CN103617006A - 存储资源的管理方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种存储资源的管理方法与装置，其中，该方法包括：对每个物理硬盘进行虚拟化，生成与每个物理硬盘对应的至少两个虚拟硬盘；根据预定策略，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个RAID逻辑单元；将RAID逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。本发明通过使用虚拟硬盘组成RAID，并将组成后的RAID连接至存储区域网络，从而使得组成后的RAID不再因某个物理硬盘出现局部故障，而导致整个RAID失效的情况发生，在一定程度上避免了RAID的级别限制；此外，还使得在RAID进行数据的重建过程中，可以通过多个虚拟热备硬盘进行并行化处理的，有效的提高了数据重建的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及网络存储技术领域，具体来说，涉及一种存储资源的管理方法与装置。
背景技术
存储区域网络（Storage Area Network，简称SAN）存储设备作为一种存储***被广泛应用于数据存储领域。它对上层的应用服务器提供基于小型计算机***接口（Internet Small Computer System Interface，简称ISCSI）或光纤通道协议（Fiber Channel，简称FC）的块设备接口，通过上述标准协议可以将SAN存储设备提供的存储资源纳入整个存储区域网络供用户按需取用，藉此可以达到在用户间共享存储资源的目的。
为了提高SAN存储设备的可用性，独立磁盘冗余数组（Redundant Array ofIndependent Disks，简称RAID）技术被广泛用于存储设备中。其应用方式一般是将***中物理硬盘资源组织成若干个相同或不同RAID级别的阵列，再通过将相同级别的一个或多个阵列组织成若干个逻辑卷。最终，各个逻辑卷作为块设备通过网络接口呈现给用户。
RAID技术为存储***提供了数据冗余性，以便在部分数据遭破坏时，可以通过现存数据重构出用户的原始数据以达到数据保护的目的。对于不同的RAID级别，这个保护程度是不同的。例如，对于RAID5级别，单个阵列可以最多同时容忍1块成员硬盘数据破坏；对于RAID6级别，单个阵列可以最多同时容忍2块成员硬盘数据破坏。为了维持固定的RAID级别，除了组成每个阵列需要的基本成员硬盘外，还要存在专有或全局热备硬盘。当基本成员硬盘发生故障后，整个阵列保护级别降低，此时，热备硬盘可以代替故障硬盘成为基本成员硬盘。在完成数据重建后，阵列就会恢复到原有的保护级别。
虽然传统RAID技术可以为存储***提供一定的数据冗余度，但是在实际应用中也存在诸多不足之处，主要体现如下几点：
一，通过物理硬盘组成的RAID的级别是有限制的。如果基本成员硬盘发生故障，则就会造成RAID级别降低。例如，对于RAID5级别，当一块成员硬盘发生故障后如果不完成数据重建，那么阵列无法再对硬盘故障进行容忍。
二，通过物理硬盘组成的RAID的数据重建过程极其危险。一旦在数据重建过程中出现硬盘故障，则整个阵列会失效，用户的数据会造成无法挽回的损失。
三，通过物理硬盘组成的RAID的数据重建过程很漫长。数据重建过程受制于单个硬盘的数据吞吐量，数据重建时间会随硬盘容量的增大而提升。随着垂直记录技术的成熟，硬盘的容量已经越来越大，这样整个阵列的重建时间会随之拉长。这将直接导致硬盘故障概率的提升。
四，通过物理硬盘组成的RAID在进行全盘重建时，多数重建都是无用功。对于磁介质硬盘，部分扇区的写访问故障很常见。这类故障表现出很强的局部性，故障扇区的存在不会影响硬盘其他扇区对外部提供正常的存储服务。如果仅仅因为1块硬盘的部分扇区故障就重建整个硬盘的数据，那么这种处理方式的效能很差。
针对相关技术中，通过物理硬盘组成的RAID，以提高SAN存储设备的可用性的方案，存在RAID级别限制、安全性差、以及数据重构时间过长和效率低下等问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中，通过物理硬盘组成的RAID，以提高SAN存储设备的可用性的方案，存在RAID级别限制、安全性差、以及数据重构时间过长和效率低下等问题，本发明提出了一种存储资源的管理方法与装置。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个方面，提供了一种存储资源的管理方法。
该存储资源的管理方法包括：
对每个物理硬盘进行虚拟化，生成与每个物理硬盘对应的至少两个虚拟硬盘；
根据预定策略，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元；
将独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
其中，在根据预定策略，对各物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元时，可根据预先配置的独立磁盘冗余阵列的级别，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元。
此外，该存储资源的管理方法还可以包括：在独立磁盘冗余阵列逻辑单元需要进行扩充容量的情况下，将至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元，并将组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
