CN104142872A - 一种raid磁盘阵列的快速重建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RAID磁盘阵列的快速重建方法,包括重建已使用的空间区块的步骤，以及重建数据分散写入到多个磁盘的步骤；将整个磁盘阵列的数据空间划分成多个区块，然后使用位图记录这些区块的使用状态，在发生数据写入时，写入位置对应的位图标记为“已使用”；重建时，对已使用的区块执行重建操作，同时将备用磁盘打散成多个备用数据块，将备用数据块分散到所有的成员盘，按照备用数据块的分散结果将重建数据分散写入到所有成员盘上。所述RAID磁盘阵列的快速重建方法，克服了单个备用磁盘成为写入热点的缺陷，同时减少了RAID磁盘阵列重建时的数据量，缩短磁盘阵列重建时间，降低重建时的***负担。

Description

一种RAID磁盘阵列的快速重建方法

技术领域

本发明涉及计算机存储领域，具体地说是一种RAID磁盘阵列的快速重建方法。

背景技术

RAID技术（Redundan Array of Inexpensive Disk）独立磁盘冗余阵列，是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术。组成RAID磁盘阵列的不同方式成为RAID级别（RAID Levels）。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后，利用备份信息可以使损坏数据得以恢复，从而保障了用户数据的安全性。在用户看起来，组成的RAID磁盘阵列就像是一个硬盘，用户可以对它进行分区、格式化等等。

如附图1所示，RAID磁盘阵列的某一块磁盘发生损坏后，***自动使用备用磁盘替换损坏的成员盘，这个过程称为重建。重建RAID磁盘阵列的过程中，***使用其他成员盘的数据通过计算来恢复坏盘的数据，然后将恢复的数据写到原备用磁盘。然而随着技术的发展，单个磁盘的容量越来越大，要恢复一个磁盘的数据需要大量的计算；在恢复数据过程中，原备份磁盘会成为写入热点。导致的结果就是数据重建时间漫长，而且在重建过程中消耗大量的***资源，严重影响***的数据存储业务。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提出一种RAID磁盘阵列的快速重建方法。

本发明所述一种RAID磁盘阵列的快速重建方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述RAID磁盘阵列的快速重建方法，包括重建已使用的空间区块的步骤，以及重建数据分散写入到多个磁盘的步骤；

所述重建已使用的空间区块的步骤包括：将整个RAID磁盘阵列划分成多个区块，创建区块的位图，并建立区块和位图之间的映射关系；在发生数据写入时，写入位置对应的位图标记为“已使用”；在重建RAID磁盘阵列时，对已使用的区块执行重建操作，未使用的区块不执行重建操作；

所述重建数据分散写入到多个磁盘的步骤包括：将整个备用磁盘打散成备用数据块，并通过RAID组条带化的方法将备用数据块分散到所有的成员盘；重建RAID磁盘阵列时，按照备用数据块的分散结果，将重建数据分散写入到所有成员盘上。

本发明所述一种RAID磁盘阵列的快速重建方法具有的有益效果：所述RAID磁盘阵列的快速重建方法，通过重建已被使用的空间区块和打散备用数据块的方法，克服了单个备用磁盘成为写入热点的缺陷，能够将恢复数据写入到所有成员盘上，同时减少了RAID磁盘阵列重建时的数据量，缩短磁盘阵列重建时间，降低重建时的***负担，减少重建操作对数据存储主业务的影响，并且保证在重建过程中发生磁盘损坏能够找回部分数据，进而减少数据损失。

附图说明

附图1为传统RAID磁盘阵列重建的示意图；

附图2为实施例中分散备份数据块的示意图；

附图3为实施例中已使用区块位图的示意图；

附图4为实施例的RAID磁盘阵列重建的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图和实施例，对本发明的一种RAID磁盘阵列的快速重建方法进行详细说明。

本发明所述RAID磁盘阵列的快速重建方法，包括重建已使用的空间区块的步骤，以及重建数据分散写入到多个磁盘的步骤。

本发明中，所述重建已使用的空间区块的步骤具体包括：第一，将整个RAID磁盘阵列划分成多个区块，创建区块的位图，并建立区块和位图之间的映射关系；即在发生数据写入时，写入位置对应的位图标记为“已使用”；第二，在重建RAID磁盘阵列时，仅对已使用的区块执行重建操作，未使用的区块不执行重建操作。

本发明中，所述重建数据分散写入到多个磁盘的步骤具体包括：第一，将整个备用磁盘打散成备用数据块，并通过RAID组条带化的方法将备用数据块分散到所有的成员盘；第二，重建RAID磁盘阵列时，重建数据的写入位置分散在所有成员盘上。

