CN101984400A - 一种raid控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种RAID控制方法，用于提高磁盘系统的可靠性。本发明实施例方法包括：对创建的RAID组进行条带化处理，生成LDS，所述RAID组由LUN组成，所述LUN由以LDS为行的矩阵组成；当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元；当LDS中的一个磁盘单元失效时，用失效的磁盘单元对应的镜像单元中的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据重建RAID组。本发明实施例另外公开了一种RAID控制器和数据存储系统。本发明实施例可以提高磁盘系统的可靠性。

Description

一种RAID控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及计算机存储技术领域，尤其涉及一种RAID控制方法、装置及系统。

背景技术

随着计算机技术的迅速发展，磁盘作为一种常用的外存储器，其性能和可靠性越来越受到关注。在现有的磁盘应用中，廉价磁盘冗余阵列(RAID，Redundant Array of Inexpensive Disks)技术，即是将多块独立的物理磁盘按不同的方式组合起来形成一个磁盘组，为终端提供逻辑上的磁盘，可以提供比单个磁盘更高的存储性能和提供数据备份技术。在实际应用中，可以针对RAID在磁盘上创建RAID组，RAID组对应一个或多个逻辑单元号(LUN)，以提高数据的读写性能和存储性能。

较常用的RAID技术包括RAID 0、RAID 1、RAID 5、RAID 6、RAID 10等。其中，RAID 0不具有冗余能力，RAID 1是镜像磁盘阵列，RAID 5、RAID6由不少于3块的磁盘组成，RAID 10由不少于4块磁盘组成。

RAID 5的读出效率较高，较为常用，在RAID 5中当有一个磁盘单元失效时，可以重建损坏的数据，但是，当RAID中的某个成员盘失效时，磁盘系统只能用备用磁盘取代失效磁盘，随即在备用盘上重建数据，磁盘系统通过读取RAID中每一块磁盘上的每一个扇区，来重建数据。在重建过程中，将对数据进行大量的读写操作，而频繁的读写操作很可能引起RAID中其他成员盘出现通常无法恢复的读错误，使得数据出现错误的可能性大大增加，降低了磁盘系统的可靠性。

发明内容

本发明实施例提供了一种RAID控制方法、装置及系统，用于提高磁盘系统的可靠性。

本发明实施例提供的RAID控制方法，包括：对创建的RAID组进行条带化处理，生成逻辑磁盘单元条带(LDS，Logic Disk Unit Stripe)，其中，RAID组由LUN组成，LUN由以LDS为行的矩阵组成；当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，镜像单元是序列号(ID，IDentity)与磁盘单元的ID的差值的绝对值为矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元，容量门限值小于或等于LUN的容量的一半；当LDS中的一个磁盘单元失效时，用失效的磁盘单元对应的镜像单元中的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据重建RAID组。

本发明实施例提供的RAID控制器，包括：LDS生成单元，用于对创建的RAID组进行条带化处理，生成LDS，其中，RAID组由LUN组成，LUN由以LDS为行的矩阵组成；写入单元，用于当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，镜像单元是ID与磁盘单元的ID的差值的绝对值为矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元，容量门限值小于或等于LUN的容量的一半；RAID组重建单元，用于当LDS中的一个磁盘单元失效时，用失效的磁盘单元对应的镜像单元中的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据重建RAID组。

本发明实施例提供的数据存储系统，包括：RAID控制器和物理磁盘。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

当RAID组中的LUN的可用容量等于或大于容量门限值时，将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，由于数据被同时写入了磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，当有磁盘单元失效时，能够直接从磁盘单元对应的镜像单元读取到数据实现对RAID组的重建，避免了频繁的读写操作，减少了数据丢失的可能性，提高了磁盘系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例中RAID控制方法一个实施例示意图；

图2是本发明实施例中RAID控制方法另一个实施例示意图；

图3是本发明实施例中2(N+1)x个磁盘单元组成的矩阵示意图；

图4是本发明实施例中RAID控制方法另一个实施例示意图；

图5(a)是本发明实施例中12个磁盘单元组成的矩阵示意图；

图5(b)是本发明实施例中将数据写入磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元的示意图；

图5(c)是本发明实施例中当一个磁盘单元失效时，RAID控制方法的实施例示意图；

图5(d)是本发明实施例中当设置了空闲热备盘时，RAID控制方法的实施例示意图；

图5(e)是本发明实施例中将失效的磁盘单元修复后重新插入时，RAID控制方法的实施例示意图；

图5(f)是本发明实施例中当RAID组中的LUN的可用容量小于容量门限值时，将RAID组转换为RAID 5的示意图；

图6是本发明实施例中RAID控制器一个实施例示意图；

图7是本发明实施例中RAID控制器另一个实施例示意图；

图8是本发明实施例中数据存储系统一个实施例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种RAID控制方法、装置及系统，用于提高磁盘系统的可靠性。

