CN108319427A - 一种支持快速重建的Raid10实现方法和装置 - Google Patents

一种支持快速重建的Raid10实现方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种支持快速重建的Raid10实现方法和装置,技术方案为:使用2N个磁盘构造Raid10,包括:将每个磁盘划分为包括m个数据块的第一存储区域和第二存储区域,前N个磁盘作为存放源数据的数据磁盘、后N个磁盘作为存放镜像数据的镜像磁盘;建立数据磁盘中每个所述数据块与镜像磁盘中每个所述数据块之间的镜像关系;当任一磁盘故障时,将该故障磁盘对应的镜像数据存储到与其属于同一类型的其它N‑1个磁盘的第二存储区域,并利用该其它N‑1磁盘的第二存储区域中存储的镜像数据执行该故障磁盘的重建。

Description

一种支持快速重建的Raid10实现方法和装置
技术领域
本发明涉及存储技术领域,特别涉及一种支持快速重建的Raid10实现方法和装置。
背景技术
Raid10是一个Raid1与Raid0的组合体,其利用奇偶校验实现条带集镜像,在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时,为每一块磁盘作磁盘镜像进行冗余。Raid1是一个冗余的备份阵列,而Raid0则负责数据的读写阵列。Raid10的优点是同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性。
参见图1,图1是现有技术Raid10的结构示意图,磁盘1和磁盘2组成一个Raid1,磁盘3和磁盘4又组成另外一个Raid1;这两个Raid1组成了一个新的Raid0,从而整体构成Raid10。如果写在磁盘1上的数据为1、3、5、7,则写在磁盘2中的数据为1、3、5、7,如果写在磁盘3中的数据为0、2、4、6,则写在磁盘4中的数据则为0、2、4、6,因此数据在这四个磁盘上组合成Raid10。
当Raid10中的某块磁盘出现故障时,需要做RAID10重建,随着磁盘容量越来越大,重建时间也越来越长,如果在重建过程中该磁盘的镜像磁盘故障,则会出现丢数据情况。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种支持快速重建的Raid10实现方法和装置,能够加快磁盘重建速度,避免因磁盘故障引起的数据丢失现象。
为了达到上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种支持快速重建的Raid10实现方法,包括:
使用2N个磁盘构造Raid10,包括:将每个磁盘划分为包括m个数据块的第一存储区域和第二存储区域,前N个磁盘作为存放源数据的数据磁盘、后N个磁盘作为存放镜像数据的镜像磁盘;建立数据磁盘中每个所述数据块与镜像磁盘中每个所述数据块之间的镜像关系;
当任一数据磁盘故障时,将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据存储到其它数据磁盘的第二存储区域,并利用其它数据磁盘的第二存储区域中存储的镜像数据执行该故障数据磁盘的重建;
当任一镜像磁盘故障时,将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据存储到其它镜像磁盘的第二存储区域,并利用其它镜像磁盘的第二存储区域中存储的源数据执行该故障镜像磁盘的重建。
一种支持快速重建的Raid10实现装置,包括:
构造单元,用于使用2N个磁盘构造Raid10,包括:将每个磁盘划分为包括m个数据块的第一存储区域和第二存储区域,前N个磁盘作为存放源数据的数据磁盘、后N个磁盘作为存放镜像数据的镜像磁盘;建立数据磁盘中每个所述数据块与镜像磁盘中每个所述数据块之间的镜像关系;
故障单元,用于检测数据磁盘和镜像磁盘是否故障;
重建单元,用于当任一数据磁盘故障时,将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据存储到其它数据磁盘的第二存储区域,并利用其它数据磁盘的第二存储区域中存储的镜像数据执行该故障数据磁盘的重建;用于当任一镜像磁盘故障时,将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据存储到其它镜像磁盘的第二存储区域,并利用其它镜像磁盘的第二存储区域中存储的源数据执行该故障镜像磁盘的重建。
由上面的技术方案可知,本发明中,使用2N个磁盘构造Raid10,每个磁盘划分为第一存储区域和第二存储区域,第一存储区域包括m个数据块,且前N个磁盘和后N个磁盘分别作为数据磁盘和镜像磁盘,建立数据磁盘和镜像磁盘之间的镜像关系;当有任一磁盘发生故障时,利用与其同一类型的其它N-1个磁盘的第二存储区域存储该故障磁盘中的数据,并利用该其它N-1个磁盘的第二存储区域存储的数据执行该故障磁盘的重建。本发明通过将磁盘的备份(镜像)数据存储到与其属于同一类型的磁盘的第二存储空间中,使得重建过程中可以并行迁移数据,能够加快磁盘重建速度,同时因为同时在Raid10中存储了两份备份数据,可以避免故障磁盘对应的镜像磁盘故障而导致故障磁盘重建过程中的数据丢失现象。
