CN105892932A - 用于磁盘数据管理的方法和装置 - Google Patents

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CN105892932A CN201410562531.XA CN201410562531A CN105892932A CN 105892932 A CN105892932 A CN 105892932A CN 201410562531 A CN201410562531 A CN 201410562531A CN 105892932 A CN105892932 A CN 105892932A
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Abstract

本发明的实施例提供了一种用于磁盘数据管理的方法和装置。该方法包括从磁盘获取BMS数据。该方法还包括基于该BMS数据，确定该磁盘中的坏扇区，并且修复在所确定的坏扇区中存储的数据。由于BMS由磁盘自身执行且BMS数据根据该磁盘对BMS的执行而被记录，在完成磁盘检测的过程中，无需从磁盘读取和检验数据，这极大地减少了磁盘检测的资源消耗和时间成本、避免了因为对磁盘的读取而造成的额外磁盘磨损，并且磁盘检测的准确性得以提高，因为I/O端口的连接故障不会影响到对坏扇区的判断。

Description

用于磁盘数据管理的方法和装置
技术领域
本发明的各种实施方式涉及数据存储领域，并且更具体地，涉及用于磁盘数据管理的方法和装置。
背景技术
对于许多数据存储系统而言，数据完整性是一个重要的问题。在数据存储系统中，由于磁盘的扇区中所存储的数据长期未被访问或者其他原因，可能形成坏扇区。磁盘检测(disk scrubbing)技术被设计用于防止数据存储系统的磁盘上的坏扇区、并且在坏扇区中的数据被实际访问之前修复这些数据。常规的磁盘检测技术包括如下步骤：从磁盘顺序地读取数据；检验所读取的数据的正确性；如果数据不正确或者无法从磁盘的扇区读取数据，则修复该数据。在具有多个磁盘的数据存储系统中，对于每个磁盘，均要执行上述过程。
常规的磁盘检测技术存在诸多缺陷：(1)系统资源消耗的问题。因为需要从磁盘读取和检验数据，该磁盘检测过程造成了大量的系统资源消耗。例如，在磁盘检测过程中，大量I/O(输入/输出)资源、内存资源、CPU(中央处理单元)资源被占用，这将影响到正常的I/O读取操作和系统处理速度。(2)时间成本的问题。磁盘读操作耗费时间较大。随着数据存储系统趋于具有更大的容量，例如4TB甚至更大的容量，磁盘检测的完成将花费更多的时间。在数据存储系统具有多个磁盘的情况下，因为I/O资源的限制，需要对多个磁盘依次读取和检验数据，进一步增加了处理时间。(3)检测结果的准确性问题。在上述磁盘检测过程中，因为涉及到磁盘读操作，I/O端口的连接问题也会影响检测结果。例如，I/O端口自身的故障将导致该磁盘检测过程判断无法通过该I/O端口读取的数据需要被修复。(4)磁盘磨损的问题。因磁盘检测而读取磁盘的数据，还将造成磁盘的磨损。
发明内容
鉴于上述以及其他潜在问题，本发明的实施方式提供了用于磁盘数据管理的方法和装置。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于磁盘数据管理的方法。该方法包括从磁盘获取BMS(Background Medium Scan，后台介质扫描)数据。该方法还包括基于该BMS数据，确定该磁盘中的坏扇区，并且修复在所确定的坏扇区中存储的数据。
根据一个实施例，该BMS数据根据该磁盘对BMS的执行而被记录。
根据一个实施例，该方法进一步包括在磁盘执行BMS之前，配置用于BMS的参数。该参数包括以下各项中的至少一项：BMS间隔时间和BMS执行前的最小空闲时间。
根据一个实施例，BMS数据包括BMS状态信息和BMS结果条目。基于BMS数据，确定磁盘中的坏扇区进一步包括：基于BMS状态信息确定最后一次BMS的执行时间期间；基于最后一次BMS的执行时间期间，从BMS结果条目中标识根据最后一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目；以及根据所标识的BMS结果条目，确定磁盘的坏扇区。
根据一个实施例，每个BMS结果条目至少包括扇区的错误类型、错误发生时间、位置和修复状态，错误类型至少包括已修复错误和介质错误。根据所标识的BMS结果条目，确定磁盘的坏扇区进一步包括：从所标识的BMS结果条目中确定第一结果条目，第一结果条目包括指示介质错误的错误类型和指示扇区未被修正的修复状态；以及根据第一结果条目中所包括的位置确定磁盘的坏扇区。
根据一个实施例，该方法进一步包括在获取BMS数据之前，从磁盘查询BMS状态信息，以确定BMS的执行是否完成。