请参阅图1，本发明实施例中RAID控制方法一个具体实施例包括：

101、对创建的RAID组进行条带化处理，生成LDS；

本发明实施例中将磁盘进行虚拟地划分为多个磁盘单元，对创建的RAID组进行条带化处理，生成LDS，RAID组由LUN组成，LUN由以LDS为行的矩阵组成。

102、当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，写入待处理的数据；

当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和该磁盘单元对应的镜像单元，其中，定义镜像单元是ID与该磁盘单元的ID的差值的绝对值为矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元，容量门限值小于或等于LUN的容量的一半。

需要说明的是，待处理的数据可以为块设备或目标器产生的数据，块设备是接收用户业务请求的一种虚拟节点，目标器是服务器的一种接收端，块设备和目标器都是可以用来创建RAID组的上层设备，在实际应用中，当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时也可以写入其它设备产生的数据，此处块设备和目标器只是其中一种举例说明的情况。

另外需要说明的是，容量门限值是按照用户创建RAID组的实际应用场景而设置的，该容量门限值小于或等于LUN的容量的一半，通常由实际情况确定该容量门限值的取值大小。

103、当LDS中的一个磁盘单元失效时，用失效的磁盘单元对应的镜像单元中的数据和该失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据重建RAID组。

当LDS中的一个磁盘单元失效时，由于该失效的磁盘单元对应的镜像单元中存储有和失效的磁盘单元相同的数据，可以使用该镜像单元中的数据和该失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据进行RAID组的重建，而不需要像现有技术中通过读取RAID中每一个磁盘上的全部数据实现对数据的重建。

需要说明的是，本实施例中该失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据为失效的磁盘单元所在的LDS中除失效的磁盘单元以外的所有数据。

在本发明实施例中，当RAID组中的LUN的可用容量等于或大于容量门限值时，将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，由于数据被同时写入了磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，当有磁盘单元失效时，能够直接从磁盘单元对应的镜像单元读取到数据实现对RAID组的重建，避免了频繁的读写操作，减少了数据丢失的可能性，提高了磁盘系统的可靠性。

进一步地，本发明提供另一种RAID控制方法的实施例，具体请参阅图2，本发明方法另一个实施例包括：

201、当用户选取RAID 5配置时，创建RAID组；

需要说明的是，在实际应用中，在创建RAID组时不仅由用户的实际应用场景来决定，还要根据选取的物理磁盘的容量。

202、对创建的RAID组进行条带化处理，生成LDS；

当创建RAID组之后，使用2(N+1)x个磁盘单元组成一个矩阵，如图3所示，ID为1、2、...、2(N+1)x的磁盘单元组成的矩阵，以每行有N+1个磁盘单元为一个LDS，矩阵中的每列有2x个磁盘单元，x为自然数。

将一个以上的矩阵组成LUN，每个LUN中包含一个或多个矩阵，然后由一个或多个LUN创建RAID组。

当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，执行步骤203至205，当RAID组中的LUN的可用容量小于容量门限值时，执行步骤206。

203、当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，写入待处理的数据；

当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，根据待处理的数据的大小决定将该数据写入多少个矩阵中，本发明实施例中以写入一个矩阵中为例，若写入多个矩阵中，为了获取较好的性能，可以按照并行的方式进行写入。在本步骤中，将该数据写入ID为K的磁盘单元，并将该数据写入ID为k+(N+1)x的镜像单元，其中，定义镜像单元为ID与磁盘单元的ID的差值的绝对值为(N+1)x的磁盘单元。

需要说明的是，容量门限值是按照用户创建RAID组的实际应用场景而设置的，该容量门限值小于或等于LUN的容量的一半，通常由实际情况确定该容量门限值的取值大小。

204、当LDS中的一个磁盘单元失效时，用失效的磁盘单元对应的镜像单元中的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据重建RAID组；