附图说明
图1是现有技术Raid10的结构示意图;
图2是本发明实施例支持快速重建的Raid10实现方法流程图;
图3是本发明实施例支持快速重建的Raid10实现装置的结构示意图。
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,下面结合附图并据实施例,对本发明的技术方案进行详细说明。
参见图2,图2是本发明实施例支持快速重建的Raid10实现方法流程图,如图2所示,该方法主要包括以下步骤:
步骤201、使用2N个磁盘构造Raid10。
本步骤的具体实现方法是:
将每个磁盘划分为第一存储区域(第一存储区域中包括m个数据块)和第二存储区域;
对2N个磁盘进行从0到2N-1进行编号,将前N个磁盘作为存放源数据的数据磁盘(从0到N-1编号),将后N个磁盘作为存放镜像数据的镜像磁盘(从N到2N-1编号);
建立数据磁盘中每个所述数据块与镜像磁盘中每个所述数据块之间的镜像关系。
本实施例中,建立数据磁盘中每个所述数据块与镜像磁盘中每个所述数据块之间的镜像关系的具体方法为:
建立数据磁盘中的数据块block(a,b)与镜像磁盘中的数据块block’(a’,b’)之间的镜像关系,a、b、a’、b’的关系用如下三个公式表示:
a’=N+(a+b%N)%N; (公式一)
b’=b; (公式二)
a=a’-N-b’%N; (公式三)
其中,a和a’表示磁盘编号,b和b’为数据块在其所属磁盘中的编号。
利用上述三个公式可得到如表一、表二所示的镜像关系(映射关系):
表一
表二
另外,假设各磁盘中第一存储区域的存储空间大小为size1,则第二存储空间的大小不能小于size2,其中size2=size1/(N-1)。
步骤202、检测到磁盘故障,故障磁盘是数据磁盘则执行步骤202,故障磁盘是镜像磁盘则执行步骤203。
步骤203、当任一数据磁盘故障时,将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据存储到其它数据磁盘的第二存储区域,并利用其它数据磁盘的第二存储区域中存储的镜像数据执行该故障数据磁盘的重建。
步骤204、当任一镜像磁盘故障时,将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据存储到其它镜像磁盘的第二存储区域,并利用其它镜像磁盘的第二存储区域中存储的源数据执行该故障镜像磁盘的重建。
本实施例中,
将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据存储到其它数据磁盘的第二存储区域的方法具体为:将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据平均分为N-1份,并按照第一预设顺序逐份复制到其它N-1个数据磁盘的第二存储区域;
将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据存储到其它镜像磁盘的第二存储区域的方法具体为:将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据平均分为N-1份,并按照第二预设顺序逐份复制到其它N-1个镜像磁盘的第二存储区域。
本实施例中,
利用其它数据磁盘的第二存储区域中存储的镜像数据执行该故障数据磁盘的重建的方法具体为:用新的数据磁盘替代该故障数据磁盘,并将存储在其它数据磁盘的第二存储区域中的镜像数据并行迁移到该新的数据磁盘;
利用其它镜像磁盘的第二存储区域中存储的源数据执行该故障镜像磁盘的重建的方法具体为:用新的镜像磁盘替代该故障镜像磁盘,并将存储在其它镜像磁盘的第二存储区域中的源数据并行迁移到该新的镜像磁盘。
以上对本发明支持快速重建的Raid10实现方法进行了详细说明,本发明还提供了一种支持快速重建的Raid10实现装置,以下结合图3进行详细说明。
参见图3,图3是本发明实施例支持快速重建的Raid10实现装置的结构示意图,如图3所示,该装置包括:
构造单元301,用于使用2N个磁盘构造Raid10,包括:将每个磁盘划分为包括m个数据块的第一存储区域和第二存储区域,前N个磁盘作为存放源数据的数据磁盘、后N个磁盘作为存放镜像数据的镜像磁盘;建立数据磁盘中每个所述数据块与镜像磁盘中每个所述数据块之间的镜像关系;
故障单元302,用于检测数据磁盘和镜像磁盘是否故障;
