CN106371947B - 一种用于raid的多故障盘数据恢复方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法及其系统，包括当RAID中的磁盘内出现故障数据块时，将出现故障数据块的磁盘标记为故障磁盘；将各个故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内；并将故障磁盘中未故障数据块内的数据拷贝至对应的热备磁盘内；确定数据恢复完毕后，踢除各个故障磁盘。本发明在RAID中故障磁盘数量超出上限后，不会导致RAID不可用，而是能够进行数据恢复，尽可能避免数据丢失，可靠性强。

Description

一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法及其系统

技术领域

本发明涉及故障数据恢复技术领域，特别是涉及一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法及其系统。

背景技术

RAID(Redundant Arrays of Independent Disks，磁盘阵列)，是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能的技术。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。同时RAID还提供不同程度的冗余能力(RAID0除外)，当阵列中的一块磁盘出现故障时，通过冗余数据，可以将故障磁盘中的数据恢复到热备磁盘上，从而保证了用户数据的完整性。

RAID根据冗余能力和性能，可划分为不同的等级。目前常用的有RAID0、RAID1、RAID10、RAID5、RAID6、RAID7等。

RAID的实现技术主要有两种，一种是镜像技术，镜像技术是当一块磁盘故障时，可以通过故障磁盘的镜像磁盘直接将数据拷贝到热备磁盘上，从而恢复了故障磁盘的技术，例如RAID1；一种是条带技术，条带技术是当一块磁盘故障时，使用校验数据，重新计算出故障磁盘上的数据恢复到热备磁盘上，从而恢复了故障磁盘的技术，例如RAID5、RAID6。

但是，无论哪种RAID，它们的冗余能力都是有限的。比如RAID5只能容忍1块磁盘故障，RAID6最多容忍两块盘故障，RAID1要根据镜像磁盘的数量而定。

当某种RAID的故障磁盘达到上限后，就处于一种非常危险的降级状态，如果再有磁盘故障，就会立即导致RAID不可用。以RAID5为例，当一个成员磁盘产生故障时会将该磁盘进行踢除，RAID会降级，从而进行重构。在重构的过程中如果再有一块磁盘产生故障就会导致RAID不可用，从而导致数据丢失，可靠性差。

因此，如何提供一种能够避免多故障磁盘时数据丢失的用于RAID的多故障盘数据恢复方法及其系统是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法及其系统，在RAID中故障磁盘数量超出上限后，不会导致RAID不可用，而是能够进行数据恢复，尽可能避免数据丢失，可靠性强。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法，包括：

当所述RAID中的磁盘内出现故障数据块时，将出现所述故障数据块的磁盘标记为故障磁盘；

将各个所述故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内；并将所述故障磁盘中未故障数据块内的数据拷贝至对应的所述热备磁盘内；

确定数据恢复完毕后，踢除各个所述故障磁盘。

优选地，还包括：

判断当前所述RAID中所述故障磁盘数量是否超出预设上限阈值，如果是，控制所述RAID进入IO暂停状态；

当确定踢除各个所述故障磁盘后，控制所述RAID恢复正常工作状态。

优选地，当所述RAID为条带类RAID，且所述RAID中各个条带上的所述故障数据块的数量未超出所述预设上限阈值时，所述将各个所述故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内的过程具体为：

针对每个所述故障数据块，根据除所述故障数据块自身所在的磁盘以外的磁盘中的数据进行重构计算操作，得到所述故障数据块的恢复数据；

将所述恢复数据存放至所述故障数据块对应的所述热备磁盘内。

优选地，所述条带类RAID包括RAID5、RAID6。

优选地，当所述RAID为镜像类RAID，且各个所述故障数据块对应的镜像数据块未发生故障时，所述将各个所述故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内的过程具体为：

将各个所述故障数据块对应的镜像数据块内的数据拷贝至对应的所述热备磁盘内。

优选地，所述镜像类RAID具体为RAID1。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种用于RAID的多故障盘数据恢复系统，包括：

