CN108334280A - 一种raid5磁盘组快速重建方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种RAID5磁盘组快速重建方法和装置，技术方案为：使用2N个磁盘构建两个RAID5磁盘组并为每个RAID5磁盘组配置一个热备磁盘；将两个磁盘组的数据存储的2N个磁盘中，当有任何一个磁盘故障时，利用两个RAID5磁盘组的热备磁盘和剩余2N‑1个磁盘中的数据实现故障磁盘中数据的恢复。由于在数据恢复过程中可以使用两个热备磁盘对故障磁盘中的数据进行并行恢复，因此应用本发明可以显著加快RAID5的重建速度。

Description

一种RAID5磁盘组快速重建方法和装置
技术领域
本发明涉及存储技术领域，特别涉及一种RAID5磁盘组快速重建方法和装置。
背景技术
RAID5是RAID0和RAID1的结合体，可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比Mirror低而磁盘空间利用率则要比Mirror高。RAID5具有和RAID0相近似的数据读取速度，只是多了一个奇偶校验信息，写入数据的速度比对单个磁盘进行写入操作稍慢。同时由于多个数据对应一个奇偶校验信息，RAID5的磁盘空间利用率要比RAID1高，存储成本相对较低，是目前运用较多的一种存储解决方案。
参见图1，图1是现有技术RAID5的架构示意图，如图1所示，数据以块为单位分布到各个磁盘上，本发明中将构成一个RAID5的所有数据磁盘称为一个RAID5磁盘组。RAID5不对数据进行备份，而是把数据和与其相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上。当RAID5的一个磁盘损坏后，可以利用其他磁盘的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏磁盘的数据。
RAID5这种存储方式只允许有一块磁盘出现故障，出现故障后需要尽快更换磁盘。当更换故障磁盘后，在磁盘故障期间写入的数据会进行重新校验。如果一块磁盘故障未解决时又有其它磁盘故障，则无法恢复数据。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种RAID5磁盘组快速重建方法和装置，能够加快RAID5磁盘组重建速度，减少磁盘同时损坏的概率而导致数据无法恢复的情况。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种RAID5磁盘组快速重建方法，包括：
使用2N个磁盘构建两个RAID5磁盘组并为两个RAID5磁盘组分别配置一个热备磁盘，其中，第一RAID5磁盘组包括其中的N个磁盘，第二RAID5磁盘组包括剩余的N个磁盘；
针对所述2N个磁盘的每个条带上的2N个数据块，将其中的N个数据块归属于第一RAID5磁盘组，将剩余的N个数据块归属于第二RAID5磁盘组；
当所述2N个磁盘中任一磁盘故障时，将所述2N个磁盘的所有条带划分到第一条带组和第二条带组；利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘。
一种RAID5磁盘组快速重建装置，包括：构造单元、部署单元、重建单元；
所述构造单元，用于使用2N个磁盘构建两个RAID5磁盘组并为两个RAID5磁盘组分别配置一个热备磁盘，其中，第一RAID5磁盘组包括其中的N个磁盘，第二RAID5磁盘组包括剩余的N个磁盘；
部署单元，用于针对所述2N个磁盘的每个条带上的2N个数据块，将其中的N个数据块归属于第一RAID5磁盘组，将剩余的N个数据块归属于第二RAID5磁盘组；
重建单元，用于当所述2N个磁盘中任一磁盘故障时，将所述2N个磁盘的所有条带划分到第一条带组和第二条带组；利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘。
由上面的技术方案可知，本发明中，使用2N个磁盘构建两个RAID5磁盘组，并将两个磁盘组的数据存储的2N个磁盘中，当有任何一个磁盘故障时，利用两个RAID5磁盘组的热备磁盘和剩余2N-1个磁盘中的数据实现故障磁盘中数据的恢复。由于在数据恢复过程中可以使用两个热备磁盘对故障磁盘中的数据进行并行恢复，因此可以显著加快重建速度。
附图说明
图1是现有技术RAID5的架构示意图；
图2是本发明实施例RAID5磁盘组快速重建方法的流程图；
图3是本发明实施例RAID5磁盘组快速重建装置的结构示意图。
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RAID5磁盘组快速重建方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤201、使用2N个磁盘构建两个RAID5磁盘组并为两个RAID5磁盘组分别配置一个热备磁盘，其中，第一RAID5磁盘组包括前N个磁盘，第二RAID5磁盘组包括后N个磁盘。
以N等3为例，2N个磁盘即为6个磁盘，使用6个磁盘构建RAID5-A磁盘组和RAID5-B磁盘组，RAID5-A磁盘组合RAID-B磁盘组中均包括3个磁盘。
为了在磁盘故障时实现快速重建，需要为RAID5-A磁盘组配置一个热备磁盘DiskA、为RAID5-B磁盘组配置一个热备磁盘DiskB。
步骤202、针对所述2N个磁盘的每个条带上的2N个数据块，将其中的N个数据块归属于第一RAID5磁盘组，将剩余的N个数据块归属于第二RAID5磁盘组。
以上述使用6个磁盘构建RAID5-A磁盘组和RAID5-B磁盘组为例，6(2N＝2×3)个磁盘的条带上的数据块的一种可能分布情况如表一所示：
表一
在上述表一中，RAID5-A(x1,y1)表示一个数据块，该数据块是磁盘y1的第x1个条带上的数据块。RAID5-B(x2,y2)表示一个数据块，该数据块是磁盘y2的第x2个条带上的数据块。
从上表一可以看出，每个条带的6个数据块(每个磁盘在该条带中有一个数据块)中，3个数据块归属于RAID5-A磁盘组，也即此3个数据块用于存放RAID5-A磁盘组的数据；另3个数据块归属于RAID5-B磁盘组，也即此3个数据块存放RAID5-B磁盘组的数据。
上述表一中数据块的归属分布规律为：按照编号顺序，条带编号每增加1，其数据块归属分布与前一条带相比，数据块归属循环右移一块，例如，前一数据快归属分布是A1、A2、A3、B4、B5、B6，则本条带的数据块归属分布为B1、A2、A3、A4、B5、B6，下一条带的数据块归属分布为B1、B2、A3、A4、A5、B6，以此类推。
步骤203、当所述2N个磁盘中任一磁盘故障时，将所述2N个磁盘的所有条带划分到第一条带组和第二条带组；利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，同时还利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘。
本发明实施例中，确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，以及故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘之后，故障磁盘的数据实际上是分布在两个热备磁盘中的，此时，可以将两个热备磁盘中的数据合并到一个热备磁盘中，并用该合并了两个热备磁盘中数据的热备磁盘代替原来的故障磁盘工作，因此，还可以进一步执行以下操作：
将存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据拷贝到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，由第一RAID5磁盘组的热备磁盘替代故障磁盘工作；
或者，