另外，该存储资源的管理方法还可以包括：在组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元需要进行扩充容量的情况下，将组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元和独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成逻辑卷，并将逻辑卷连接至预先配置的存储区域网络。
在上述方案中，独立磁盘冗余阵列逻辑单元、组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元以及逻辑卷均以块设备的形式连接于存储区域网络。
根据本发明的另一个方面，提供了一种存储资源的管理装置。
该存储资源的管理装置包括：
第一生成模块，用于对每个物理硬盘进行虚拟化，生成与每个物理硬盘对应的至少两个虚拟硬盘；
第二生成模块，用于根据预定策略，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元；
连接模块，用于将独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
其中，在根据预定策略，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元时，第二生成模块可根据预先配置的独立磁盘冗余阵列的级别，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元。
此外，该存储资源的管理装置还包括：第一组合模块，用于在独立磁盘冗余阵列逻辑单元需要进行扩充容量的情况下，将至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元。
并且，连接模块还用于将组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
另外，该存储资源的管理装置还包括：第二组合模块，用于在组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元需要进行扩充容量的情况下，将组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元和独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成逻辑卷。
并且，连接模块还用于将逻辑卷连接至预先配置的存储区域网络。
在上述方案中，独立磁盘冗余阵列逻辑单元、组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元以及逻辑卷均以块设备的形式连接于存储区域网络。
本发明通过将物理硬盘进行虚拟化，使用与物理硬盘对应的虚拟硬盘组成RAID，并将通过虚拟硬盘组成后的RAID连接至存储区域网络，从而使得组成后的RAID不再因某个物理硬盘出现局部故障（例如，某个扇区无法写入）而导致整个RAID失效的情况发生，在一定程度上避免了RAID的级别限制；此外，由于是通过虚拟硬盘组建RAID的，因此，在RAID进行数据的重建过程中，是可以通过物理硬盘对应的多个虚拟热备硬盘进行并行化处理的，从而实现了多个虚拟硬盘同时进行数据重建的功能，有效的提高了数据重建的工作效率。
此外，本发明由于是通过虚拟硬盘组建RAID的，从而使得在存储容量不足的情况下，可以将多个通过虚拟硬盘组建的RAID组合在一起，以及将组合后的RAID与单个的RAID组合在一起，以达到扩展容量的目的，从而解决了现有技术中通过物理硬盘组建的RAID存在的存储容量固定、无法进行扩容的问题，有效的提高了RAID在存储区域网络中的多样性和扩展性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的存储资源的管理方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例的利用存储资源的管理方法组成的RAID的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的存储资源的管理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种存储资源的管理方法。
如图1所示，根据本发明实施例的存储资源的管理方法包括：
步骤S101，对每个物理硬盘进行虚拟化，生成与每个物理硬盘对应的至少两个虚拟硬盘；
步骤S103，根据预定策略，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元；
步骤S105，将独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
在实际应用过程中，在根据预定策略，对各物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元时，可根据预先配置的独立磁盘冗余阵列的级别，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元。