根据一个实施例，修复在所确定的坏扇区中存储的数据包括：根据RAID冗余，修复在所确定的坏扇区中存储的数据并且将所确定的坏扇区重定位到磁盘的其他可用扇区。
根据一个实施例，该方法进一步包括基于根据至少一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目，生成与磁盘的健康状况有关的指示。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于磁盘数据管理的装置。该装置包括获取单元，被配置为从磁盘获取后台介质扫描BMS数据。该装置还包括确定单元，被配置为基于BMS数据，确定磁盘中的坏扇区；以及修复单元，被配置为修复在所确定的坏扇区中存储的数据。
根据一个实施例，该BMS数据根据该磁盘对BMS的执行而被记录。
根据一个实施例，该装置进一步包括配置单元，被配置为在磁盘执行BMS之前，配置用于BMS的参数。该参数包括以下各项中的至少一项：BMS间隔时间和BMS执行前的最小空闲时间。
根据一个实施例，BMS数据包括BMS状态信息和BMS结果条目。确定单元包括：执行时间确定单元，被配置为基于BMS状态信息确定最后一次BMS的执行时间期间；以及结果条目识别单元，被配置为基于最后一次BMS的执行时间期间，从BMS结果条目中标识根据最后一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目。确定单元被配置为根据所标识的BMS结果条目，确定磁盘的坏扇区。
根据一个实施例，每个BMS结果条目至少包括扇区的错误类型、错误发生时间、位置和修复状态，错误类型至少包括已修复错误和介质错误。确定单元进一步被配置为：从所标识的BMS结果条目中确定第一结果条目，第一结果条目包括指示介质错误的错误类型和指示扇区未被修正的修复状态；以及根据第一结果条目中所包括的位置确定磁盘的坏扇区。
根据一个实施例，该装置进一步包括查询单元，被配置为在获取BMS数据之前，从磁盘查询BMS状态信息，以确定BMS的执行是否完成。
根据一个实施例，修复单元进一步被配置为：根据RAID冗余，修复在所确定的坏扇区中存储的数据并且将所确定的坏扇区重定位到磁盘的其他可用扇区。
根据一个实施例，该装置进一步包括指示生成单元，被配置为基于根据至少一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目，生成与磁盘的健康状况有关的指示。
通过下文描述将会理解，根据本发明的实施例，磁盘的BMS能力被用来实现磁盘检测。通过从磁盘获取根据BMS的执行而被记录的BMS数据，例如BMS状态信息和BMS结果条目，可以确定磁盘的坏扇区并且修复坏扇区中所存储的数据，达到前瞻性地检测磁盘坏扇区和检测磁盘失效的目的。由于BMS由磁盘自身执行且BMS数据根据该磁盘对BMS的执行而被记录，在完成磁盘检测的过程中，无需从磁盘读取和检验数据，这极大地减少了磁盘检测的资源消耗和时间成本、避免了因为对磁盘的读取而造成的额外磁盘磨损，并且磁盘检测的准确性得以提高，因为I/O端口的连接故障不会影响到对坏扇区的判断。
附图说明
通过结合附图对本公开的示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了适于用来实现本发明的实施方式的示例性计算机系统/服务器的框图；
图2示出了根据本发明的实施例的用于磁盘数据管理的方法的流程图；
图3示出了根据本发明的实施例的示例BMS状态页面格式的示图；
图4示出了根据本发明的实施例的示例BMS结果页面格式的示图；以及
图5示出了根据本发明的实施例的用于磁盘数据管理的装置的框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1示出了适于用来实现本发明的实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框图。图1显示的计算机系统/服务器12仅仅是一个示例，不应对本发明的实施方式的功能和使用范围带来任何限制。
如图1所示，计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被计算机系统/服务器12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如存储器30和/或缓存器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其他可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。尽管图1中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘，，)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其他光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施方式的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括——但不限于——操作系统、一个或者多个应用程序、其他程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施方式中的功能和/或方法。
