CN107728943B - 一种延迟产生校验光盘的方法及其对应的数据恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种延迟产生校验光盘的方法及其对应的数据恢复方法，属于校验技术领域。延迟产生校验光盘的方法为仅仅当分配给所述数据盘中的数据已经存放在所述数据缓冲区，并创建与所述数据盘对应的数据盘镜像文件之后，对该组数据盘镜像文件进行块级分条，并逐条进行校验计算，产生与所述数据盘镜像文件相对应的校验盘镜像文件，最后把所述校验盘镜像文件一次性刻录到校验盘中。而对应的数据恢复方法是通过读取校验盘的数据，逐条进行恢复数据计算，得到块级分条，写入到镜像文件，镜像文件的大小达到光盘物理容量后，得到恢复镜像文件。本发明通过缓存数据进行缓冲，延迟生成校验盘，适应光盘一次写多次读的特性，能够提升数据盘的写性能。

Description

一种延迟产生校验光盘的方法及其对应的数据恢复方法

技术领域

本发明属于校验技术领域，更具体地，涉及一种延迟产生校验光盘的方法及其对应的数据恢复方法。

背景技术

由于光盘在长期保存和能耗方面的优势，大容量光盘库利用光盘存储介质来存储冷数据。大容量光盘库能够在单个机柜大小容纳上万张蓝光光盘，根据光盘库物理存放条件和光盘驱动器的数量，这些光盘被分为一系列具有固定光盘数量的光盘组，如图1所示。为了保证数据的可靠性，保证在局部数据失效，或者单个光盘不可读情况下，数据不丢失，需要在光盘组内部生成校验数据。传统独立冗余磁盘阵列(RAID)容错模式能够保证在磁盘间进行容错，考虑到磁盘允许原地更新，因此现有磁盘阵列使用及时产生校验机制，在数据更新时按照映射和校验规则产生校验值，并进行原地更新。不同于磁盘，光盘只允许一次刻录，其后不能进行修改，因此不能使用传统标准磁盘阵列(RAID)技术来实现光盘间的数据冗余目标。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向大容量光盘库在光盘组内延迟产生校验光盘的方法和数据恢复方法，其目的在于通过缓存数据进行缓冲，延迟校验光盘的生成，由此适应光盘一次写多次读的特性，能够提升数据盘的写性能。

为了达到上述目的，一方面，本发明提供了一种延迟产生校验光盘的方法，用于光盘库的数据校验，所述光盘库包含数据缓存区、光盘组和光驱组；

所述数据缓冲区，用于缓存光盘数据，所述光盘数据包括数据盘镜像文件和校验盘镜像文件；

所述光盘组包括数据盘和校验盘，所述数据盘用于存储所述数据盘镜像文件，所述校验盘用于存储所述校验盘镜像文件；

所述光驱组，用于实现所述光盘组中光盘数据的刻录和读取；

其中，仅仅当分配给所述数据盘中的数据已经存放在所述数据缓冲区，并创建与所述数据盘对应的数据盘镜像文件之后，根据用户选定的校验策略和条带大小，对该组数据盘镜像文件进行块级分条，并逐条进行校验计算，产生一个或者多个与所述数据盘镜像文件相对应的校验盘镜像文件，最后把所述校验盘镜像文件一次性刻录到校验盘中。

进一步地，包括以下步骤：

1)将所需数据按照用户写入顺序依次放入所述数据缓冲区，然后分配到所述数据盘镜像文件之中，每个所述数据盘镜像文件分别对应刻录到物理光盘上的二进制数据集，其中每个所述数据盘镜像文件的大小均不大于物理光盘容量大小；

2)当一组所述数据盘镜像文件准备完毕，将已经准备好的所述数据盘镜像文件，从头开始分条对齐排列，每个所述数据盘镜像文件的相同分条间根据选定的校验策略产生一个或者多个校验分条，所述校验分条构成所述校验盘上的校验数据；