实施例：

下面通过一个实施例，对本发明所述RAID磁盘阵列的快速重建方法的优点和设计内容，进行详细说明。

 本实施例所述RAID磁盘阵列的快速重建方法，使用位图区分RAID磁盘阵列中已使用和未使用的数据区块，首先将RAID磁盘阵列的数据空间划分为大小相等的区块，然后使用位图记录这些区块的使用状态；在发生数据写入时，将写入位置对应的位图标记为“已使用”；在重建RAID磁盘阵列时，扫描整个位图，若位图标记是“未使用”，则位图对应的区块不执行重建操作，若位图标记是“已使用”，则对应的区块执行重建操作。通过这个过程可知，在RAID磁盘阵列重建过程中，仅需要恢复RAID磁盘阵列中的有效数据，以达到减少重建操作的数据量的目的，显著减少了RAID磁盘阵列重建时的数据量。

如附图3所示，本实施例所述RAID磁盘阵列的快速重建方法中，重建已使用的空间区块的具体实现步骤包括：

第一、创建RAID磁盘阵列时，创建一个位图用于记录已使用的数据区块；并且清空整个位图，将整个RAID磁盘阵列的所有区块标记为“未使用”；

第二、完成创建位图之后，根据位图中标志位的个数，将整个RAID磁盘阵列按照固定大小划分成多个区块；

第三、在有数据写入到RAID磁盘阵列时，查找写入位置对应区块的位图标记，并更新位图标记，将对应区块标记为“已使用”；

第四、在重建RAID磁盘阵列时，根据位图标记执行重建操作；若位图标记为“未使用”，说明该区块存储的是无效数据，不需要恢复该区块的数据；若位图标记为“已使用”，说明该区块存储的是有效数据，对该区块执行重建操作；如附图4所示，第三个区块的位图标记是“未使用”，磁盘阵列重建时不恢复该区块的数据。

本实施例所述RAID磁盘阵列的快速重建方法，如附图2所示，在创建RAID磁盘阵列时，将备用磁盘先根据RAID磁盘阵列的条带做划分，划分成多个备用数据块，然后这些备用数据块参与磁盘阵列的条带化，将备用数据块分散到所有的成员盘上；如附图4所示，在发生磁盘损坏时，***执行RAID磁盘阵列重建，按照条带恢复对应条带损坏的数据，并将恢复数据写入到每个条带的备用数据块。由于各个条带备用数据块分散在不同的成员盘上，因此所有成员盘都会参与数据恢复操作，即***按照备用数据块的分散结果，将恢复的数据写入到所有成员盘上。这样就不存在单盘的写入热点，避免了在重建RAID磁盘阵列时，将恢复的数据写入单个备用磁盘造成的单盘写入热点，从而提高了数据写入的性能。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种RAID磁盘阵列的快速重建方法,其特征在于, 所述RAID磁盘阵列的快速重建方法，包括重建已使用的空间区块的步骤，以及重建数据分散写入到多个磁盘的步骤；

所述重建已使用的空间区块的步骤包括：将整个RAID磁盘阵列划分成多个区块，创建区块的位图，并建立区块和位图之间的映射关系；在发生数据写入时，写入位置对应的位图标记为“已使用”；在重建RAID磁盘阵列时，对已使用的区块执行重建操作，未使用的区块不执行重建操作；

所述重建数据分散写入到多个磁盘的步骤包括：将整个备用磁盘打散成备用数据块，并通过RAID组条带化的方法将备用数据块分散到所有的成员盘；重建RAID磁盘阵列时，按照备用数据块的分散结果，将重建数据分散写入到所有成员盘上。

2.根据权利要求1所述的一种RAID磁盘阵列的快速重建方法,其特征在于, 所述重建已使用的空间区块的具体实现步骤包括：

第一、创建RAID磁盘阵列时，创建一个位图用于记录已使用的数据区块；并且清空整个位图，将整个RAID磁盘阵列的所有区块标记为“未使用”；

第二、完成创建位图之后，根据位图中标志位的个数，将整个RAID磁盘阵列按照固定大小划分成多个区块；

第三、当数据写入到RAID磁盘阵列时，查找写入位置对应区块的位图标记，并更新位图标记，将对应区块标记为“已使用”；

第四、在重建RAID磁盘阵列时，根据位图标记执行重建操作；若位图标记为“未使用”，不需要恢复该区块的数据；若位图标记为“已使用”，对该区块执行重建操作。

3.根据权利要求2所述的一种RAID磁盘阵列的快速重建方法,其特征在于,所述重建数据分散写入到多个磁盘的具体实现步骤包括：

将备用磁盘根据RAID磁盘阵列的条带做划分，划分成多个备用数据块，然后这些备用数据块参与磁盘阵列的条带化，将备用数据块分散到所有的成员盘上；在发生磁盘损坏***执行RAID磁盘阵列重建时，按照条带恢复对应条带损坏的数据，将恢复数据写入到每个条带的备用数据块。