根据需要，计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备(例如显示设备24、存储设备14等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其他计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与计算机系统/服务器12的其他模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合计算机系统/服务器12使用其他硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
在对示例实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语表示开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”表示“至少一个实施例”。
下面将详细描述本发明的实施例。通过下文描述将会理解，本发明的核心创造性思想之一在于：利用磁盘的BMS能力来实现磁盘检测。通过从磁盘获取根据BMS的执行而被记录的BMS数据，例如BMS状态信息和BMS结果条目，可以确定磁盘的坏扇区并且修复坏扇区中所存储的数据，达到前瞻性地检测磁盘坏扇区和检测磁盘失效的目的。由于BMS由磁盘自身执行且BMS数据根据该磁盘对BMS的执行而被记录，在完成磁盘检测的过程中，无需从磁盘读取和检验数据，这极大地减少了磁盘检测的资源消耗和时间成本、避免了因为对磁盘的读取而造成的额外磁盘磨损，并且磁盘检测的准确性得以提高，因为I/O端口的连接故障不会影响到对坏扇区的判断。
后台介质扫描(BMS)是单个磁盘为了保持它的数据的良好状态而执行的处理。BMS过程被定义为在磁盘中执行的、不需要任何系统传送带宽的任何操作。在BMS过程中，磁盘的数据块不会从磁盘被读取并保存在操作系统的高速缓存中。BMS过程在磁盘空闲的时候工作。在示例配置中，当磁盘在例如大约500ms的时间内没有接收到任何读/写命令时，执行BMS。
一种示例BMS过程如下：磁盘以扇区为单位内部地读取数据，并且以较小的ECC(错误检查和纠正)容忍度检验每个扇区所存储的数据是否正确。例如，在磁盘的正常读写过程中，以100比特/扇区的ECC容忍度判断扇区所存储的数据是否正确，而在BMS过程中，以更小的ECC容忍度、例如80比特/扇区来判断数据的正确性。当检测到某个扇区所存储的数据不正确时，BMS过程可以以正常的ECC容忍度来修复该份数据，并且尝试将该数据重新写入原先的扇区。然后，BMS过程验证被重新写入的数据是否能够被正确地重新读取。如果无法被重新读取，该扇区则被记录为未修复扇区。如果能够被重新读取，该扇区则被记录为已修复扇区。如果某个扇区中的数据一开始就无法被读取，则BMS过程可以将该扇区记录为未修复扇区。BMS过程还可以将该扇区标识为需要重定位，并且当该扇区的下一个操作时写操作时，将待写入的数据重定位到其他扇区。
关于BMS的具体描述还可以参见，由T10，一个认证标准委员会INCITS(InterNational Committee for Information TechnologyStandards)的技术委员会公布的文档“Information technology-SCSIPrimary Commands-4”和“Information technology-SCSI BlockCommands-3”，它们的公开内容通过引用而整体并入本文中。
参照参见图2，其示出了根据本发明的实施例的用于磁盘数据管理的方法200的流程图。应理解的是，方法200中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。方法200还可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
在方法200的步骤S201，从磁盘获取BMS数据。该BMS数据根据该磁盘对BMS的执行而被记录
根据本发明的实施例，执行磁盘检测以确保数据的完整性是基于磁盘的BMS数据。在一个实施例中，在开始对磁盘进行磁盘检测之前，可以首先确定该磁盘是否支持BMS。举例而言，对BMS的能力的确定可以通过SCSI(小型计算机系统接口)命令，检验该磁盘是否支持BMS。