将存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据拷贝到第二RAID5磁盘组的热备磁盘，由第二RAID5磁盘组的热备磁盘替代故障磁盘工作。
本发明实施例中，将所述2N个磁盘的所有条带划分到第一条带组和第二条带组的方法可以有多种，例如，假设有M个条带，可以将前M/2个条带划分到第一条带组，其余条带划分到第二条带组；又如：将所有奇数条带划分到第一条带组，所有偶数条带划分到第二条带组。
本发明实施例中，
利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘的具体方法如下：
针对第一条带组中的每个条带，如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第一RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第一RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据；如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第二RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第二RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据。
利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘的方法具体如下：
针对第二条带组中的每个条带，如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第一RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第一RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据；如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第二RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第二RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据。
以上述表一中的数据块归属分布为例，假设Diskx故障，则对于Diskx的第y个条带上的数据块的数据恢复，可以先按照以下规则找到与该数据块属于相同磁盘组的其它数据块：
规则1：x>＝y％2N时，其它N-1个数据块的确定方法：
若x-(y％2N)<N，则其它N-1个数据块为：block(y，y％2N)，....，block(y，(y％2N+N-1)％2N)。
若x-(y％2N)>＝N，则其它N-1个数据块为：block(y，(y％2N+N)％2N)，....，block(y，(y％2N+2N-1)％2N)。
规则2：x<y％2N时，其它N-1个数据块的确定方法：
若y％2N-x<＝N，则其它N-1个数据块为：block(y，y％2N+N)％2N)，…...，block(y，(y％2N+2N-1)％2N)。
若y％2N-x>N，则其它N-1个数据块为：block(y，y％2N)，......，block(y，(y％2N+N-1)％2N)。
以上对本发明实施例RAID5磁盘组快速重建方法进行了详细说明，本发明还提供了一种RAID5磁盘组快速重建装置，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RAID5磁盘组快速重建装置的结构示意图，如图3所示，该装置包括：构造单元301、部署单元302、重建单元303；其中，
构造单元301，用于使用2N个磁盘构建两个RAID5磁盘组并为两个RAID5磁盘组分别配置一个热备磁盘，其中，第一RAID5磁盘组包括前N个磁盘，第二RAID5磁盘组包括后N个磁盘；
部署单元302，用于针对所述2N个磁盘的每个条带上的2N个数据块，将其中的N个数据块归属于第一RAID5磁盘组，将剩余的N个数据块归属于第二RAID5磁盘组；
重建单元303，用于当所述2N个磁盘中任一磁盘故障时，将所述2N个磁盘的所有条带划分到第一条带组和第二条带组；利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘。
图3所示装置中，
所述重建单元303，确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，以及故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘之后，进一步用于：
将存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据拷贝到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，由第一RAID5磁盘组的热备磁盘替代故障磁盘工作；
或者，将存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据拷贝到第二RAID5磁盘组的热备磁盘，由第二RAID5磁盘组的热备磁盘替代故障磁盘工作。
图3所示装置中，
所述重建单元303，用于将所述2N个磁盘的所有条带划分到第一条带组和第二条带组的方法为：将所述2N个磁盘的奇数条带划分到第一条带组，偶数条带划分到第二条带组。
图3所示装置中，
所述重建单元303，利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘时，用于：
针对第一条带组中的每个条带，如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第一RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第一RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据；如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第二RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第二RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据；
所述重建单元303，利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘时，用于：
针对第二条带组中的每个条带，如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第一RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第一RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据；如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第二RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第二RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据。
采用本发明的技术方案，可以将RAID5的重建速度提高一倍。
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 (8)

1.一种RAID5磁盘组快速重建方法，其特征在于，该方法包括：