当LDS中的一个磁盘单元失效时，由于该失效的磁盘单元对应的镜像单元中存储有和失效的磁盘单元相同的数据，可以使用该镜像单元中的数据和该失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据进行RAID组的重建，而不需要像现有技术中通过读取RAID中每一个磁盘上的全部数据实现对数据的重建。

205、删除镜像单元所在的LDS中的其它数据；

当RAID组重建后，删除镜像单元所在的LDS中的其它数据，使LUN的可用容量增加。

206、当RAID组中的LUN的可用容量小于容量门限值时，通过设置标记位将RAID组转换为RAID 5。

当RAID组中的LUN的可用容量小于容量门限值时，通过将矩阵中ID大于或等于矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元设置为标记位的方式将该RAID组转换成RAID 5，增加了LUN的可用容量，以保证能够对待处理的数据进行存储，避免数据的丢失。

本发明实施例与前述图1所示的实施例相比，本发明实施例增加了当LUN的可用容量小于容量门限值时，将该RAID组转换为RAID 5的过程，本实施例除了具有图1实施例的有益效果外，还具有以下的有益效果：本发明实施例中由RAID组转换为RAID 5时，只需要设置标记位即可完成，不用对数据进行迁移，避免了不必要的磁盘读写。

下面请参阅图4，本发明实施例中的另一种RAID控制方法包括：

401、当用户选取RAID 5配置时，创建RAID组；

本发明实施例中的步骤401的内容与前述图2所示的实施例中步骤201的内容相同，此处不再赘述。

402、对创建的RAID组进行条带化处理，生成LDS；

当创建RAID组之后，使用2(N+1)x个磁盘单元组成一个矩阵，如图3所示，ID为1、2、...、2(N+1)x的磁盘单元组成的矩阵，以每行有N+1个磁盘单元为一个LDS，矩阵中的每列有2x个磁盘单元，x为自然数。

将一个以上的矩阵组成LUN，每个LUN中包含一个或多个矩阵，然后由一个或多个LUN组成RAID组。

当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，则执行步骤403至步骤409，当RAID组中的LUN的可用容量小于容量门限值时，则执行步骤410至412。

403、写入待处理的数据；

当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，将该数据写入ID为K的磁盘单元，并将该数据写入ID为k+(N+1)x的镜像单元，其中，定义镜像单元为ID与磁盘单元的ID的差值的绝对值为(N+1)x的磁盘单元。

需要说明的是，本发明实施例中仅以将数据写入一个矩阵中为例进行说明的，在实际应用中，根据待处理的数据的大小决定将该数据写入多少个矩阵中，若写入多个矩阵中，为了获取较好的性能，可以按照并行的方式进行写入。

另外，容量门限值是按照用户创建RAID组的实际应用场景而设置的，该容量门限值小于或等于LUN的容量的一半，通常由实际情况确定该容量门限值的取值大小。例如，如果用户所进行的业务要求提供较高的可靠性和性能，如银行等金融机构进行的数据管理业务，那么该容量门限值可以选取等于LUN容量的一半；对于用户所进行的业务要求以较低的成本来完成，该容量门限值可适当放小，以保证能够存储更多的数据，从而降低成本。

404、当LDS中的一个磁盘单元失效时，获取失效的磁盘单元所在的LDS的奇偶校验值；

读取失效的磁盘单元对应的镜像单元的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据，将镜像单元的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据进行异或运算，得到奇偶校验值，如下进行举例说明：

当失效的磁盘单元的ID为m，且m小于或等于(N+1)x时，读取ID为m+(N+1)x的镜像单元的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据；

当失效的磁盘单元的ID为m，且m大于(N+1)x时，读取ID为m-(N+1)x的镜像单元的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据。

假设读取到的镜像单元中的数据为D1，失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据为D2，D3...Dn，设奇偶校验值为P1，则通过如下方式可获取到P1：P1＝D1xor D2xor D3...xor Dn，其中，xor为异或运算。

xor的校验原理如下表：

A值	B值	Xor的结果
			0	0	0
1	0	1
			0	1	1
1	1	0

这里的A与B值就代表了两个位，从中可以发现，A与B一样时，xor的结果为0，A与B不一样时，xor的结果就是1，如果知道xor的结果以及A或B中的任何一个数值，就可以反推出剩下的那个数值。比如A为1，xor的结果为1，那么B肯定为0，如果xor的结果为0，那么B肯定为1。