根据一个实施例，在磁盘执行BMS之前，可以配置用于BMS的参数。可配置的参数包括以下各项中的至少一项：BMS间隔时间和BMS执行前的最小空闲时间。BMS间隔时间可以指示两次BMS之间的时间间隔，例如可以是上一次BMS的执行的开始时间与下一次BMS的执行的结束时间之间的时间长度。BMS间隔时间可以根据对磁盘检测的需要而配置为例如数小时、数十小时或者数天。例如，对于磁盘的数据完整性要求较高、或者磁盘工作环境较为恶劣的磁盘，可以配置较小的BMS间隔时间。反之，可以配置较长的BMS间隔时间。BMS执行前的最小空闲时间可以指示在一次BMS的执行过程中，暂停BMS操作之后到重新开始BMS操作之前应当等待的最小空闲时间，例如数毫秒、数十毫秒、或者数秒等。因为BMS过程应当在磁盘空闲的时候工作，如果在执行BMS的过程中磁盘接收到正常的读、写或者其他命令，当前的BMS过程会被暂停。只有在完成磁盘的命令并且在最小空闲时间内都没有接收到其他命令，当前的BMS过程才会重新开始。要配置的BMS参数还可以包括其他参数，并且要配置的BMS间隔时间或最小空闲时间的大小还可以选择其他数值，本发明的范围在此方面不受限制。
根据另外的实施例，可以不必要在每个BMS的过程开始之前都配置上述参数，或者可以无需单独配置上述参数而是直接采用磁盘的默认值。
单个磁盘在执行BMS过程之后，会产生BMS数据，也被称为BMS日志数据或BMS日志页面。BMS数据是磁盘在执行BMS时记录的信息，包括与BMS过程有关的信息、在BMS过程中被修复的扇区的信息、未被修复的扇区的信息等。该BMS数据被记录在磁盘中。在本发明的实施例中，这些BMS数据可以用于对磁盘进行诊断，以便从磁盘中识别出坏扇区。
根据一些实施例，所获取的BMS数据可以包括BMS状态信息和BMS结果条目。BMS状态信息可以指示BMS的状态(例如，是否活跃)、已执行的BMS的数量、BMS进度(例如，BMS完成的百分比)、以及磁盘的累计上电时间(例如，在最后一次BMS的执行完成之后，记录的是完成的时间)等。从磁盘获取的BMS状态信息的示例页面格式在图3中被示出。BMS结果条目与BMS所记录的曾经发生过错误或者正存在错误的扇区相关联。在一个实施例中，每个BMS结果条目至少包括扇区的错误类型、错误发生时间、位置和修复状态(是否经由BMS过程或者其他修正操作而被修正)。从磁盘获取的BMS结果条目的示例页面格式在图4中被示出。在图4中，扇区的错误类型由图4的感应键(sense key)指示，可以包括已修复错误(recovered error)和介质错误(medium error)；扇区的错误发生时间由图4的磁盘的累计上电时间指示；扇区的位置由逻辑块寻址(LBA)指示；并且图4的重分配状态(reassign status)指示扇区的修复状态，例如是否被修正。
BMS结果条目的数量可以是一个或多个。在磁盘的数据完整性良好的情况下，也可能没有BMS结果条目。对于包括BMS状态信息和BMS结果条目在内的BMS数据的使用在下文中被详细描述。应当理解的是，BMS状态信息和BMS结果条目可以包括以上所列举的信息之外的内容，并且除了图3和4中示出的BMS状态信息和BMS结果条目的页面格式之外，还可以想到其他页面格式，本发明的实施例在此方面不受限制。
因为磁盘作为存储装置，可能不会主动报告BMS的执行是否完成，在一些实施例中，为了获取BMS数据，还可以从磁盘查询BMS状态信息以确定BMS的执行是否完成。例如，BMS状态信息中的BMS状态指示了BMS过程是否活跃，并且BMS进度指示BMS完成的百分比。如果通过查询BMS状态信息，获知BMS过程是活跃的且BMS完成的百分比不到百分之百，则可以确定当前的BMS过程正在进行。如果通过查询BMS状态信息，获知BMS过程不活跃且BMS完成的百分比不到百分之百，则可以确定当前的BMS过程被暂停。进一步地，如果通过查询BMS状态信息，获知BMS过程不活跃且BMS完成的百分比达到百分之百，则可以确定当前的BMS过程已完成。可以周期性地或者可以按照预设的其他时间间隔方式从磁盘查询BMS状态信息。
在一个实施例中，可以在确定BMS的执行已完成的情况下，从磁盘获取BMS数据，此时BMS数据可以包括完整的BMS过程所记录的信息。在另一个实施例中，可以在确定BMS完成的百分比达到预定阈值(例如，百分之五十)之后，从磁盘获取BMS数据。在另外的实施例中，还可以无需确定BMS的执行是否已完成，而是直接从磁盘获取BMS数据。在BMS的执行未完成的情况下所获取的BMS数据可能仅包括在这个时间点之前已执行的BMS所记录的信息。
继续参照图2，在步骤S202，基于该BMS数据，确定该磁盘中的坏扇区。
如前面所讨论的，BMS数据包含了在BMS的执行期间检测到的与数据错误有关的信息。因此，基于该BMS数据，可以确定该磁盘中的坏扇区。