标记模块，用于当所述RAID中的磁盘内出现故障数据块时，将出现所述故障数据块的磁盘标记为故障磁盘；

数据恢复模块，用于将各个所述故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内；并将所述故障磁盘中未故障数据块内的数据拷贝至对应的所述热备磁盘内；

踢盘模块，用于在确定数据恢复完毕后，踢除各个所述故障磁盘。

优选地，还包括：

判断模块，用于判断当前所述RAID中所述故障磁盘数量是否超出预设上限阈值，如果是，控制所述RAID进入IO暂停状态；当确定踢除各个所述故障磁盘后，控制所述RAID恢复正常工作状态。

优选地，所述RAID包括2个或2个以上所述热备磁盘。

本发明提供了一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法及其系统，当RAID中出现故障磁盘时，不立即进行踢盘操作，而是分别将各个故障数据块内的数据恢复至对应的热备磁盘，并将故障磁盘内的剩余数据拷贝至对应的热备磁盘内，等上述操作完成后，才将故障磁盘踢除。可见，本发明在RAID中故障磁盘数量超出上限后，并不会导致RAID不可用，而是能够进行数据恢复操作，尽可能避免数据丢失，可靠性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和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为本发明提供的一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法的过程的流程图；

图2为本发明提供的一种用于RAID5的实施例示意图；

图3为本发明提供的一种用于RAID1的实施例示意图；

图4为本发明提供的一种用于RAID的多故障盘数据恢复系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法及其系统，在RAID中故障磁盘数量超出上限后，不会导致RAID不可用，而是能够进行数据恢复，尽可能避免数据丢失，可靠性强。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法，参见图1所示，图1为本发明提供的一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法的过程的流程图；该系统包括：

步骤s101：当RAID中的磁盘内出现故障数据块时，将出现故障数据块的磁盘标记为故障磁盘；

即本发明不会立即将故障磁盘进行踢除操作，而是仅进行了标记。其中，这里的故障数据块大小为512字节，即一个扇区。当然，本发明对磁盘中出现的故障扇区的数量不作限定。

步骤s102：将各个故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内；并将故障磁盘中未故障数据块内的数据拷贝至对应的热备磁盘内；

步骤s103：确定数据恢复完毕后，踢除各个故障磁盘。

作为优选地，该方法还包括：

判断当前RAID中故障磁盘数量是否超出预设上限阈值，如果是，控制RAID进入IO暂停状态；当确定踢除各个故障磁盘后，控制RAID恢复正常工作状态。

需要注意的是，进行上述判断操作时，判断的是当前RAID内的故障磁盘数量，若部分故障磁盘在进行步骤s102中的数据恢复操作时，又有新的磁盘出现故障，当前RAID内的故障磁盘数量会增加，即磁盘上故障磁盘的标记会在数据恢复操作中一直存在，直至该磁盘被踢除。

另外，只要一有磁盘被标记为故障磁盘，即会立即进行步骤s102中的数据恢复操作。

可以理解的是，当RAID中故障磁盘数量超出预设上限阈值时，表明当前的RAID已经不适合继续工作，故控制其进入IO暂停状态，停止进行IO操作，然后进行故障数据的恢复，当恢复完成后，再控制RAID进入正常工作状态，能够尽可能避免RAID在出现过多故障的情况下继续工作而造成的错误操作的情况出现，提高了RAID的可靠性。

具体的，当RAID为条带类RAID，且RAID中各个条带上的故障数据块的数量未超出预设上限阈值时，将各个故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内的过程具体为：