405、将奇偶校验值写入失效的磁盘单元所在的LDS中；

当步骤404获取到奇偶校验值之后，将该奇偶校验值写入失效的磁盘单元所在的LDS中。

406、将失效的磁盘单元对应的镜像单元替换到第一位置；

当奇偶校验值写入失效的磁盘单元所在的LDS中后，将失效的磁盘单元对应的镜像单元替换到第一位置，其中，第一位置为失效的磁盘单元在矩阵中的位置，如下进行举例说明：

当失效的磁盘单元的ID为m，且m小于或等于(N+1)x时，用ID为m+(N+1)x的镜像单元代替ID为m的失效的磁盘单元；

当失效的磁盘单元的ID为m，且m大于(N+1)x时，用ID为m-(N+1)x的镜像单元代替ID为m的失效的磁盘单元。

当矩阵中的一个磁盘单元失效时，由于该失效的磁盘单元对应的镜像单元中存储有和失效的磁盘单元相同的数据，可以使用该镜像单元中的数据代替该失效的磁盘单元在矩阵中的位置，实现对RAID组的重建，而不需要像现有技术中通过读取RAID中每一个磁盘上的全部数据实现对数据的重建。

407、删除处于第二位置的镜像单元所在的LDS中的其它数据；

将镜像单元替换到第一位置之后，删除处于第二位置的镜像单元所在的LDS中的其它数据，第二位置为镜像单元代替失效的磁盘单元之前所在的位置，以节省磁盘的容量空间。

当重建了RAID组之后，用户设置有空闲热备盘时，执行步骤408，当重建了RAID组之后，用户将失效的磁盘单元修复后重新插入时，执行步骤409。

408、用空闲热备盘替换到第二位置；

在本步骤408中，第二位置为镜像单元代替失效的磁盘单元之前所在的位置。

在本发明实施例中，即为用该空闲热备盘替换到将失效的磁盘单元的ID偏移(N+1)x后的磁盘单元。

409、用修复后的磁盘单元替换替换到第二位置；

在本步骤409中，第二位置为镜像单元代替失效的磁盘单元之前所在的位置。

在本发明实施例中，即为用该修复后的磁盘单元替换到将失效的磁盘单元的ID偏移(N+1)x后的磁盘单元。

410、获取矩阵中ID小于矩阵中的磁盘单元数目的一半的磁盘单元所在的LDS的奇偶校验值；

当RAID组中的LUN的可用容量小于容量门限值时，读取矩阵中ID小于矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元中的数据，将各个LDS中读取到的数据进行异或运算，得到各个LDS的奇偶校验值，设其中一个LDS中读取到的数据为E1，E2，E3...En，设奇偶校验值为P2，则通过如下方式可以获取到P2：P2＝E1xor E2xor E3...xor En，xor为异或运算。

需要说明的是，xor的校验原理已经在步骤404中做出了详细说明，此处不再赘述。

411、将各个LDS的奇偶校验值写入各个LDS中；

当获取到各个LDS的奇偶校验值后，将这些奇偶校验值写入各个LDS中，用于当再有一个磁盘单元发生失效时，通过奇偶校验值恢复丢失的数据。

412、删除矩阵中ID大于或等于矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元中的数据。

当RAID组中的LUN的可用容量小于容量门限值时，删除矩阵中ID大于或等于矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元中的数据，以保证能够对待处理的数据进行存储，避免数据的丢失。在本发明实施例中矩阵中磁盘单元数目的一半为(N+1)x。

在本发明实施例中，当RAID组中的LUN的可用容量等于或大于容量门限值时，将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，由于数据被同时写入了磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，当有磁盘单元失效时，能够直接从磁盘单元对应的镜像单元读取到数据实现对RAID组的重建，避免了频繁的读写操作，减少了数据丢失的可能性，提高了磁盘系统的可靠性；而且，由RAID组转换为RAID 5时，只需要设置标记位即可完成，不用对数据进行迁移，避免了不必要的磁盘读写；

另外，当用户设置有空闲热备盘或将失效的磁盘单元修复后重新插入时，只需要修改映射关系，有效避免了频繁的读写操作可能引起的RAID组中其它磁盘出错的情况，增强了磁盘系统的可靠性。

