試等機制下，能夠得到及時的修正，對數(shù)據(jù)不會造成破壞。但是一旦磁盤上大量出現(xiàn) 錯誤，那么很有可能磁盤在不久的將來會徹底出現(xiàn)故障。本發(fā)明方案通過統(tǒng)計和監(jiān)控RAID系統(tǒng)中各種類型的磁盤錯誤數(shù)統(tǒng)計，用來預(yù)判磁盤的健康狀態(tài)，當(dāng)預(yù)判磁盤可能徹底故障時，將該磁盤設(shè)置為告警盤，觸發(fā)RAID系統(tǒng) 的重建。由于此時磁盤并未徹底損壞，其上存儲的大部分數(shù)據(jù)還是完好的，因此本發(fā)明 方案所述的重建過程可以與現(xiàn)有技術(shù)不同，采用磁盤拷貝的方式將告警盤的數(shù)據(jù)拷貝到 熱備盤。較佳地，如果拷貝過程中遇到已損壞或被更改的數(shù)據(jù)，再用現(xiàn)有的重建方式， 根據(jù)RAID系統(tǒng)中的其他盤的數(shù)據(jù)和奇偶校驗來對已損壞或更改的數(shù)據(jù)進行恢復(fù)。本發(fā)明所述磁盤錯誤類型包括但不限于命令超時，介質(zhì)錯誤，磁盤非正常， 通道錯誤及其他錯誤類型。以下所述RAID系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)冗余保護功能，且指定了熱備盤。本發(fā)明實施例一提出的磁盤陣列重建流程如圖1所示，包括如下步驟步驟101:統(tǒng)計RAID系統(tǒng)中磁盤上的各種錯誤計數(shù)，包括但不限于某種錯誤類 型的總數(shù)及一段時間內(nèi)某種錯誤類型累計的計數(shù)。步驟102 判斷一塊磁盤上某種錯誤類型的總計數(shù)或者一段時間內(nèi)某種錯誤累 計數(shù)是否超過了預(yù)設(shè)的閾值，若是，則執(zhí)行步驟103，否則，返回步驟101。舉個例子，如果一塊磁盤的介質(zhì)錯誤統(tǒng)計總數(shù)查過了 500個，或者24小時內(nèi)超 過200個，則這塊磁盤將被系統(tǒng)設(shè)置為警告狀態(tài)。步驟103 激活預(yù)先設(shè)置的熱備盤。步驟104:將告警盤上已有的數(shù)據(jù)復(fù)制到熱備盤上。如果在拷貝過程中，要向告警盤上寫新的數(shù)據(jù)，將需要寫入告警盤的數(shù)據(jù)寫入 到所述熱備盤。步驟105:復(fù)制完成后，將告警盤從RAID系統(tǒng)中清除，將熱備盤代替出錯磁盤 作為RAID系統(tǒng)的組成磁盤。實施例一的技術(shù)方案僅提出了本發(fā)明的基本框架，但對于出錯磁盤上的部分數(shù) 據(jù)已經(jīng)損壞的情況，則沒有相應(yīng)的解決方案。有鑒于此，本發(fā)明實施例二提出了較為完 善的技術(shù)方案，可以解決上述技術(shù)問題。本發(fā)明實施例二提出的磁盤陣列重建流程如圖2所示，包括如下步驟步驟201:統(tǒng)計RAID系統(tǒng)中磁盤上的各種錯誤計數(shù)，包括但不限于某種錯誤類 型的總數(shù)及一段時間內(nèi)某種錯誤類型累計的計數(shù)。步驟202 判斷一塊磁盤上某種錯誤類型的總計數(shù)或者一段時間內(nèi)某種錯誤累 計數(shù)是否超過了預(yù)設(shè)的閾值，若是，則執(zhí)行步驟203，否則，返回步驟201。步驟203:將出錯磁盤設(shè)置為告警狀態(tài)，激活熱備盤，并創(chuàng)建位圖表(bitmap)， 所述位圖表的每一位，對應(yīng)于告警盤的一個條帶。初始時，位圖表的每一位的值均為0。步驟204 將告警狀態(tài)的磁盤上的所有數(shù)據(jù)拷貝到被激活的熱備盤。如果拷貝過程中，發(fā)現(xiàn)告警盤上的部分數(shù)據(jù)已損壞導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法拷貝，則將已 損壞數(shù)據(jù)所在的條帶對應(yīng)的位圖表上的位設(shè)置為1。如果拷貝過程中，需要寫告警盤，則將寫數(shù)據(jù)需要改寫的條帶所對應(yīng)的位圖表 上的位設(shè)置為1。如果拷貝過程中，需要讀取告警盤上的數(shù)據(jù)，則通過RAID系統(tǒng)中其他正常盤計 算出所要讀取的數(shù)據(jù)并返回。