重建单元303,用于当任一数据磁盘故障时,将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据存储到其它数据磁盘的第二存储区域,并利用其它数据磁盘的第二存储区域中存储的镜像数据执行该故障数据磁盘的重建;用于当任一镜像磁盘故障时,将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据存储到其它镜像磁盘的第二存储区域,并利用其它镜像磁盘的第二存储区域中存储的源数据执行该故障镜像磁盘的重建。
图3所示装置中,
所述构造单元301,用于对前N个磁盘从0到N-1进行编号,对后N个磁盘从N到2N-1进行编号;
所述构造单元301,在建立数据磁盘中每个所述数据块与镜像磁盘中每个所述数据块之间的镜像关系时,用于:建立数据磁盘中的数据块block(a,b)与镜像磁盘中的数据块block’(a’,b’)之间的镜像关系,a、b、a’、b’的关系用如下公式表示:
a’=N+(a+b%N)%N;
b’=b;
a=a’-N-b’%N;
其中,a和a’表示磁盘编号,b和b’为数据块在其所属磁盘中的编号。
图3所示装置中,
每个磁盘的第二存储区域的存储空间不小于size2,其中,size2=size1/(N-1),size1为第一存储区域的存储空间大小。
图3所示装置中,
所述重建单元303,将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据存储到其它数据磁盘的第二存储区域时,用于:将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据平均分为N-1份,并按照第一预设顺序逐份复制到其它N-1个数据磁盘的第二存储区域;
所述重建单元303,将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据存储到其它镜像磁盘的第二存储区域时,用于:将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据平均分为N-1份,并按照第二预设顺序逐份复制到其它N-1个镜像磁盘的第二存储区域。
图3所示装置中,
所述重建单元303,利用其它数据磁盘的第二存储区域中存储的镜像数据执行该故障数据磁盘的重建时,用于:用新的数据磁盘替代该故障数据磁盘,并将存储在其它数据磁盘的第二存储区域中的镜像数据并行迁移到该新的数据磁盘;
所述重建单元303,利用其它镜像磁盘的第二存储区域中存储的源数据执行该故障镜像磁盘的重建时,用于:用新的镜像磁盘替代该故障镜像磁盘,并将存储在其它镜像磁盘的第二存储区域中的源数据并行迁移到该新的镜像磁盘。
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,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种支持快速重建的Raid10实现方法,其特征在于,该方法包括:
使用2N个磁盘构造Raid10,包括:将每个磁盘划分为包括m个数据块的第一存储区域和第二存储区域,前N个磁盘作为存放源数据的数据磁盘、后N个磁盘作为存放镜像数据的镜像磁盘;建立数据磁盘中每个所述数据块与镜像磁盘中每个所述数据块之间的镜像关系;
当任一数据磁盘故障时,将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据存储到其它数据磁盘的第二存储区域,并利用其它数据磁盘的第二存储区域中存储的镜像数据执行该故障数据磁盘的重建;
当任一镜像磁盘故障时,将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据存储到其它镜像磁盘的第二存储区域,并利用其它镜像磁盘的第二存储区域中存储的源数据执行该故障镜像磁盘的重建。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,
对前N个磁盘从0到N-1进行编号,对后N个磁盘从N到2N-1进行编号;
建立数据磁盘中每个所述数据块与镜像磁盘中每个所述数据块之间的镜像关系的方法为:建立数据磁盘中的数据块block(a,b)与镜像磁盘中的数据块block’(a’,b’)之间的镜像关系,a、b、a’、b’的关系用如下公式表示:
a’=N+(a+b%N)%N;
b’=b;
a=a’-N-b’%N;
其中,a和a’表示磁盘编号,b和b’为数据块在其所属磁盘中的编号。
3.根据权利要求1所述方法,其特征在于,
每个磁盘的第二存储区域的存储空间不小于size2,其中,size2=size1/(N-1),size1为第一存储区域的存储空间。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,
将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据存储到其它数据磁盘的第二存储区域的方法为:将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据平均分为N-1份,并按照第一预设顺序逐份复制到其它N-1个数据磁盘的第二存储区域;
