CN102902602A - 数据热备份的方法、装置及存储系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种数据热备份的方法、装置及存储系统。该方法应用于冗余阵列存储设备，冗余阵列存储设备包括多层存储器阵列，每层存储器阵列包括多个使用同一类型的存储器，包括：分配至少一个热备用空间，热备用空间使用多层阵列存储器中存储速度最快的一层存储器阵列，热备用空间用于存储运行数据；出现故障磁盘时，检测热备用空间空余部分是否足以存储故障数据，故障数据为故障磁盘需要恢复的数据；如果热备用空间空余部分足以存储故障数据，则将故障重建到热备用空间的空余部分；如果热备用空间空余部分不足以存储故障数据，则将热备用空间存储的运行数据迁出，将故障数据重建到热备用空间的空余部分。从而提高热备用空间的利用率。

Description

数据热备份的方法、装置及存储系统

技术领域

本发明涉及计算机领域，特别涉及一种数据热备份的方法、装置及存储系统。 

背景技术

数据热备份是指当系统中磁盘发生故障时，将储存在故障磁盘上的数据重建到热备用磁盘上，以提高系统的稳定性。 

随着热备份技术的发展，目前大多不使用特定的磁盘作为热备用磁盘，而是将热备用磁盘逻辑地分布到系统中多个磁盘上，每个磁盘空出一段作为热备用空间，多个磁盘上的热备用空间拼接成一个虚拟的热备用磁盘，这样，可以提高访问并发能力，缩短数据的重建时间。 

可见，系统中磁盘故障时应用热备用空间存储重建数据，系统中磁盘正常运行时，热备用空间空置。但系统中磁盘故障的概率较低，热备用空间长时间空置易造成存储资源浪费。 

发明内容

本发明实施例提供一种数据热备份的方法、装置及存储系统，能够节约存储资源。 

为达到上述目的，本发明的实施例采用的技术方案如下： 

一种数据热备份的方法，应用于冗余阵列存储设备，所述冗余阵列存储设备包括多层存储器阵列，每层存储器阵列包括多个使用同一类型的存储器，所述方法包括： 

分配至少一个热备用空间，所述热备用空间使用所述多层阵列存储器中存储速度最快的一层存储器阵列，所述热备用空间用于存储运行数据； 

出现故障磁盘时，检测所述热备用空间空余部分是否足以存储故障数据，所述故障数据为所述故障磁盘需要恢复的数据； 

如果所述热备用空间空余部分足以存储所述故障数据，则将所述故障重建到所述热备用空间的空余部分； 

如果所述热备用空间空余部分不足以存储所述故障数据，则将所述热备用空间存储的运行数据迁出到存储速度较慢的存储器阵列，将所述故障数据重建到所述热备用空间的空余部分。 

一种数据热备份的装置，应用于冗余阵列存储设备，所述冗余阵列存储设备包括多层存储器阵列，每层存储器阵列包括多个使用同一类型的存储器，其特征在于，包括： 

分配单元，用于分配至少一个热备用空间，所述热备用空间使用所述多层阵列存储器中存储速度最快的一层存储器阵列，所述热备用空间用于存储运行数据； 

检测单元，用于出现故障磁盘时，检测所述热备用空间空余部分是否足以存储故障数据，所述故障数据为所述故障磁盘需要恢复的数据； 

第一重建单元，用于如果所述热备用空间空余部分足以存储所述故障数据，则将所述故障重建到所述热备用空间的空余部分； 

第二重建单元，用于如果所述热备用空间空余部分不足以存储所述故障数据，则将所述热备用空间存储的运行数据迁出到存储速度较慢的存储器阵列，将所述故障数据重建到所述热备用空间的空余部分。 

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是： 

系统中出现故障磁盘之前，应用至少一个热备用空间存储运行数据，当系统中出现故障磁盘时，将故障数据重建到热备用空间。这样，能够提高该至少一个热备用空间的利用率，避免存储资源浪费。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明一实施例提供的数据热备份的方法的流程图； 