针对每个故障数据块，根据除故障数据块自身所在的磁盘以外的磁盘中的数据进行重构计算操作，得到故障数据块的恢复数据；

将恢复数据存放至故障数据块对应的热备磁盘内。

其中，条带类RAID包括RAID5、RAID6。

可以理解的是，对于条带类RAID，若某个条带上的故障数据块的数量超出预设上限阈值，则无法再对该条带上的两个故障数据块进行重构计算操作，即此时无法对其进行数据恢复。例如，对于RAID5，其预设上限阈值为1，参见图2所示，图2为一种用于RAID5的实施例示意图。RAID5包括三块数据磁盘，图2中三个数据磁盘的D0构成一个条带(同理，三个D1、三个D2、三个D3也分别构成条带)，三个D0中包括两个数据块，一个校验块，当一个数据块故障时，另一个数据块与校验块可进行重构计算操作，若两个数据块均故障，则计算无法进行。对于RAID6，其校验块的个数为2，故每个条带内允许包含两个故障数据块，此时，在进行重构计算操作时，需要该条带内的2个校验块进行两个未知量的二次计算操作，得到两个故障数据块对应的恢复数据，若条带内的故障数据块多于两个的话，仅有的2个校验块无法进行三次操作，故会导致无法计算。可见，对于条带类RAID，这里的预设上限阈值等于其每个数据磁盘内校验块的个数。

参见图2所示，RAID5包括三块数据磁盘，分别是disk0,disk1,disk2,有两个热备磁盘S0，S1。当disk0的D0数据块(例如可以指扇区0到扇区511这512个扇区)变成故障数据块时，将disk0的状态标记为故障磁盘，同时记录下disk0为RAID5原来的第一块磁盘，通过disk1和disk2进行重构计算得到D0数据,并将该D0数据恢复到热备磁盘S0。在上述重构计算过程中，若磁盘disk1的D3数据块(例如可以指扇区1048576到扇区1049087这512个扇区)又变成故障数据块，此时RAID5变成IO暂停状态，RAID5将通过disk0和disk2重构计算出disk1中D3数据，并将该D3数据恢复到热备磁盘S1中。将disk0中其他没有产生故障的区域内的数据直接拷贝到S0内，以及将disk1中其他没有产生故障的区域内的数据直接拷贝到S1内。

其中，对于disk0中的D0进行重构计算时，具体为根据disk1和disk2中的D0数据块内的数据进行重构计算。同样的，对disk1中的D3进行重构计算时，具体为根据disk0和disk2中的D3数据块内的数据进行重构计算。

具体的，当RAID为镜像类RAID，且各个故障数据块对应的镜像数据块未发生故障时，将各个故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内的过程具体为：

将各个故障数据块对应的镜像数据块内的数据拷贝至对应的热备磁盘内。

其中，镜像类RAID具体为RAID1。参见图3所示，图3为本发明提供的一种用于RAID1的实施例示意图。RAID1包括两块数据磁盘，分别是disk0,disk1，以及两个热备磁盘S0，S1。其中，两个数据磁盘互为彼此的镜像磁盘。当disk0的D0数据块变成故障数据块时，将disk0的状态标记为故障磁盘，同时记录下disk0为RAID5原来的第一块磁盘，并根据镜像磁盘disk1的D0数据块内的数据，将数据恢复到热备磁盘S0内。当上述数据恢复过程中，若数据磁盘disk1中的D3数据块又变成故障数据块，此时RAID1变成IO暂停状态，RAID1将通过disk0中的D3数据块的数据，将数据恢复到热备磁盘S1中。

可以理解的是，若在上述过程中，一个故障数据块对应的镜像数据块也发生故障，则此时这两个数据块均无法再调用，故障数据块无法根据镜像数据块内的数据进行数据恢复，故该种情况下，这一对故障数据块内的数据无法恢复。

本发明提供了一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法，当RAID中出现故障磁盘时，不立即进行踢盘操作，而是分别将各个故障数据块内的数据恢复至对应的热备磁盘，并将故障磁盘内的剩余数据拷贝至对应的热备磁盘内，等上述操作完成后，才将故障磁盘踢除。可见，本发明在RAID中故障磁盘数量超出上限后，并不会导致RAID不可用，而是能够进行数据恢复操作，尽可能避免数据丢失，可靠性强。