如果所述数据盘镜像文件小于所述数据盘容量，则把剩余容量填充为0或者1，继续按照上述规则产生校验分条，直到校验分条的大小能够填充满校验盘物理容量，得到所述校验盘镜像文件；

3)将与所述校验盘镜像文件等数量的所述校验盘放入所述光驱组，将缓冲区的校验盘镜像文件一次性刻录到对应的校验盘中。

进一步地，为光盘库中的不同组光盘选择不同光盘校验策略和光盘内冗余条带的大小；其中，

所述校验策略，是指光盘之间的数据冗余方法，包括：容忍一个光盘丢失的镜像冗余冗余模式、块交叉奇偶校验磁盘阵列冗余模式、块交叉分布奇偶校验磁盘阵列冗余模式、容忍双盘丢失的P+Q双校验磁盘阵列冗余模式，以及容忍更多盘丢失的纠删码冗余模式；

所述光盘内冗余条带，是指将连续的数据分割成相同大小的数据块，每段数据分别写入到数据缓冲区中不同的数据盘镜像文件中。

进一步地，当所述数据缓存区的容量不足以存放所有用户写入的数据时，将用户写入的数据直接刻录到所述数据盘中，在所述数据缓冲区仅存放根据校验策略计算得到校验盘镜像文件，在用户写入数据全部刻录到所述数据盘后，再将最终得到的校验盘镜像文件一次性写入所述校验盘中。

另一方面，本发明还提供了针对上述方法得到的大容量光盘的数据恢复方法，其特征在于，在校验数据允许的范围内，当某张或者某些光盘不可读或者丢失，或者某些光盘中的部分数据不可读时，通过读取所述光盘组中包括所述校验盘在内的其他光盘中的数据，根据用户选择的校验策略和条带大小，逐条进行恢复数据计算，得到块级分条，写入到一个或者多个镜像文件，镜像文件的大小达到光盘物理容量后，得到一个或者多个恢复镜像文件。

进一步地，该恢复方法包括如下步骤：

1)将待恢复数据对应的所述校验盘放入所述光驱组；

2)将所述校验盘中的数据读取到所述数据缓冲区中的镜像文件；

3)根据用户选定的校验策略和条带大小，对所述数据缓冲区中的镜像文件分条地进行数据恢复计算，将得到的块级分条写入一个或者多个镜像文件中，直到分条足以填充满光盘物理容量，得到一个或者多个恢复镜像文件。

与现有技术中的磁盘阵列RAID相比，本发明具有如下优点：

(1)在硬盘、SSD或者内存等高速存储设备上为光盘组中光盘建立数据缓冲区，从而加快用户数据导入速度。

(2)磁盘阵列技术在初始化时要指定校验策略，其后不能更改，每次写入数据都要进行校验计算。本发明是一种延迟产生校验光盘的方法，可以在数据盘镜像文件准备好之后，根据用户指定的校验策略和条带大小来一次性生成校验镜像文件，刻录到光盘组光盘中。

(3)磁盘阵列技术适用于磁盘，每次更新数据都要重新计算校验数据。本发明针对光盘一次写特性，缓冲区中校验数据全部生成再一次性写入光盘。

(4)正常情况下，刻录后的光盘组中数据盘数据的读取不依赖于校验盘；仅当数据盘数据不可读或者丢失，才需要读取校验盘和同组其他数据盘恢复不可读或者丢失数据。

附图说明

图1为现有光盘库数据从数据缓冲区到光盘组过程示意图；

图2为本发明第一实施例提供的延迟产生校验光盘的流程示意图；

图3为本发明第二实施例提供的分条校验示意图；

图4为本发明第三实施例提供的数据恢复方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的目的在于提供一种面向大容量光盘库在光盘组内延迟产生校验光盘的方法和数据恢复方法，适应光盘一次写多次读特性，能够提升数据盘的写性能，并提供可选的校验策略和条带大小。本发明的光盘库包括数据缓冲区、光驱组、光盘组和机械取盘装置。