步驟205:拷貝完成后，根據(jù)正常盤以及奇偶校驗，計算出位圖表值為1的位對 應(yīng)的告警盤的條帶的數(shù)據(jù)，并將所計算的數(shù)據(jù)寫入熱備盤中。步驟206 將告警盤從RAID系統(tǒng)中清除，將熱備盤取代告警盤作為RAID系統(tǒng) 的組成磁盤，完成重建過程。實施例二的技術(shù)方案中將磁盤拷貝與傳統(tǒng)的重建技術(shù)相結(jié)合，對于告警盤的絕 大部分數(shù)據(jù)采用磁盤拷貝的方式轉(zhuǎn)移到熱備盤，以節(jié)約系統(tǒng)重建時間；對于已損壞的數(shù) 據(jù)，則采用傳統(tǒng)的重建方式恢復(fù)數(shù)據(jù)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的 精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種改進的磁盤陣列重建方法，其特征在于，包括如下步驟A、統(tǒng)計獨立冗余磁盤陣列RAID系統(tǒng)中磁盤上的錯誤計數(shù)；B、判斷RAID系統(tǒng)中一塊磁盤上的錯誤計數(shù)是否超過預(yù)設(shè)的閾值，若是，執(zhí)行步驟 C，否則返回步驟A ；C、將所述磁盤設(shè)置為告警盤，激活預(yù)先設(shè)置的熱備盤，將告警盤上已有的數(shù)據(jù)復(fù)制 到熱備盤上；D、復(fù)制完成后，將告警盤從RAID系統(tǒng)中清除，將熱備盤代替出錯磁盤作為RAID 系統(tǒng)的組成磁盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述統(tǒng)計RAID系統(tǒng)中磁盤上的錯誤計 數(shù)為統(tǒng)計RAID系統(tǒng)中磁盤上特定錯誤類型的總數(shù)及一段時間內(nèi)特定錯誤類型累計的 計數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述特定錯誤類型為命令超時，介質(zhì)錯 誤，磁盤非正?；蛲ǖ厘e誤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C進一步包括將需要寫入 出錯磁盤的數(shù)據(jù)寫入到所述熱備盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟C包括Cl、將所述磁盤設(shè)置為告警盤，激活預(yù)先設(shè)置的熱備盤，創(chuàng)建每一位初始值為0的 位圖表，所述位圖表的每一位，對應(yīng)于告警盤的一個條帶；C2、將告警盤上的所有數(shù)據(jù)復(fù)制到所述熱備盤；如果復(fù)制過程中，發(fā)現(xiàn)告警盤上的 部分數(shù)據(jù)已損壞，則將已損壞數(shù)據(jù)所在的條帶對應(yīng)的位圖表上的位設(shè)置為1 ；所述步驟D進一步包括復(fù)制完成后，根據(jù)RAID系統(tǒng)中正常盤以及奇偶校驗，計 算出位圖表值為1的位對應(yīng)的告警盤的條帶的數(shù)據(jù)，并將所計算的數(shù)據(jù)寫入熱備盤中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟C2進一步包括如果復(fù)制過 程中需要寫告警盤，則將寫數(shù)據(jù)需要改寫的條帶所對應(yīng)的位圖表上的位設(shè)置為1。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種改進的磁盤陣列重建方法，包括如下步驟A、統(tǒng)計獨立冗余磁盤陣列RAID系統(tǒng)中磁盤上的錯誤計數(shù)；B、判斷RAID系統(tǒng)中一塊磁盤上的錯誤計數(shù)是否超過預(yù)設(shè)的閾值，若是，執(zhí)行步驟C，否則返回步驟A；C、將所述磁盤設(shè)置為告警盤，激活預(yù)先設(shè)置的熱備盤，將告警盤上已有的數(shù)據(jù)復(fù)制到熱備盤上；D、復(fù)制完成后，將告警盤從RAID系統(tǒng)中清除，將熱備盤代替出錯磁盤作為RAID系統(tǒng)的組成磁盤。本發(fā)明方案可以有效降低重建過程中數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險，并加快重建的過程。
文檔編號G06F3/06GK102012847SQ20101058187
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者卿翊軒 申請人:創(chuàng)新科存儲技術(shù)(深圳)有限公司, 創(chuàng)新科存儲技術(shù)有限公司