图2为本发明又一实施例提供的数据热备份的方法的流程图； 

图3为本发明再一实施例提供的数据热备份的方法的流程图； 

图4为本发明实施例分层存储系统中磁盘故障后系统的处理流程示意图； 

图5为本发明实施例故障的磁盘被替换磁盘置换后，系统的处理流程示意图； 

图6为本发明一实施例提供的数据热备份的装置的结构示意图； 

图7为本发明又一实施例提供的数据热备份的装置的结构示意图； 

图8为本发明再一实施例提供的数据热备份的装置的结构示意图。 

具体实施方式

冗余阵列中出现磁盘故障时，需要与系统连接带电运行的磁盘（即热备用磁盘），替换下系统中的故障盘。阵列控制器能自动的用热备用磁盘代替故障磁盘，并通过算法把原来储存在故障磁盘上的数据重建到热备用磁盘上。 

为了缩短冗余阵列的重建时间，目前大多热备用磁盘并不使用确定的物理盘，而是使用热备空间，将热备用磁盘逻辑地分布到多个物理盘上。即每个物理盘抽象出一段空间，共同拼接成一个虚拟的热备盘，每个物理盘抽象出的空间称为热备空间。 

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。 

本发明实施例提供的一种数据热备份的方法，应用于冗余阵列存储设备，该冗余阵列存储设备包括多层存储器阵列，每层存储器阵列包括多个使用同一类型的存储器，请参阅图1，该方法可以包括： 

101、分配至少一个热备用空间，该热备用空间使用该多层阵列存储器中存储速度最快的一层存储器阵列，该热备用空间用于存储运行数据； 

102、出现故障磁盘时，检测该热备用空间空余部分是否足以存储故障数据，该故障数据为该故障磁盘需要恢复的数据； 

本发明实施例中，故障数据是指故障磁盘中需要恢复的数据，该需要恢复的数据可以随着冗余阵列存储设备动态存取数据进行动态变化。同样的表述适用于后续提及的故障数据。 

103、如果该热备用空间空余部分足以存储该故障数据，则将该故障数据重建到该热备用空间的空余部分； 

104、如果该热备用空间空余部分不足以存储该故障数据，则将该热备用空间存储的运行数据迁出到存储速度较慢的存储器阵列，将该故障数据重建到该热备用空间的空余部分。 

上述数据热备份的方法，系统中出现故障磁盘之前，应用至少一个热备用空间存储运行数据，当系统中出现故障磁盘时，将故障数据重建到热备用空间。这样，能够提高该至少一个热备用空间的利用率，避免存储资源浪费。 

上述101至104可以由数据热备份的装置实现，该装置可以是计算机或其他设备本发明实施例不做限定。 

本发明实施例中，可以设置未出现故障磁盘时优先空余热备用空间，以便于出现故障磁盘时，故障数据能够快速重建到热备用空间，节约热备用空间数据迁出所消耗的时间，从而提高数据重建效率。 

本发明实施例中，根据具体场景，上述101中为系统分配的至少一个热备用空间分布于系统中的至少一个磁盘中。具体地，可以在系统中的每个盘上分配一个热备用空间，也可以在部分磁盘上分配热备用空间，本发明实施例不做限定。 

本发明实施例中，可选地，如图2所示，上述101中为系统分配热备用空间之后，可以包括： 

105、将至少一个热备用空间对应的地址，记录于地址映射表。表1示出了一个地址映射表示例，请参阅。 

表1 

热备用空间1	热备用空间1的地址	热备用空间1的长度
			热备用空间2	热备用空间2的地址	热备用空间2的长度
…	…	…
			热备用空间n	热备用空间n的地址	热备用空间3的长度

表1中，热备用空间1…热备用空间n可以分布于系统中的多个磁盘上，也可以位于系统中的一个磁盘上。如果热备用空间分布于系统中的多个磁盘上，则n为大于等于2的自然数，例如表1中的热备用空间1位于磁盘1上，热备用空间2位于磁盘2上…热备用空间n位于磁盘n上，热备用空间1…热备用空间n组成虚拟的热备用磁盘。根据热备用空间的地址可以查找到对应的热备用空间，如，根据热备用空间1的地址可以查找到热备用空间1。热备用空间1、热备用空间2…热备用空间n可以同步进行读写（即数据迁出及数据重建），以提高数据重建的效率。 

如果热备用空间位于系统中的一个磁盘上，即表1中的热备用空间1、热备用空间2…热备用空间n位于同一磁盘上，此时可以将热备用空间1、热备用空间2…热备用空间n合并记录，即采用表2的形式，也可以将热备用空间1、热备用空间2…热备用空间n分别记录，即仍采用表1的形式，本发明实施例不做限定。 