为了更好的理解上述实施例，下面以一具体的应用场景对RAID控制方法进行详细描述，具体的：

当用户选取RAID 5配置时，以12个磁盘单元组成矩阵的形式创建RAID组，假设每个磁盘单元的容量为4M，LUN容量为480M，每一个矩阵的容量为48M，则一个LUN中创建了10个相同的矩阵，以矩阵的4个行分别进行条带化，生成LDS1、LDS2、LDS3、LDS4，以其中一个矩阵为例，如图5(a)所示，ID为1、2...、12的磁盘单元组成的矩阵，每行有3个磁盘单元，每列4个磁盘单元；

在本实施例中，根据用户的实际应用场景，设置的容量门限值为240M，创建的该矩阵还没有存储任何数据，所以，RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值240M，写入目标器产生的数据F1和F2，如图5(b)所示，将F1写入ID为1的磁盘单元和该磁盘单元对应的ID为7的镜像单元，同理，将F2写入ID为2的磁盘单元和该磁盘单元对应的ID为8的镜像单元。

请参阅图5(c)，为执行完成下述步骤后矩阵中存储数据的示意图：

当LDS1中的ID为1的磁盘单元失效时，读取ID为7的镜像单元的数据F1和失效的磁盘单元所在的LDS1中的其它数据F2；

假设LDS1的奇偶校验值为P3，则通过如下方式获取到P3：P3＝F1xor F2；

将奇偶校验值P3写入LDS 1中ID为3的磁盘单元；

用ID为7的镜像单元代替该失效的磁盘单元在矩阵中的位置；

删除镜像单元在代替失效的磁盘单元之前所在的LDS3中的其它数据。

当重建了RAID组之后，用户设置有空闲热备盘时，在本发明实施例中，即为用该ID为13的空闲热备盘替换到ID为7的镜像单元空出的位置，如图5(d)所示。

当重建了RAID组之后，用户将失效的磁盘单元修复后重新插入时，在本发明实施例中，即为用该修复后的ID为1的磁盘单元替换到ID为7的镜像单元空出的位置，如图5(e)所示。

请参阅图5(f)，为执行完成下述步骤后矩阵中存储数据的示意图：

经过不断地将数据写入LUN中，当RAID组中的LUN的可用容量小于容量门限值240M时，删除矩阵中ID大于或等于6的磁盘单元中的数据；

读取LDS1中的所有数据F1和F2；

假设LDS1的奇偶校验值为P4，则通过如下方式获取到P4：P4＝F1xor F2；

将LDS 1的奇偶校验值P4写入LDS1中。

以上内容对本发明实施例中的RAID控制方法进行了描述，下面对RAID控制器进行描述，请参阅图6，本发明实施例的RAID控制器的一个例子包括：

LDS生成单元601，用于对创建的RAID组进行条带化处理，生成LDS，其中，RAID组由LUN组成，LUN由以LDS为行的矩阵组成；

写入单元602，用于当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，其中，镜像单元是ID与磁盘单元的ID的差值的绝对值为矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元，容量门限值小于或等于LUN的容量的一半；

RAID组重建单元603，用于当LDS中的一个磁盘单元失效时，用失效的磁盘单元对应的镜像单元中的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据重建RAID组。

各单元之间的交互过程如下：LDS生成单元601对创建的RAID组进行条带化处理，生成LDS，当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，写入单元602将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，当矩阵中的一个磁盘单元失效时，RAID组重建单元603用失效的磁盘单元对应的镜像单元中的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据重建RAID组。

在本发明实施例中，当RAID组中的LUN的可用容量等于或大于容量门限值时，写入单元602将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，由于数据被同时写入了磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，当有磁盘单元失效时，RAID组重建单元603能够直接从磁盘单元对应的镜像单元读取到数据实现对RAID组的重建，避免了频繁的读写操作，减少了数据丢失的可能性，提高了磁盘系统的可靠性。。

需要说明的是，在本发明实施例中，该RAID控制器还可以包括：RAID组创建单元604，用于根据用户选取的RAID 5配置，创建RAID组；删除单元605，用于RAID组重建单元603执行完成后删除镜像单元所在的LDS中的其它数据；转换单元606，用于当LUN的可用容量小于容量门限值时，通过设置标记位将RAID组转换为RAID 5。