在一些实施例中，由于磁盘可能已经执行多于一次的BMS过程，在步骤S201中获取的BMS数据中的BMS结果条目可能包含多次BMS过程所记录的BMS结果条目。然而，通常期望获取最后一次的BMS的执行所记录的BMS结果条目，因为这些条目反映了最新的磁盘状况。因此，需要从获取的BMS结果条目中标识出根据最后一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目。在一个实施例中，该标识可以包括：基于BMS状态信息确定最后一次BMS的执行时间期间；基于最后一次BMS的执行时间期间，从BMS结果条目中标识根据最后一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目。根据所标识的BMS结果条目，可以确定磁盘的坏扇区。
如以上所提及的，BMS状态信息可以包括磁盘的累计上电时间。该时间可以指示该BMS状态信息被获取的时间，并且在最后一次BMS的执行完成之后，该时间指示完成的时间。磁盘的累计上电时间可以例如以分钟为单位、以小时为单位、或者以天为单位等。根据与最后一次BMS有关的磁盘的累计上电时间和与前一次BMS有关的磁盘的累计上电时间，可以确定最后一次BMS的开始时间和结束时间，即执行时间期间。如果BMS状态信息是在最后一次BMS的执行未完成的时候被获取的，那么所确定的执行时间期间是前一次BMS的执行完成之后到该BMS状态信息被获取的时间之间时间段。
确定最后一次BMS的执行时间期间之后，由于每个BMS结果条目中包括扇区的错误发生时间(例如，在检测到错误时的磁盘的累计上电时间)，通过确定每个BMS结果条目所包括的扇区的错误发生时间是否落在最后一次BMS的执行时间期间内，可以标识出根据最后一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目。例如，假设最后一次BMS的执行时间期间被确定为磁盘的上电时间6000分钟至6120分钟。如果一个BMS结果条目所包括的扇区的错误发生时间(例如，图4的累计上电时间)是6010分钟，那么该时间落入在6000分钟至6120分钟的执行时间期间，因此该BMS结果条目可以被确定为在最后一次BMS的执行过程中被记录的。
应当知道，除了根据以上方式之外，还可以采用其他方式标识根据最后一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目。例如，可以根据辅助信息，例如预先配置的BMS的参数，确定最后一次BMS的执行时间期间，以便从多次BMS的执行所产生的BMS结果条目中标识出属于最后一次BMS的执行的条目。
根据本发明的一个实施例，根据所标识的BMS结果条目，确定磁盘的坏扇区进一步包括：从所标识的BMS结果条目中确定第一结果条目，第一结果条目包括指示介质错误的错误类型和指示扇区未被修正的修复状态；以及根据第一结果条目中所包括的位置确定磁盘的坏扇区。
在BMS执行期间中，当一个扇区被检测到数据有错误但是随后被BMS过程利用ECC修复出正确数据，该扇区的错误类型被BMS标记为已修复错误，而对于无法由BMS过程修复的错误被标记为介质错误。应当注意的是，除了介质错误和已修复错误之外，BMS结果条目中的错误类型还可以指示其他错误类型，例如硬件错误等。
当一个结果条目的错误类型指示介质错误时，并非必然将该结果条目所指示的扇区确定为坏扇区。因为除了BMS过程之外，扇区的错误数据还可以通过其他渠道被修正，例如，通过磁盘厂商指定的方式被修正。这些扇区是否已被修正可以通过BMS结果条目中的修复状态(例如，图4的重分配状态)来指示。对于那些已被修正的扇区，则可以无需在本过程中继续修复。因此，可以将包括错误类型为介质错误并且修复状态为未修正的BMS结果条目归类为第一结果条目。根据所标识的第一结果条目中所包括的位置可以确定磁盘的坏扇区。
应当知道，除了采用以上的方式将错误类型被BMS标记为介质错误且修复状态指示未修正的状态的BMS结果条目对应的扇区确定为坏扇区之外，还可以依据BMS结果条目中的其他信息确定坏扇区。在一个实施例中，可以仅根据BMS结果条目中的修复状态来确定坏扇区。在一个示例中，可以将修复状态为已修正的状态的BMS结果条目对应的扇区确定为坏扇区。在另外一个实施例中，还可以仅根据BMS结果条目中的错误类型来确定坏扇区。例如，可以将错误类型被BMS标记为已修复错误的BMS结果条目对应的扇区确定为坏扇区。因为这些扇区曾经发生过错误，虽然错误已被BMS过程或其他渠道修复，但是可能期望采用例如RAID冗余来进一步修复。又例如，还可以将错误类型被BMS标记为已修复错误和介质错误的BMS结果条目对应的扇区均确定为坏扇区。
根据本发明的一个实施例，还可以生成与所确定的坏扇区相关联的指示，用于通知数据存储系统或者系统的管理员该磁盘的坏扇区的数量、坏扇区的位置等。