将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据存储到其它镜像磁盘的第二存储区域的方法为:将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据平均分为N-1份,并按照第二预设顺序逐份复制到其它N-1个镜像磁盘的第二存储区域。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,
利用其它数据磁盘的第二存储区域中存储的镜像数据执行该故障数据磁盘的重建的方法为:用新的数据磁盘替代该故障数据磁盘,并将存储在其它数据磁盘的第二存储区域中的镜像数据并行迁移到该新的数据磁盘;
利用其它镜像磁盘的第二存储区域中存储的源数据执行该故障镜像磁盘的重建的方法为:用新的镜像磁盘替代该故障镜像磁盘,并将存储在其它镜像磁盘的第二存储区域中的源数据并行迁移到该新的镜像磁盘。
6.一种支持快速重建的Raid10实现装置,其特征在于,该装置包括:
构造单元,用于使用2N个磁盘构造Raid10,包括:将每个磁盘划分为包括m个数据块的第一存储区域和第二存储区域,前N个磁盘作为存放源数据的数据磁盘、后N个磁盘作为存放镜像数据的镜像磁盘;建立数据磁盘中每个所述数据块与镜像磁盘中每个所述数据块之间的镜像关系;
故障单元,用于检测数据磁盘和镜像磁盘是否故障;
重建单元,用于当任一数据磁盘故障时,将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据存储到其它数据磁盘的第二存储区域,并利用其它数据磁盘的第二存储区域中存储的镜像数据执行该故障数据磁盘的重建;用于当任一镜像磁盘故障时,将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据存储到其它镜像磁盘的第二存储区域,并利用其它镜像磁盘的第二存储区域中存储的源数据执行该故障镜像磁盘的重建。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,
所述构造单元,用于对前N个磁盘从0到N-1进行编号,对后N个磁盘从N到2N-1进行编号;
所述构造单元,在建立数据磁盘中每个所述数据块与镜像磁盘中每个所述数据块之间的镜像关系时,用于:建立数据磁盘中的数据块block(a,b)与镜像磁盘中的数据块block’(a’,b’)之间的镜像关系,a、b、a’、b’的关系用如下公式表示:
a’=N+(a+b%N)%N;
b’=b;
a=a’-N-b’%N;
其中,a和a’表示磁盘编号,b和b’表示数据块在其所属磁盘中的编号。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,
每个磁盘的第二存储区域的存储空间不小于size2,其中,size2=size1/(N-1),size1为第一存储区域的存储空间。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,
所述重建单元,将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据存储到其它数据磁盘的第二存储区域时,用于:将该故障数据磁盘对应的在镜像磁盘中的镜像数据平均分为N-1份,并按照第一预设顺序逐份复制到其它N-1个数据磁盘的第二存储区域;
所述重建单元,将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据存储到其它镜像磁盘的第二存储区域时,用于:将该故障镜像磁盘对应的在数据磁盘中的源数据平均分为N-1份,并按照第二预设顺序逐份复制到其它N-1个镜像磁盘的第二存储区域。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,
所述重建单元,利用其它数据磁盘的第二存储区域中存储的镜像数据执行该故障数据磁盘的重建时,用于:用新的数据磁盘替代该故障数据磁盘,并将存储在其它数据磁盘的第二存储区域中的镜像数据并行迁移到该新的数据磁盘;
所述重建单元,利用其它镜像磁盘的第二存储区域中存储的源数据执行该故障镜像磁盘的重建时,用于:用新的镜像磁盘替代该故障镜像磁盘,并将存储在其它镜像磁盘的第二存储区域中的源数据并行迁移到该新的镜像磁盘。
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Applicant before: UIT Storage Technology (Shenzhen) Co., Ltd.

GR01 Patent grant
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