当RAID控制器包括删除单元605和转换单元606时，本发明实施例还可以具有以下有益效果：

当RAID组重建单元603执行完成后，删除单元605可以删除镜像单元所在的LDS中的其它数据，增加LUN的容量，当将RAID组转换为RAID 5时，转换单元606只需要设置标记位即可完成，不用对数据进行迁移，避免了不必要的磁盘读写。

进一步地，下面以另一个实施例对本发明实施例中的RAID控制器进行描述，具体请参阅图7，本发明实施例中RAID控制器另一个实施例包括：

RAID组创建单元701，用于根据用户选取的RAID 5配置，创建RAID组；

LDS生成单元702，用于对RAID组进行条带化处理，生成LDS，其中，RAID组由LUN组成，LUN由以LDS为行的矩阵组成；

当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，则本发明实施例中的RAID控制器还包括：写入单元703、RAID组重建单元704、删除单元705、第一插入单元706或第二插入单元707，其中，

写入单元703，用于当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，其中，镜像单元是ID与磁盘单元的ID的差值的绝对值为矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元，容量门限值小于或等于LUN的容量的一半；

当LDS中的一个磁盘单元失效时，RAID组重建单元704包括：第一获取模块7041，用于读取失效的磁盘单元对应的镜像单元的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据，将镜像单元的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据进行异或运算，得到奇偶校验值；第一写入模块7042，用于将奇偶校验值写入失效的磁盘单元所在的LDS中；映射模块7043，用于将镜像单元替换到第一位置，第一位置为失效的磁盘单元在矩阵中的位置；

删除单元705，用于RAID组重建单元704执行完成后删除处于第二位置的镜像单元所在的LDS中的其它数据，其中，第二位置为镜像单元代替失效的磁盘单元之前所在的位置；

第一插入单元706，用于用空闲热备盘替换到第二位置；或，第二插入单元707，用于用修复后的磁盘单元替换到第二位置；

当RAID组中的LUN的可用容量小于容量门限值时，则本发明实施例中的RAID控制器还包括转换单元708，其中，

转换单元708包括：第二获取模块7081，用于读取矩阵中ID小于矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元中的数据，将各个LDS中读取到的数据进行异或运算，得到各个LDS的奇偶校验值；第二写入模块7082，用于将各个LDS的奇偶校验值写入各个LDS中；删除模块7083，用于删除矩阵中ID大于或等于矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元中的数据。

各单元之间的交互过程如下：

RAID组创建单元701根据用户选取的RAID 5配置，创建RAID组，LDS生成单元702对RAID组创建单元701创建的RAID组进行条带化，生成LDS，当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，写入单元703将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元；

当LDS中的一个磁盘单元失效时，第一获取模块7041读取写入单元703写入的失效的磁盘单元对应的镜像单元的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据，将各个LDS中读取的数据进行异或运算，得到奇偶校验值，第一写入模块7042将第一获取模块7041获取到的奇偶校验值写入失效的磁盘单元所在的LDS中，映射模块7043将镜像单元替换到第一位置，删除单元705删除处于第二位置的镜像单元所在的LDS中的其它数据；

当重建了RAID组之后，用户设置有空闲热备盘时，第一插入单元706用空闲热备盘替换到第二位置；或，当重建了RAID组之后，用户将失效的磁盘单元修复后重新插入时，第二插入单元707用修复后的磁盘单元替换到第二位置。

当RAID组中的LUN的可用容量小于容量门限值时，第二获取模块7081读取矩阵中ID小于矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元中的数据，将各个LDS中读取的数据进行异或运算，得到各个LDS的奇偶校验值，第二写入模块7082将第二获取模块7081获取到的奇偶校验值写入各个LDS中，删除模块7083删除矩阵中ID大于或等于矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元中的数据。

在本发明实施例中，当RAID组中的LUN的可用容量等于或大于容量门限值时，写入单元703将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，由于数据被同时写入了磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，当有磁盘单元失效时，RAID组重建单元704能够直接从磁盘单元对应的镜像单元读取到数据实现对RAID组的重建，避免了频繁的读写操作，减少了数据丢失的可能性，提高了磁盘系统的可靠性；而且，由RAID组转换为RAID5时，转换单元708只需要设置标记位即可完成，不用对数据进行迁移，避免了不必要的磁盘读写；