在步骤S203，修复在所确定的坏扇区中存储的数据。
可以利用多种数据修复方法来修复坏扇区中的数据。在一个实施例中，在该磁盘属于RAID(独立磁盘冗余阵列)的情况下，可以根据RAID冗余，修复在所确定的坏扇区中存储的数据并且将所确定的坏扇区重定位到磁盘的其他可用扇区，从而实现对坏扇区中的数据的修复。
根据本发明的进一步的实施例，如果坏扇区的数量大于预定阈值，则可以生成与该磁盘有关的指示。因为过多的坏扇区可以指示该磁盘存在较为严重的问题，通过生成指示，RAID或者上层软件或者数据存储系统的管理员可以据此判断是否应当替换该磁盘。例如，可以根据RAID冗余，将该磁盘上的数据重定位到其他磁盘。
以上方法200的步骤S201-203完成了对单个磁盘的检测。如果需要进行磁盘检测的数据存储系统具有多个磁盘，对于每个磁盘，可以同时执行上述方法200。
在上述方法200中，无需从磁盘读取数据并分析所存储的数据，而是直接利用磁盘本身的BMS过程所记录的BMS数据，只占用了很少的系统资源并且花费很少的时间用于磁盘检测，并且另外也不会造成磁盘的不必要的磨损。由于不是通过从磁盘读取数据来进行磁盘检测，I/O端口的连接问题不会影响到磁盘检测结果。此外，对于具有多个磁盘的数据存储系统而言，可以对多个磁盘同时执行磁盘检测，磁盘检测的效率极大地提高。
从磁盘读取数据来实现磁盘检测的常规方法，相对于通过对BMS数据的分析来实现磁盘检测而言，可能能够实现更多的校验(例如，RAID级的CRC(循环冗余校验))，但是可以通过在本发明的磁盘检测方法中使用其他磁盘技术来弥补这些缺陷(例如，使用具有CRC能力的磁盘)。
通过分析BMS数据，除了能够修复坏扇区中的数据之外，还可以诊断磁盘的其他方面。由于BMS由磁盘自身执行，从磁盘被初次上电开始，可能已经执行多次BMS。通过利用这些BMS所记录的BMS数据，还可以更深入地分析BMS的情况。在本发明的一些实施例中，基于根据至少一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目，生成与该磁盘的健康状况有关的指示。在这些实施例中，可以考虑该磁盘从初次上电开始已执行的所有BMS，也可以考虑从最后一次BMS起的预定数量的BMS，或者可以从已执行的所有BMS中任意选定预定数量的BMS。
因为与每次BMS的执行相对应的BMS状态信息中记录了例如已执行的BMS的数量以及磁盘的累计上电时间，可以根据BMS状态信息从已执行的BMS中标识一次或多次BMS，并且确定根据所标识的BMS而被记录的BMS结果条目。例如，在最后一次BMS的执行完成之后，磁盘总共已执行10次BMS。如果期望考虑根据最后三次的BMS的执行而被记录的BMS结果条目，可以基于与已执行的BMS相对应的BMS状态信息中记录的“已执行的BMS的数量”，确定已执行的BMS的数量分别被记录为10、9和8的BMS状态信息。然后，按照BMS状态信息中的磁盘的累计上电时间的大小，确定最后三次的BMS的执行时间期间。最后，根据每次BMS的执行时间期间，从磁盘的全部BMS结果条目中，标识出根据这三次BMS的执行而被记录的BMS结果条目，这在以上已经被描述。
在一个示例中，可以统计BMS结果条目中指示已修复错误的错误类型的结果条目。因为当已修复错误的扇区数量较多时，说明该磁盘较容易产生错误且健康状态不良好，因此可以生成相应的指示，以使得RAID或者上层软件或者数据存储系统的管理员可以据此判断是否应当替换该磁盘。类似地，还可以统计错误类型为介质错误且修复状态为已修正的结果条目。该统计数据指示磁盘的扇区中发生介质错误(即，BMS过程无法修复的错误)且通过其他渠道被修复的扇区的数量。如果该数量较大，那么也可以生成相应的指示，以促进该磁盘被替换。
在另一个示例中，可以根据BMS结果条目统计某个扇区发生已修复错误或者介质错误(相应的修复状态为已修正或未修正)的数量。因为如果某个扇区频繁发生错误，即使它的错误可能在BMS过程中或者以其他方式被修复，但是仍然指示该扇区的健康状态不良好。因此，当所统计的数量大于预定阈值时，可以生成指示，以便由RAID或者上层软件或者管理员来判断对该扇区或该磁盘的处置。备选地，可以直接将该扇区重定位到磁盘的其他可用扇区。
在本发明的实施例中，BMS结果条目还可以包括已修复错误的扇区或者介质错误(相应的修复状态为已修正或未修正)的扇区的磁头(head)或磁柱(cylinder)的信息。在再一个示例中，基于根据至少一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目，可以统计某个磁头或磁柱被记录在BMS结果条目中的数量。如果所统计的数量较大，说明该磁头或磁柱可能是导致发生扇区的错误的原因。因此，可以将该磁头或磁柱标记为坏磁头或磁柱并生成相应的指示，以使得RAID或者上层软件或者管理员据此判断是否应当修正该磁头或磁柱、是否应当继续使用该磁盘或者替换该磁盘。