本发明还提供了一种用于RAID的多故障盘数据恢复系统，参见图4所示，图4为本发明提供的一种用于RAID的多故障盘数据恢复系统的结构示意图。该系统包括：

标记模块11，用于当RAID中的磁盘内出现故障数据块时，将出现故障数据块的磁盘标记为故障磁盘；

数据恢复模块12，用于将各个故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内；并将故障磁盘中未故障数据块内的数据拷贝至对应的热备磁盘内；

踢盘模块13，用于确定数据恢复完毕后，踢除各个故障磁盘。

作为优选地，该系统还包括：

判断模块14，用于判断当前RAID中故障磁盘数量是否超出预设上限阈值，如果是，控制RAID进入IO暂停状态；当确定踢除各个故障磁盘后，控制RAID恢复正常工作状态。

作为优选地，RAID包括2个或2个以上热备磁盘。

可以理解的是，热备磁盘的数量可根据通常出现故障的磁盘数量以及RAID的体积限制而定，一般不少于2个，当然，本发明不限制热备磁盘的具体设置数量。

本发明提供了一种用于RAID的多故障盘数据恢复系统，当RAID中出现故障磁盘时，不立即进行踢盘操作，而是分别将各个故障数据块内的数据恢复至对应的热备磁盘，并将故障磁盘内的剩余数据拷贝至对应的热备磁盘内，等上述操作完成后，才将故障磁盘踢除。可见，本发明在RAID中故障磁盘数量超出上限后，并不会导致RAID不可用，而是能够进行数据恢复操作，尽可能避免数据丢失，可靠性强。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种用于RAID的多故障盘数据恢复方法，其特征在于，包括：

当所述RAID中的磁盘内出现故障数据块时，将出现所述故障数据块的磁盘标记为故障磁盘；

将各个所述故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内；并将所述故障磁盘中未故障数据块内的数据拷贝至对应的所述热备磁盘内；

确定数据恢复完毕后，踢除各个所述故障磁盘；

所述方法还包括：

判断当前所述RAID中所述故障磁盘数量是否超出预设上限阈值，如果是，控制所述RAID进入IO暂停状态；

当确定踢除各个所述故障磁盘后，控制所述RAID恢复正常工作状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述RAID为条带类RAID，且所述RAID中各个条带上的所述故障数据块的数量未超出所述预设上限阈值时，所述将各个所述故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内的过程具体为：

针对每个所述故障数据块，根据除所述故障数据块自身所在的磁盘以外的磁盘中的数据进行重构计算操作，得到所述故障数据块的恢复数据；

将所述恢复数据存放至所述故障数据块对应的所述热备磁盘内。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述条带类RAID包括RAID5、RAID6。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述RAID为镜像类RAID，且各个所述故障数据块对应的镜像数据块未发生故障时，所述将各个所述故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内的过程具体为：

将各个所述故障数据块对应的镜像数据块内的数据拷贝至对应的所述热备磁盘内。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述镜像类RAID具体为RAID1。

6.一种用于RAID的多故障盘数据恢复系统，其特征在于，包括：

标记模块，用于当所述RAID中的磁盘内出现故障数据块时，将出现所述故障数据块的磁盘标记为故障磁盘；

数据恢复模块，用于将各个所述故障数据块内的数据分别恢复至对应的热备磁盘内；并将所述故障磁盘中未故障数据块内的数据拷贝至对应的所述热备磁盘内；

踢盘模块，用于在确定数据恢复完毕后，踢除各个所述故障磁盘；

判断模块，用于判断当前所述RAID中所述故障磁盘数量是否超出预设上限阈值，如果是，控制所述RAID进入IO暂停状态；当确定踢除各个所述故障磁盘后，控制所述RAID恢复正常工作状态。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述RAID包括2个或2个以上所述热备磁盘。