另外，当磁盘重建时，第一插入单元706或第二插入单元707只需要修改映射关系，有效避免了频繁的读写操作可能引起的RAID组中其它磁盘出错的情况，增强了磁盘系统的可靠性。

下面以一个实施例对本发明实施例中的数据存储系统进行描述，具体请参阅图8，本发明实施例中数据存储系统一个实施例包括：

RAID控制器801和物理磁盘802；

其中，RAID控制器，用于控制物理磁盘802创建RAID组实现对数据的读取和写入，还用于当物理磁盘802中的磁盘单元失效时重建RAID组。

在本发明实施例中，当RAID组中的LUN的可用容量等于或大于容量门限值时，RAID控制器801将待处理的数据写入物理磁盘802，由于数据被同时写入了物理磁盘802的磁盘单元和磁盘单元对应的镜像单元，当有磁盘单元失效时，RAID控制器801能够直接从物理磁盘802中的失效的磁盘单元对应的镜像单元读取到数据进行RAID组重建，避免了频繁的读写操作，减少了数据丢失的可能性，提高了磁盘系统的可靠性。

另外，当用户设置有空闲热备盘或将失效的磁盘单元修复后重新插入时，RAID控制器801只需要修改映射关系，有效避免了频繁的读写操作可能引起的RAID组中其它磁盘出错的情况，增强了磁盘系统的可靠性。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种RAID控制方法、装置及系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种RAID控制方法，其特征在于，包括：

对创建的廉价磁盘冗余阵列RAID组进行条带化处理，生成逻辑磁盘单元条带LDS，所述RAID组由逻辑单元号LUN组成，所述LUN由以LDS为行的矩阵组成；

当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和所述磁盘单元对应的镜像单元，所述镜像单元是序列号ID与所述磁盘单元的ID的差值的绝对值为矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元，所述容量门限值小于或等于所述LUN的容量的一半；

当LDS中的一个磁盘单元失效时，用所述失效的磁盘单元对应的镜像单元中的数据和所述失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据重建RAID组。

2.根据权利要求1所述的RAID控制方法，其特征在于，所述对创建的RAID组进行条带化处理之前包括：根据用户选取的RAID 5配置，创建RAID组。

3.根据权利要求1所述的RAID控制方法，其特征在于，

所述对创建的RAID组进行条带化处理，生成LDS包括：以每行N+1个磁盘单元为一个LDS，共2(N+1)x个磁盘单元组成一个矩阵，所述矩阵的每列为2x个磁盘单元，x为自然数；

所述将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和所述磁盘单元对应的镜像单元包括：

将待处理的数据写入ID为K的磁盘单元，并将所述数据写入ID为k+(N+1)x的镜像单元。

4.根据权利要求1所述的RAID控制方法，其特征在于，所述用所述失效的磁盘单元对应的镜像单元中的数据和所述失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据重建RAID组包括：

读取所述失效的磁盘单元对应的镜像单元的数据和所述失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据，将所述镜像单元的数据和所述失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据进行异或运算，得到奇偶校验值；

将所述奇偶校验值写入失效的磁盘单元所在的LDS中；

将所述镜像单元替换到第一位置，所述第一位置为所述失效的磁盘单元在矩阵中的位置。

5.根据权利要求4所述的RAID控制方法，其特征在于，当创建的RAID组中的矩阵包含2(N+1)x个磁盘单元时，

所述读取失效的磁盘单元对应的镜像单元的数据和失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据包括：

当所述失效的磁盘单元的ID为m，且m小于或等于(N+1)x时，读取ID为m+(N+1)x的镜像单元的数据和所述失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据；

当所述失效的磁盘单元的ID为m，且m大于(N+1)x时，读取ID为m-(N+1)x的镜像单元的数据和所述失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据；

所述将所述镜像单元替换到第一位置包括：

当所述失效的磁盘单元的ID为m，且m小于或等于(N+1)x时，用ID为m+(N+1)x的镜像单元代替ID为m的失效的磁盘单元；

当所述失效的磁盘单元的ID为m，且m大于(N+1)x时，用ID为m-(N+1)x的镜像单元代替ID为m的失效的磁盘单元。

6.根据权利要求1所述的RAID控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述LUN的可用容量小于所述容量门限值时，通过设置标记位将所述RAID组转换为RAID 5；

所述通过设置标记位将所述RAID组转换为RAID 5包括：

读取矩阵中ID小于矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元中的数据，将各个LDS中读取到的数据进行异或运算，得到各个LDS的奇偶校验值；