以上列出了基于根据至少一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目而生成与该磁盘的健康状况有关的指示的一些示例。应当知道，根据实际需要，还可以利用BMS结果条目和/或BMS状态信息，确定与磁盘相关的更多指示，本发明的实施例在此方面不受限制。
上文已经结合若干具体实施方式阐释了本发明的精神和原理。根据本发明的实施例，磁盘的BMS能力被用来实现磁盘检测。通过从磁盘获取根据BMS的执行而被记录的BMS数据，例如BMS状态信息和BMS结果条目，可以确定磁盘的坏扇区并且修复坏扇区中所存储的数据，达到前瞻性地检测磁盘坏扇区和检测磁盘失效的目的。由于BMS由磁盘自身执行且BMS数据根据该磁盘对BMS的执行而被记录，在完成磁盘检测的过程中，无需从磁盘读取和检验数据，这极大地减少了磁盘检测的资源消耗和时间成本、避免了因为对磁盘的读取而造成的额外磁盘磨损，并且磁盘检测的准确性得以提高，因为I/O端口的连接故障不会影响到对坏扇区的判断。
图5示出了根据本发明的实施例的用于磁盘数据管理的装置500的框图。如图5中所示，装置500包括获取单元501，被配置为从磁盘获取BMS数据。该装置还包括确定单元502，被配置为基于BMS数据，确定磁盘中的坏扇区；以及修复单元503，被配置为修复在所确定的坏扇区中存储的数据。
根据一个实施例，BMS数据根据磁盘对BMS的执行而被记录。
根据一个实施例，装置500进一步包括配置单元，被配置为在磁盘执行BMS之前，配置用于BMS的参数。该参数包括以下各项中的至少一项：BMS间隔时间和BMS执行前的最小空闲时间。
根据一个实施例，BMS数据包括BMS状态信息和BMS结果条目。确定单元502包括：执行时间确定单元，被配置为基于BMS状态信息确定最后一次BMS的执行时间期间；以及结果条目识别单元，被配置为基于执行时间期间，从BMS结果条目中标识根据最后一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目。确定单元502被配置为根据所标识的BMS结果条目，确定磁盘的坏扇区。
根据一个实施例，每个BMS结果条目至少包括扇区的错误类型、错误发生时间、位置和修复状态，错误类型至少包括已修复错误和介质错误。确定单元502进一步被配置为：从所标识的BMS结果条目中确定第一结果条目，第一结果条目包括指示介质错误的错误类型和指示扇区未被修正的修复状态；以及根据第一结果条目中所包括的位置确定磁盘的坏扇区。
根据一个实施例，装置500进一步包括查询单元，被配置为在获取BMS数据之前，从磁盘查询BMS状态信息，以确定BMS的执行是否完成。
根据一个实施例，修复单元503进一步被配置为：根据RAID冗余，修复在所确定的坏扇区中存储的数据并且将所确定的坏扇区重定位到磁盘的其他可用扇区。
根据一个实施例，装置500进一步包括指示生成单元，被配置为基于根据至少一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目，生成与磁盘的健康状况有关的指示。
应当注意，为清晰起见，图5中没有示出装置500所包括的可选单元或者子单元。上文所描述的所有特征和操作分别适用于装置500。而且，装置500中的单元或子单元的划分不是限制性的而是示例性的，旨在从逻辑上描述其主要功能或操作。一个单元的功能可以由多个单元来实现；反之，多个单元亦可由一个单元来实现。本发明的范围在此方面不受限制。
而且，装置500所包含的单元可以利用各种方式来实现，包括软件、硬件、固件或其任意组合。例如，在某些实施方式中，装置500可以利用软件和/或固件来实现。备选地或附加地，装置500可以部分地或者完全地基于硬件来实现。例如，装置500中的一个或多个单元可以实现为集成电路(IC)芯片、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SOC)、现场可编程门阵列(FPGA)，等等。本发明的范围在此方面不受限制。
本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言-诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言-诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络-包括局域网(LAN)或广域网(WAN)-连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (16)

1.一种用于磁盘数据管理的方法，包括：
从磁盘获取后台介质扫描BMS数据；
基于所述BMS数据，确定所述磁盘中的坏扇区；以及