表2 

热备用空间

热备用空间的地址

热备用空间的长度

相应地，上述102中检测该热备用空间空余部分是否足以存储故障数据可以包括： 

106、检测该地址映射表中记录的地址对应的热备用空间的空余部分是否足以存储该故障数据。 

例如，检测表1中热备用空间1的空余容量、热备用空间2的空余容量…热备用空间n的空余容量之和是否足够。 

进一步，以表1为例，如果表1中热备用空间1的空余容量、热备用空间2的空余容量…热备用空间n空余部分的容量之和足够（即大于或等于故障数据所占空间），则上述103中将故障数据重建到热备用空间的空余部分的方法可以为，将故障数据依次重建到热备用空间1的空余部分、热备用空间2的空余部分…热备用空间n的空余部分，至故障数据重建完成为止。故障数据重建的过程中，记录热备用空间1、热备用空间2…热备用空间n中存储故障数据的地址，当然，在故障数据重建的过程中要限制运行数据（故障数据以外的数据）存储到热备用空间1、热备用空间2…热备用空间n中，以保证热备用空间1、热备用空间2…热备用空间n有足够的空间存储故障数据。 

本发明实施例中，可选地，上述104中可以同步将该热备用空间存储的运行数据迁出到存储速度较慢的存储器阵列，将该故障数据重建到该热备用空间的空余部分。 

具体地，仍以表1为例，如果热备用空间1的空余容量、热备用空间2的空余容量…热备用空间n空余部分的容量之和不足（即小于故障数据所占空间），可以依次将热备用空间1、热备用空间2…热备用空间n存储的运行数据迁出，至热备用空间1的空余容量、热备用空间2的空余容量…热备用空间n空余部分的容量之和大于或于故障数据所占空间为止。 

进一步，上述104中可以同步将热备用空间存储的运行数据迁出、将故障数据重建到热备用空间的空余部分。即，热备用空间存储的运行数据的迁出与故障数据的重建到热备用空间可以同步进行，例如，在热备用空间1存储的数据迁出的同步可以将故障数据重建到热备用空间1。实践中，为避免热备用空间存储数据的迁出与故障数据的重建到热备用空间冲突，可以在热备用空间存储数据的迁出与故障数据的重建到热备用空间之间设置安全区域（safe area size），如果故障数据的重建达到安全区域，将暂停故障数据的重建，待热备用空间存储的运行数据迁出释放足够的空间（大于或等于安全区域）后，再启动故障数据的重建。 

本发明实施例中，可选地，如图3所示，上述104之后，可以进一步包括： 

107、当出现故障的磁盘被替换磁盘置换后，将重建到该热备用空间存储的故障数据迁移到该替换磁盘。 

当然，热备用空间中故障数据迁出所释放的空间可以迁入运行数据。实践中，可以设定，因存储故障数据而迁出的运行数据优先迁入。另外，根据具体场景，可以设置运行数据的迁 入方式，如热备用空间中故障数据迁出与运行数据迁入同步进行，或热备用空间中故障数据迁出完成后，再迁入运行数据，或在指定的时间迁入正常数据。 

当热备用空间中故障数据迁出与正常数据迁入同步进行时，为避免热备用空间中故障数据迁出与运行数据迁入冲突，仍可设置安全区域，即，如果运行数据迁入达到安全区域，暂停运行数据迁入，待热备用空间中故障数据迁出释放足够的空间（大于或等于安全区域）后，再启动运行数据迁入。 

本发明实施例可以应用于分层存储系统，但并不限于此，还可以应用于其他系统，如以非易失性存储介质作为缓存的存储系统等。下面结合图3、图4以本发明实施例应用于分层存储系统作为举例详细说明本发明实施例提供的数据热备份的方法的实现过程，应当理解，举例为使本领域技术人员更清楚地理解本发明实施例的技术方案，不应视为对本发明实施例的限制。 

分层存储系统中，可以将高访问性能的第一层设置为热备用空间，可以参照上述表1的形式建立地址映射表，系统中磁盘未出现故障时，可以应用第一层进行数据存储，也可以读取第一层存储的数据。 