所述延迟产生校验光盘的方法，是指仅仅当分配给光盘组数据盘中的数据已经存放在数据缓冲区，并创建与光盘对应的光盘镜像文件。根据用户选定的校验策略和条带大小，对该组光盘镜像进行块级分条，逐条进行校验计算，产生一个或者多个校验盘镜像文件，最后把校验盘镜像文件一次性刻录到校验盘中。

所述校验策略，是指光盘之间的数据冗余方法，包含但不仅限于容忍一个光盘丢失的镜像冗余(RAID0)冗余模式，块交叉奇偶校验磁盘阵列(RAID4)冗余模式，块交叉分布奇偶校验磁盘阵列(RAID5)冗余模式，容忍双盘丢失的P+Q双校验磁盘阵列(RAID6)冗余模式，以及容忍更多盘丢失的纠删码冗余模式。

所述的数据恢复方法，是指在校验数据容忍的范围内，某张或者某些光盘不可读或者丢失；或者某些光盘中的部分数据不可读时，通过读取光盘组中其他光盘的数据，包含校验盘，根据用户选择的校验策略和条带大小，逐条进行恢复数据计算，得到块级分条写入到一个或者多个恢复镜像文件，镜像文件达到光盘物理容量，得到一个或者多个恢复镜像文件。

所述数据缓冲区，缓存用户写入数据和校验数据，即数据盘镜像文件和校验盘镜像文件。

所述光驱组，包含一系列光盘驱动器，用于实现光盘组中光盘数据的刻录和读取。

所述光盘组，包含特定数量的光盘，用于大量数据的存储。光盘组中包含两类光盘，M张数据盘和N张校验盘。数据盘存储缓冲区数据盘镜像文件，校验盘存储校验算法生成的校验盘镜像文件。

所述机械取盘装置，通过机械臂实现光盘组中光盘的物理装入和退出光驱。

按照本发明的另一方面，还提供了面向大容量光盘库在光盘组内延迟产生校验光盘的方法，包括如下步骤：

1)数据文件按照用户写入顺序依次放入数据缓冲区，这些文件按照用户要求自动分配到逻辑数据盘镜像文件之中，每个镜像文件对应刻录到物理光盘上的二进制数据集，其中镜像文件大小小于或者等于物理光盘大小。

2)当一组数据盘镜像文件准备好，触发产生校验数据流程，根据用户指定的校验策略，生成一个或者多个校验盘镜像文件。具体校验流程包括把已经准备好的上述数据盘镜像文件，从头开始分条对齐排列，每个镜像文件相同分条间根据校验策略产生一个或者多个校验分条，这些校验分条构成校验盘上的校验数据。如果镜像文件小于光盘大小，则把不足地方填充为0或者1，继续按照上述规则产生校验分条，直到校验分条填充满光盘物理容量，从而产生校验盘镜像文件。

3)刻录流程向机械臂发送命令，将光盘组中光盘放入光驱组。利用多个光驱并行地将缓冲区镜像文件刻录到对应光盘中。

4)刻录结束后，机械臂将光盘放回光盘组。

根据本发明的另一方面，还提供数据恢复方法，包括如下步骤：

1)机械臂将光盘组中光盘放入光驱组。

2)光驱组并行读取光盘数据到数据缓冲区镜像文件。

3)在校验数据容忍范围内，通过读取光盘组中其他光盘的镜像文件，包括校验盘镜像文件，对镜像文件分条地进行数据恢复计算，得到的块级分条写入一个或者多个恢复镜像文件中，直到分条填充满光盘物理容量，得到一个或者多个恢复光盘镜像文件，镜像文件包含要恢复光盘数据；

4)机械臂将光驱组光盘放回对应光盘组。

下面，结合几个具体实例对本发明的上述方法进行详细说明。

【实施例一】

图2为本发明实施例提供的延迟产生校验光盘方法的流程图，所述方法包括：

步骤1，数据文件按照用户写入顺序依次放入数据缓冲区。这些文件按照用户要求自动分配到逻辑数据盘镜像文件之中，每个镜像文件对应刻录到物理光盘上的二进制数据集，其中镜像文件大小小于或者等于物理光盘大小。本实施例中光盘组包含12张光盘，每张光盘25GB。本实施例选用奇偶校验方式，数据缓冲区中创建11个数据盘镜像文件和1个校验盘镜像文件，每个文件25GB。用户写入的数据文件按照64KB的条带大小，依次写入数据盘镜像文件。