而在实际应用过程中，如果想在不改变独立磁盘冗余阵列逻辑单元级别的情况下，获得更大的存储容量，那么可以将至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元，并将组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
当然，也可以将组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元和独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成逻辑卷，并将逻辑卷连接至预先配置的存储区域网络。
此外，在实际应用过程中，独立磁盘冗余阵列逻辑单元、组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元以及逻辑卷均以块设备的形式连接于存储区域网络。
以下通过具体实例对本发明的上述技术方案进行详细说明。
图2是利用存储资源的管理方法组成的RAID的结构示意图，从图2中可以看出，对于物理硬盘，首先将其组建成RAID组，在组建RAID组时，可以限定RAID组中用户数据在物理上分布的位置，这样可以起到限制故障域的作用，当然在组建RAID组时，也是需要指定RAID级别的。而在RAID组建完成后，则开始启动物理硬盘虚拟化，将RAID组内的所有物理硬盘虚拟化成虚拟硬盘，并将若干虚拟硬盘组成基本RAID逻辑单元，在组建基本RAID逻辑单时，一般的会在RAID组内预留一部分虚拟硬盘作为热备使用。而在组建完成后，该基本RAID逻辑单元则会继承其所在RAID组内的RAID级别。
在实际应用过程中，如果组成后的基本RAID逻辑单元的存储容量不足，还可以将相同RAID组中的基本RAID逻辑单元组合在一起成为组合RAID逻辑单元，以便达到容量扩充的目的。
当然，如果组成后的组合RAID逻辑单元的存储容量还不满足要求，则还可以将组合RAID逻辑单元与基本RAID逻辑单元进行组合，以达到进一步的容量扩充。
此外，由于无论是基本RAID逻辑单元，还是组合RAID逻辑单元都是可以以块设备展现在存储***中，因此，可以通过创建物理卷或者创建卷组并向其中添加物理卷形成存储池，以更好的满足存储容量的需要。
在本发明中，本发明的上述技术方案是使用RAID逻辑单元替换了传统的RAID技术中的RAID阵列实体，从而使得所有针对RAID阵列的操作都可以映射到RAID逻辑单元中，而通过虚拟硬盘组成RAID逻辑单元的意义则是在于通过细粒度的资源管理缩小了故障扩撒的范围，例如，对于一个物理硬盘来说，如果该物理硬盘出现局部故障，例如，某个扇区出现损坏，无法写入，此时就只会造成一个虚拟硬盘的失效，而不会造成与该物理硬盘对应的所有虚拟硬盘的失效。
此外，通过虚拟硬盘组成RAID逻辑单元的另一意义在于可以有条件的突破RAID级别限制，以RAID5为例，在传统的RAID技术中，RAID5无法同时容忍2块物理硬盘的故障失效，而本发明中对于RAID5的级别的组合RAID逻辑单元则可以容忍2块物理硬盘的故障，但是前提条件是受到影响的虚拟硬盘不能破坏任何1个基本RAID逻辑单元的用户数据。
另外，通过虚拟硬盘组成RAID逻辑单元的再一意义是可以实现并行化的数据重建，当硬盘故障发生后，各个基本RAID逻辑单元的重建过程是彼此独立并发执行的，如果选取的热备虚拟硬盘位于不用的物理硬盘中，那么重建就可以实现一定程度的并行化处理，这样可以大幅度缩短数据恢复时间。
根据本发明的实施例，提供了一种存储资源的管理装置。
如图3所示，根据本发明实施例的存储资源的管理装置包括：
第一生成模块31，用于对每个物理硬盘进行虚拟化，生成与每个物理硬盘对应的至少两个虚拟硬盘；
第二生成模块32，用于根据预定策略，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元；
连接模块33，用于将独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
其中，在根据预定策略，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元时，第二生成模块32可根据预先配置的独立磁盘冗余阵列的级别，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元。
此外，该存储资源的管理装置还包括：第一组合模块（未示出），用于在独立磁盘冗余阵列逻辑单元需要进行扩充容量的情况下，将至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元。
并且，连接模块33还用于将组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
另外，该存储资源的管理装置还包括：第二组合模块（未示出），用于在组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元需要进行扩充容量的情况下，将组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元和独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成逻辑卷。
并且，连接模块33还用于将逻辑卷连接至预先配置的存储区域网络。