修复在所确定的坏扇区中存储的数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述BMS数据根据所述磁盘对BMS的执行而被记录。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
在所述磁盘执行所述BMS之前，配置用于所述BMS的参数，
其中所述参数包括以下各项中的至少一项：BMS间隔时间和BMS执行前的最小空闲时间。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述BMS数据包括BMS状态信息和BMS结果条目，并且
其中基于所述BMS数据，确定所述磁盘中的坏扇区进一步包括：
基于所述BMS状态信息确定最后一次BMS的执行时间期间；
基于所述最后一次BMS的执行时间期间，从所述BMS结果条目中标识根据最后一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目；以及
根据所标识的BMS结果条目，确定所述磁盘的坏扇区。
5.根据权利要求4所述的方法，其中每个BMS结果条目至少包括扇区的错误类型、错误发生时间、位置和修复状态，所述错误类型至少包括已修复错误和介质错误；并且
其中根据所标识的BMS结果条目，确定所述磁盘的坏扇区进一步包括：
从所标识的BMS结果条目中确定第一结果条目，所述第一结果条目包括指示介质错误的错误类型和指示所述扇区未被修正的修复状态；以及
根据所述第一结果条目中所包括的位置确定所述磁盘的坏扇区。
6.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：
在获取所述BMS数据之前，从所述磁盘查询所述BMS状态信息，以确定所述BMS的执行是否完成。
7.根据权利要求1所述的方法，其中修复在所确定的坏扇区中存储的数据包括：
根据独立磁盘冗余阵列RAID冗余，修复在所确定的坏扇区中存储的数据并且将所确定的坏扇区重定位到所述磁盘的其他可用扇区。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，进一步包括：
基于根据至少一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目，生成与所述磁盘的健康状况有关的指示。
9.一种用于磁盘数据管理的装置，包括：
获取单元，被配置为从磁盘获取后台介质扫描BMS数据；
确定单元，被配置为基于所述BMS数据，确定所述磁盘中的坏扇区；以及
修复单元，被配置为修复在所确定的坏扇区中存储的数据。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述BMS数据根据所述磁盘对BMS的执行而被记录。
11.根据权利要求9所述的装置，进一步包括：
配置单元，被配置为在所述磁盘执行所述BMS之前，配置用于所述BMS的参数，
其中所述参数包括以下各项中的至少一项：BMS间隔时间和BMS执行前的最小空闲时间。
12.根据权利要求9所述的装置，其中所述BMS数据包括BMS状态信息和BMS结果条目，并且
其中所述确定单元包括：
执行时间确定单元，被配置为基于所述BMS状态信息确定最后一次BMS的执行时间期间；以及
结果条目识别单元，被配置为基于所述最后一次BMS的执行时间期间，从所述BMS结果条目中标识根据最后一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目；
其中所述确定单元被配置为根据所标识的BMS结果条目，确定所述磁盘的坏扇区。
13.根据权利要求12所述的装置，其中每个BMS结果条目至少包括扇区的错误类型、错误发生时间、位置和修复状态，所述错误类型至少包括已修复错误和介质错误；并且
其中所述确定单元进一步被配置为：
从所标识的BMS结果条目中确定第一结果条目，所述第一结果条目包括指示介质错误的错误类型和指示所述扇区未被修正的修复状态；以及
根据所述第一结果条目中所包括的位置确定所述磁盘的坏扇区。
14.根据权利要求12所述的装置，进一步包括：
查询单元，被配置为在获取所述BMS数据之前，从所述磁盘查询所述BMS状态信息，以确定所述BMS的执行是否完成。
15.根据权利要求9所述的装置，其中所述修复单元进一步被配置为：根据独立磁盘冗余阵列RAID冗余，修复在所确定的坏扇区中存储的数据并且将所确定的坏扇区重定位到所述磁盘的其他可用扇区。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的装置，进一步包括：
指示生成单元，被配置为基于根据至少一次BMS的执行而被记录的BMS结果条目，生成与所述磁盘的健康状况有关的指示。
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