详细地，请参阅图4，分层存储系统中磁盘故障后系统的处理流程如下： 

401、检测到磁盘故障后，检测第一层（热备用空间）的空余容量是否足够存储故障磁盘中的数据； 

如果第一层的空余容量足够存储故障磁盘中的数据，则执行步骤402；如果第一层的空余容量不足够存储故障磁盘中的数据，则执行步骤403； 

402、将故障磁盘中的数据重建到第一层的空余部分； 

403、检测第一层存储的运行数据是否正在进行迁出； 

如果第一层存储的数据未正在进行数据迁出，则执行步骤404；如果第一层存储的数据正在迁出，则执行步骤405； 

404、将第一层存储的运行数据迁出； 

405、将故障数据同步重建到第一层的空余部分； 

406、检测第一层的空余容量是否足够； 

如果第一层的空余容量不足，则继续执行步骤404；如果第一层的空余容量足够，则当故障数据重建完成后结束。 

详细地，请参阅图5，分层存储系统中故障的磁盘被替换磁盘置换后，系统的处理流程如下： 

501、检测到故障的磁盘被替换磁盘置换； 

502、将热备用空间存储的数据迁入替换磁盘； 

503、判断运行数据是否同时迁入第一层； 

如果判断结果为运行数据同时迁入第一层，则执行步骤504；如果判断结果为数据不同时迁入第一层，则结束。 

504、将运行数据迁入第一层。 

图4、图5可以由数据热备份的装置实现，该装置可以是计算机或其他设备本发明实施例不做限定。 

需要说明的是，当本发明实施例应用于以非易失性存储介质作为缓存的存储系统时，可以使用缓存空间用时即分配热备用空间，参照分层存储系统的方法实现数据热备份，为避免重复，不赘述。 

在分层存储系统中将第一层设置为热备用空间，出现故障磁盘之前，应用第一层存储运行数据，当系统中出现故障磁盘时，将故障数据重建到第一层，从而避免存储资源浪费。 

接下来，请参阅图6，本发明实施例提供一种数据热备份的装置，该装置可以应用于冗余阵列存储设备，所述冗余阵列存储设备包括多层存储器阵列，每层存储器阵列包括多个使用同一类型的存储器，该装置可以包括：分配单元601，检测单元602，第一重建单元603，第二重建单元604，其中， 

分配单元601，可以分配至少一个热备用空间，所述热备用空间使用所述多层阵列存储器中存储速度最快的一层存储器阵列，所述热备用空间用于存储运行数据； 

检测单元602，可以用于出现故障磁盘时，检测所述热备用空间空余部分是否足以存储故障数据，所述故障数据为所述故障磁盘需要恢复的数据； 

第一重建单元603，可以如果所述热备用空间空余部分足以存储所述故障数据，则将所述故障重建到所述热备用空间的空余部分； 

第二重建单元604，可以用于如果所述热备用空间空余部分不足以存储所述故障数据，则将所述热备用空间存储的运行数据迁出到存储速度较慢的存储器阵列，将所述故障数据重建到所述热备用空间的空余部分。 

可选地，如图7所示，本发明实施例提供的数据热备份的装置还可以进一步包括记录单元605，其可以用于将至少一个热备用空间对应的地址，记录于地址映射表； 

相应地，检测单元602可以具体用于，检测该地址映射表中记录的地址对应的热备用空 间的空余部分是否足以存储该故障数据。 

可选地，第二重建单元604可以具体用于，同步将该热备用空间存储的运行数据迁出到存储速度较慢的存储器阵列，将该故障数据重建到该热备用空间的空余部分。 

可选地，如图8所示，本发明实施例提供的数据热备份的装置还可以进一步包括迁移单元606，可以用于当出现故障的磁盘被替换磁盘置换后，将重建到该热备用空间存储的故障数据迁移到该替换磁盘。 

本发明实施例提供的数据热备份的装置中各单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，为避免重复在此不再赘述。此外，该数据热备份的装置可以是计算机或其他设备本发明实施例不做限定。 

上述数据热备份的装置，系统中出现故障磁盘之前，应用至少一个热备用空间存储运行数据，当系统中出现故障磁盘时，将故障数据重建到该至少一个热备用空间。这样，能够提高该至少一个热备用空间的利用率，避免存储资源浪费。 

本发明实施例提供一种磁盘，包括：热备用空间及普通空间，其中， 

热备用空间，用于系统中磁盘正常运行时存储运行数据，系统中出现故障磁盘时存储故障数据，故障数据为故障磁盘存储的数据； 

普通空间，用于系统中磁盘正常运行时及系统中出现故障磁盘时，存储运行数据。 

上述磁盘可以提高热备用空间的利用率，能够避免存储资源浪费。 

本发明实施例还提供一种存储系统，该系统可以包括上述数据热备份的装置及至少一个上述磁盘，其中，数据热备份的装置的组成单元及个单元的功能与上述数据热备份的装置相同，不再赘述。 