步骤2，当一组数据盘镜像文件准备好，执行步骤3。

步骤3，根据用户选定的校验策略和条带大小，产生一个或者多个校验盘镜像文件。在已经准备好的数据盘镜像文件，从头开始分条对其排列。每个镜像文件相同分条间进行奇偶校验的异或运算，产生校验分条，这些校验分条写入到校验盘镜像文件。如果数据盘镜像文件小于25GB，则把不足的地方填充为0。

步骤4，机械臂将光盘组中光盘放到光驱，一次将镜像文件写入光盘。利用多个光驱并行地将缓冲区镜像文件刻录到多张光盘。本实施例中光驱组中共12个光驱驱动器，并发的将12个镜像文件刻录到12张光盘中。

步骤5，机械臂将光驱组光盘放回光盘组。程序向机械装置发送放回命令，光驱组弹出光驱，机械臂将光盘依次放回光盘组。

【实施例二】

图3中给出了本实施例下分条校验的示意图。对于有(M+N)张光盘的光盘组，按照用户选定的校验策略，可以分成两种类型光盘，即M张数据盘和N张校验盘。比如对于含有12张光盘的光盘组，单个光盘容量为25GB，选择奇偶校验的方式，前面11张光盘是数据盘，最后一张是校验盘。根据图3所示，在数据缓冲区建立12个镜像文件，前面11个是数据盘镜像文件，最后一个是校验盘镜像文件。镜像条带按照用户指定的条带大小对齐，第0个条带存储文件的元数据信息，元数据存储数据或者文件的存储位置信息。后面按照用户指定的条带大小来保存文件，首先将数据按照用户写入顺序依次写入条带1中数据盘镜像文件0，数据镜像文件1，数据镜像文件2，直到数据镜像文件11。本条带写满后写入下一条带，直到镜像文件大小达到光盘物理容量。本实施例中光盘物理容量为25GB。当所有的数据盘镜像文件准备好，触发校验流程。按照条带大小，依次计算本条带的校验数据，写入校验盘镜像文件。本实施例采用奇偶校验方式，将本条带11个数据盘镜像文件数据区，进行异或计算，得到校验条带写入校验盘镜像文件直到校验盘镜像文件达到25GB。

【实施例三】

图4为本发明实施例提供的数据恢复方法的流程图，所述方法包括以下具体步骤：

步骤1，机械臂将光盘组中光盘放入光驱组。本实施例中光盘组中12张光盘，假设第一张光盘数据部分不可读。校验策略采用奇偶校验，将剩余的10张数据盘和1张校验盘放入光驱组。

步骤2，并行地将光驱组中数据读入到数据缓冲区中。并行地将10张数据盘和1张校验盘数据读入数据缓冲区镜像文件中。

步骤3，在校验数据容忍的范围内，根据用户指定的校验策略和条带大小，来恢复丢失数据。采用奇偶校验方式，一张光盘数据不可读，可以进行数据恢复。将步骤2中读入数据缓冲区的镜像文件，这里条带大小为64KB。以64KB为单位进行异或运算，得到的条带写入恢复镜像文件，直到恢复镜像文件达到25GB。

步骤4，利用机械臂将光驱组中光盘放回光盘组。

上述实施例采用奇偶校验，故校验盘数量为N＝1，在其他实施例中(未图示)，当采用不同校验策略时，校验盘的数量也会相应变化，数据盘的数量也相应发生变化。例如，选择RAID1进行校验时，M＝N。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种延迟产生校验光盘的方法，用于光盘库的数据校验，其特征在于，所述光盘库包含数据缓冲区、光盘组和光驱组；