使用2N个磁盘构建两个RAID5磁盘组并为两个RAID5磁盘组分别配置一个热备磁盘，其中，第一RAID5磁盘组包括其中的N个磁盘，第二RAID5磁盘组包括剩余的N个磁盘；
针对所述2N个磁盘的每个条带上的2N个数据块，将其中的N个数据块归属于第一RAID5磁盘组，将剩余的N个数据块归属于第二RAID5磁盘组；
当所述2N个磁盘中任一磁盘故障时，将所述2N个磁盘的所有条带划分到第一条带组和第二条带组；利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，同时还利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，以及故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘之后，进一步包括：
将存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据拷贝到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，由第一RAID5磁盘组的热备磁盘替代故障磁盘工作；
或者，将存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据拷贝到第二RAID5磁盘组的热备磁盘，由第二RAID5磁盘组的热备磁盘替代故障磁盘工作。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
将所述2N个磁盘的所有条带划分到第一条带组和第二条带组的方法为：将所述2N个磁盘的奇数条带划分到第一条带组，偶数条带划分到第二条带组。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘的方法为：
针对第一条带组中的每个条带，如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第一RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第一RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据；如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第二RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第二RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据；
利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘的方法为：
针对第二条带组中的每个条带，如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第一RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第一RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据；如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第二RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第二RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据。
5.一种RAID5磁盘组快速重建装置，其特征在于，该装置包括：构造单元、部署单元、重建单元；
所述构造单元，用于使用2N个磁盘构建两个RAID5磁盘组并为两个RAID5磁盘组分别配置一个热备磁盘，其中，第一RAID5磁盘组包括其中的N个磁盘，第二RAID5磁盘组包括剩余的N个磁盘；
所述部署单元，用于针对所述2N个磁盘的每个条带上的2N个数据块，将其中的N个数据块归属于第一RAID5磁盘组，将剩余的N个数据块归属于第二RAID5磁盘组；
所述重建单元，用于当所述2N个磁盘中任一磁盘故障时，将所述2N个磁盘的所有条带划分到第一条带组和第二条带组；利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，同时还利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述重建单元，确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，以及故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘之后，进一步用于：
将存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据拷贝到第一RAID5磁盘组的热备磁盘，由第一RAID5磁盘组的热备磁盘替代故障磁盘工作；
或者，将存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据拷贝到第二RAID5磁盘组的热备磁盘，由第二RAID5磁盘组的热备磁盘替代故障磁盘工作。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述重建单元，用于将所述2N个磁盘的所有条带划分到第一条带组和第二条带组的方法为：将所述2N个磁盘的奇数条带划分到第一条带组，偶数条带划分到第二条带组。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述重建单元，利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第一条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第一条带组的数据块的数据并存储到第一RAID5磁盘组的热备磁盘时，用于：
针对第一条带组中的每个条带，如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第一RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第一RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据；如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第二RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第二RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据；
所述重建单元，利用未故障的2N-1个磁盘中的属于第二条带组的数据块的数据确定故障磁盘中属于第二条带组的数据块的数据并存储到第二RAID5磁盘组的热备磁盘时，用于：
针对第二条带组中的每个条带，如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第一RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第一RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据；如果故障磁盘中对应于该条带的数据块归属于第二RAID5磁盘组，则根据该条带中其它N-1个归属于第二RAID5磁盘组的数据块的数据确定故障磁盘中对应于该条带的数据块的数据。
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