将所述各个LDS的奇偶校验值写入各个LDS中；

删除矩阵中ID大于或等于所述矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元中的数据。

7.根据权利要求4所述的RAID控制方法，其特征在于，所述用所述失效的磁盘单元对应的镜像单元中的数据和所述失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据重建RAID组之后包括：

删除处于第二位置的镜像单元所在的LDS中的其它数据，所述第二位置为所述镜像单元代替所述失效的磁盘单元之前所在的位置。

8.根据权利要求4所述的RAID控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当重建了RAID组后，设置有空闲热备盘时，用所述空闲热备盘替换到第二位置，所述第二位置为所述镜像单元代替所述失效的磁盘单元之前所在的位置；

当重建了RAID组后，将失效的磁盘单元修复后重新插入时，用修复后的磁盘单元替换到第二位置，所述第二位置为所述镜像单元代替所述失效的磁盘单元之前所在的位置。

9.一种RAID控制器，其特征在于，包括：

LDS生成单元，用于对创建的廉价磁盘冗余阵列RAID组进行条带化处理，生成逻辑磁盘单元条带LDS，所述RAID组由逻辑单元号LUN组成，所述LUN由以LDS为行的矩阵组成；

写入单元，用于当RAID组中的LUN的可用容量大于或等于预置的容量门限值时，将待处理的数据写入矩阵中的磁盘单元和所述磁盘单元对应的镜像单元，所述镜像单元是序列号ID与所述磁盘单元的ID的差值的绝对值为矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元，所述容量门限值小于或等于所述LUN的容量的一半；

RAID组重建单元，用于当所述LDS中的一个磁盘单元失效时，用所述失效的磁盘单元对应的镜像单元中的数据和所述失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据重建RAID组。

10.根据权利要求9所述的RAID控制器，其特征在于，所述RAID控制器还包括：

RAID组创建单元，用于根据用户选取的RAID 5配置，创建RAID组。

11.根据权利要求9所述的RAID控制器，其特征在于，所述RAID组重建单元包括：

第一获取模块，用于读取所述失效的磁盘单元对应的镜像单元的数据和所述失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据，将所述镜像单元的数据和所述失效的磁盘单元所在的LDS中的其它数据进行异或运算，得到奇偶校验值；

第一写入模块，用于将所述奇偶校验值写入失效的磁盘单元所在的LDS中；

映射模块，用于将所述镜像单元替换到第一位置，所述第一位置为所述失效的磁盘单元在矩阵中的位置。

12.根据权利要求9所述的RAID控制器，其特征在于，所述RAID控制器还包括：

转换单元，用于当所述LUN的可用容量小于所述容量门限值时，通过设置标记位将所述RAID组转换为RAID 5；

所述转换单元包括：

第二获取模块，用于读取矩阵中ID小于矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元中的数据，将各个LDS中读取到的数据进行异或运算，得到各个LDS的奇偶校验值；

第二写入模块，用于将所述各个LDS的奇偶校验值写入各个LDS中；

删除模块，用于删除矩阵中ID大于或等于所述矩阵中磁盘单元数目的一半的磁盘单元中的数据。

13.根据权利要求11所述的RAID控制器，其特征在于，所述RAID控制器还包括：

删除单元，用于当映射模块执行完成后删除处于第二位置的镜像单元所在的LDS中的其它数据，所述第二位置为所述镜像单元代替所述失效的磁盘单元之前所在的位置。

14.根据权利要求11所述的RAID控制器，其特征在于，

当重建了RAID组后，设置有空闲热备盘时，所述RAID控制器还包括：

第一插入单元，用于用所述空闲热备盘替换到第二位置，所述第二位置为所述镜像单元代替所述失效的磁盘单元之前所在的位置；

当重建了RAID组后，将失效的磁盘单元修复后重新插入时，所述RAID控制器还包括：

第二插入单元，用于用修复后的磁盘单元替换到第二位置，所述第二位置为所述镜像单元代替所述失效的磁盘单元之前所在的位置。

15.一种数据存储系统，其特征在于，包括：

RAID控制器和物理磁盘；

所述物理磁盘为所述RAID控制器所控制在其上创建RAID组；

所述RAID控制器为如权利要求9至14中任一项权利要求所述的RAID控制器。

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