在上述方案中，独立磁盘冗余阵列逻辑单元、组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元以及逻辑卷均以块设备的形式连接于存储区域网络。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过将物理硬盘进行虚拟化，使用与物理硬盘对应的虚拟硬盘组成RAID，并将通过虚拟硬盘组成后的RAID连接至存储区域网络，从而使得组成后的RAID不再因某个物理硬盘出现局部故障（例如，某个扇区无法写入）而导致整个RAID失效的情况发生，在一定程度上避免了RAID的级别限制；此外，由于是通过虚拟硬盘组建RAID的，因此，在RAID进行数据的重建过程中，是可以通过物理硬盘对应的多个虚拟热备硬盘进行并行化处理的，从而实现了多个虚拟硬盘同时进行数据重建的功能，有效的提高了数据重建的工作效率。
此外，本发明由于是通过虚拟硬盘组建RAID的，从而使得在存储容量不足的情况下，可以将多个通过虚拟硬盘组建的RAID组合在一起，以及将组合后的RAID与单个的RAID组合在一起，以达到扩展容量的目的，从而解决了现有技术中通过物理硬盘组建的RAID存在的存储容量固定、无法进行扩容的问题，有效的提高了RAID在存储区域网络中的多样性和扩展性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种存储资源的管理方法，其特征在于，包括：
对每个物理硬盘进行虚拟化，生成与每个物理硬盘对应的至少两个虚拟硬盘；
根据预定策略，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元；
将所述独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
2.根据权利要求1所述的管理方法，其特征在于，根据预定策略，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元包括：
根据预先配置的独立磁盘冗余阵列的级别，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元。
3.根据权利要求1所述的管理方法，其特征在于，进一步包括：
在所述独立磁盘冗余阵列逻辑单元需要进行扩充容量的情况下，将所述至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元；
并且，将所述组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
4.根据权利要求3所述的管理方法，其特征在于，进一步包括：
在所述组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元需要进行扩充容量的情况下，将所述组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元和所述独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成逻辑卷；
并且，将所述逻辑卷连接至预先配置的存储区域网络。
5.根据权利要求4所述的管理方法，其特征在于，所述独立磁盘冗余阵列逻辑单元、所述组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元以及所述逻辑卷均以块设备的形式连接于所述存储区域网络。
6.一种存储资源的管理装置，其特征在于，包括：
第一生成模块，用于对每个物理硬盘进行虚拟化，生成与每个物理硬盘对应的至少两个虚拟硬盘；
第二生成模块，用于根据预定策略，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元；
连接模块，用于将所述独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
7.根据权利要求6所述的管理装置，其特征在于，在根据预定策略，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元时，所述第二生成模块用于根据预先配置的独立磁盘冗余阵列的级别，对各个物理硬盘对应的至少一虚拟硬盘进行组合，生成至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元。
8.根据权利要求6所述的管理装置，其特征在于，进一步包括：
第一组合模块，用于在所述独立磁盘冗余阵列逻辑单元需要进行扩充容量的情况下，将所述至少两个独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元；
并且，所述连接模块还用于将所述组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元连接至预先配置的存储区域网络。
9.根据权利要求8所述的管理装置，其特征在于，进一步包括：
第二组合模块，用于在所述组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元需要进行扩充容量的情况下，将所述组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元和所述独立磁盘冗余阵列逻辑单元进行组合，生成逻辑卷；
并且，所述连接模块将所述逻辑卷连接至预先配置的存储区域网络。
10.根据权利要求9所述的管理装置，其特征在于，所述独立磁盘冗余阵列逻辑单元、所述组合独立磁盘冗余阵列逻辑单元以及所述逻辑卷均以块设备的形式连接于所述存储区域网络。
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