上述存储系统，系统中出现故障磁盘之前，应用至少一个热备用空间存储运行数据，当系统中出现故障磁盘时，将故障数据重建到该至少一个热备用空间。这样，能够提高该至少一个热备用空间的利用率，避免存储资源浪费。 

需要说明的是：本发明实施例提供的数据热备份的装置在进行数据热备份时，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元或模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，本发明实施例提供的数据热备份的装置与数据热备份的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。 

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。 

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也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。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (11)

1.一种数据热备份的方法，其特征在于，应用于冗余阵列存储设备，所述冗余阵列存储设备包括多层存储器阵列，每层存储器阵列包括多个使用同一类型的存储器，所述方法包括：

分配至少一个热备用空间，所述热备用空间使用所述多层阵列存储器中存储速度最快的一层存储器阵列，所述热备用空间用于存储运行数据；

出现故障磁盘时，检测所述热备用空间空余部分是否足以存储故障数据，所述故障数据为所述故障磁盘需要恢复的数据；

如果所述热备用空间空余部分足以存储所述故障数据，则将所述故障数据重建到所述热备用空间的空余部分；

如果所述热备用空间空余部分不足以存储所述故障数据，则将所述热备用空间存储的运行数据迁出到存储速度较慢的存储器阵列，将所述故障数据重建到所述热备用空间的空余部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分配至少一个热备用空间之后，包括：

将所述至少一个热备用空间对应的地址，记录于地址映射表；

相应地，所述检测所述热备用空间空余部分是否足以存储故障数据，包括：

检测所述地址映射表中记录的地址对应的热备用空间的空余部分是否足以存储所述故障数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述热备用空间存储的运行数据迁出到存储速度较慢的存储器阵列，将所述故障数据重建到所述热备用空间的空余部分，包括：

同步将所述热备用空间存储的运行数据迁出到存储速度较慢的存储器阵列，将所述故障数据重建到所述热备用空间的空余部分。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

当出现故障的磁盘被替换磁盘置换后，将重建到所述热备用空间的故障数据迁移到所述替换磁盘。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个热备用空间分布于系统中的至少一个磁盘中。

6.一种数据热备份的装置，应用于冗余阵列存储设备，所述冗余阵列存储设备包括多层存储器阵列，每层存储器阵列包括多个使用同一类型的存储器，其特征在于，包括：

分配单元，用于分配至少一个热备用空间，所述热备用空间使用所述多层阵列存储器中存储速度最快的一层存储器阵列，所述热备用空间用于存储运行数据；

检测单元，用于出现故障磁盘时，检测所述热备用空间空余部分是否足以存储故障数据，所述故障数据为所述故障磁盘需要恢复的数据；

第一重建单元，用于如果所述热备用空间空余部分足以存储所述故障数据，则将所述故障重建到所述热备用空间的空余部分；

第二重建单元，用于如果所述热备用空间空余部分不足以存储所述故障数据，则将所述热备用空间存储的运行数据迁出到存储速度较慢的存储器阵列，将所述故障数据重建到所述热备用空间的空余部分。

7.根据权利要求6所述的数据热备份的装置，其特征在于，还包括：

记录单元，用于将所述至少一个热备用空间对应的地址，记录于地址映射表；

相应地，所述检测单元具体用于，检测所述地址映射表中记录的地址对应的热备用空间的空余部分是否足以存储所述故障数据。

8.根据权利要求6所述的数据热备份的装置，其特征在于，所述第二重建单元具体用于，同步将所述热备用空间存储的运行数据迁出到存储速度较慢的存储器阵列，将所述故障数据重建到所述热备用空间的空余部分。

9.根据权利要求6所述的数据热备份的装置，其特征在于，还包括：

迁移单元，用于当出现故障的磁盘被替换磁盘置换后，将重建到所述热备用空间的故障数据迁移到所述替换磁盘。

10.一种磁盘，其特征在于，包括：热备用空间及普通空间，其中，

所述热备用空间，用于系统中磁盘正常运行时存储运行数据，系统中出现故障磁盘时存储故障数据，所述故障数据为所述故障磁盘需要恢复的数据；

所述普通空间，用于系统中磁盘正常运行时及系统中出现故障磁盘时，存储运行数据。

11.一种存储系统，其特征在于，包括：如权利要求6至9中任一项所述的数据热备份的装置及至少一个如权利要求10所述的磁盘。

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