所述数据缓冲区，用于缓存光盘数据，所述光盘数据包括数据盘镜像文件和校验盘镜像文件；

所述光盘组包括数据盘和校验盘，所述数据盘用于存储所述数据盘镜像文件，所述校验盘用于存储所述校验盘镜像文件；

所述光驱组，用于实现所述光盘组中光盘数据的刻录和读取；

其中，仅仅当分配给所述数据盘中的数据已经存放在所述数据缓冲区，并创建与所述数据盘对应的数据盘镜像文件之后，根据用户选定的校验策略和条带大小，对该组数据盘镜像文件进行块级分条，并逐条进行校验计算，产生一个或者多个与所述数据盘镜像文件相对应的校验盘镜像文件，最后把所述校验盘镜像文件一次性刻录到校验盘中。

2.根据权利要求1所述的一种延迟产生校验光盘的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将所需数据按照用户写入顺序依次放入所述数据缓冲区，然后分配到所述数据盘镜像文件之中，每个所述数据盘镜像文件分别对应刻录到物理光盘上的二进制数据集，其中每个所述数据盘镜像文件的大小均不大于物理光盘容量大小；

2)当一组所述数据盘镜像文件准备完毕，将已经准备好的所述数据盘镜像文件，从头开始分条对齐排列，每个所述数据盘镜像文件的相同分条间根据选定的校验策略产生一个或者多个校验分条，所述校验分条构成所述校验盘上的校验数据；

如果所述数据盘镜像文件小于所述数据盘容量，则把剩余容量填充为0或者1，继续按照上述规则产生校验分条，直到校验分条的大小能够填充满校验盘物理容量，得到所述校验盘镜像文件；

3)将与所述校验盘镜像文件等数量的所述校验盘放入所述光驱组，将缓冲区的校验盘镜像文件一次性刻录到对应的校验盘中。

3.根据权利要求1或2所述的一种延迟产生校验光盘的方法，其特征在于，为光盘库中的不同组光盘选择不同光盘校验策略和光盘内冗余条带的大小；其中

所述校验策略，是指光盘之间的数据冗余方法，包括：容忍一个光盘丢失的镜像冗余冗余模式、块交叉奇偶校验磁盘阵列冗余模式、块交叉分布奇偶校验磁盘阵列冗余模式、容忍双盘丢失的P+Q双校验磁盘阵列冗余模式，以及容忍更多盘丢失的纠删码冗余模式；

所述光盘内冗余条带，是指将连续的数据分割成相同大小的数据块，每段数据分别写入到数据缓冲区中不同的数据盘镜像文件中。

4.根据权利要求1或2所述的一种延迟产生校验光盘的方法，其特征在于，当所述数据缓冲区的容量不足以存放所有用户写入的数据时，将用户写入的数据直接刻录到所述数据盘中，在所述数据缓冲区仅存放根据校验策略计算得到校验盘镜像文件，在用户写入数据全部刻录到所述数据盘后，再将最终得到的校验盘镜像文件一次性写入所述校验盘中。

5.一种针对权利要求1～4任意一项所述方法得到的大容量光盘的数据恢复方法，其特征在于，在校验数据允许的范围内，当某张或者某些光盘不可读或者丢失，或者某些光盘中的部分数据不可读时，通过读取所述光盘组中包括所述校验盘在内的其他光盘中的数据，根据用户选择的校验策略和条带大小，逐条进行恢复数据计算，得到块级分条，写入到一个或者多个镜像文件，镜像文件的大小达到光盘物理容量后，得到一个或者多个恢复镜像文件。

6.根据权利要求5所述的大容量光盘的数据恢复方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将待恢复数据对应的所述校验盘放入所述光驱组；

2)将所述校验盘中的数据读取到所述数据缓冲区中的镜像文件；

3)根据用户选定的校验策略和条带大小，对所述数据缓冲区中的镜像文件分条地进行数据恢复计算，将得到的块级分条写入一个或者多个镜像文件中，直到分条足以填充满光盘物理容量，得到一个或者多个恢复镜像文件。

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