CN112015328A

CN112015328A - 第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法及装置

Info

Publication number: CN112015328A
Application number: CN201910464834.0A
Authority: CN
Inventors: 刘轩; 邱毓铭; 孙承华
Original assignee: Wuhan Hikvision Storage Technology Co ltd
Current assignee: Wuhan Hikvision Storage Technology Co ltd
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2020-12-01
Anticipated expiration: 2039-05-30
Also published as: CN112015328B

Abstract

本发明公开了一种第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法及装置。本发明实施例通过对待组成第5级独立磁盘冗余阵列的各目标磁盘进行擦除操作，基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列，使得在擦除后的各目标磁盘中指示擦除状态的特征值为第一指定值的目标磁盘数量N为偶数的情况下，不需要数据同步操作就能够达到同步状态，因此缩短了RAID5阵列的创建时间，提高了RAID5阵列的创建速度，实现了RAID5阵列的快速创建。

Description

第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法及装置

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法及装置。

背景技术

RAID5(Redundant Arrays of Independent Drives5，第5级独立磁盘冗余阵列)是一种存储性能、数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案，其磁盘空间利用率比较高，存储成本相对较低，是目前运用较多的一种解决方案。

RAID5阵列由多个磁盘组成。磁盘包括硬盘和软盘。例如，SSD(Solid StateDrives，固态硬盘)就是RAID5阵列常用的一种磁盘。

RAID5阵列需要进行数据同步后才能使用。相关技术中，RAID5阵列的创建过程是：先将几块磁盘组成RAID5阵列，然后对RAID5阵列中的磁盘进行数据同步，同步方式为：对于每一个校验块，系统后台从磁盘中读取用于计算校验块的校验值的数据，然后根据校验值计算规则对读取出的数据进行计算，得到校验值，再将校验值写入磁盘中的校验块。这种RAID5阵列的创建方式在同步过程中操作多，因此RAID5阵列的创建时间较长，速度慢。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供了一种第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法及装置。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法，所述方法包括：

对待组成第5级独立磁盘冗余阵列的各目标磁盘进行擦除操作；

基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种第5级独立磁盘冗余阵列的创建装置，所述装置包括：

擦除模块，用于对待组成第5级独立磁盘冗余阵列的各目标磁盘进行擦除操作；

生成模块，用于基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例，通过对待组成第5级独立磁盘冗余阵列的各目标磁盘进行擦除操作，基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列，使得在擦除后的各目标磁盘中指示擦除状态的特征值为第一指定值的目标磁盘数量N为偶数的情况下，不需要数据同步操作就能够达到同步状态，因此缩短了RAID5阵列的创建时间，提高了RAID5阵列的创建速度，实现了RAID5阵列的快速创建。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本发明的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为RAID5阵列的示例图。

图2为本发明实施例提供的第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法的流程示例图。

图3为本发明实施例提供的第5级独立磁盘冗余阵列的创建装置的流程示例图。

图4是本发明实施例提供的电子设备的一个硬件结构图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

一个RAID5阵列由多个磁盘组成。磁盘中划分为多个存储块，以存储块为单位存储数据。存储块根据存储的内容不同，分为校验块和数据块。校验块用于存储校验值，数据块用于存储数据。

在创建RAID5阵列时，需要使RAID5阵列达到数据同步状态。数据同步状态是指RAID5阵列的各个磁盘上校验块上的数据都等于计算出的校验值。每一个校验块上的校验值需要分别计算。对于每一个校验块，该校验块的校验值是根据校验值计算规则、利用RAID5阵列上相关的数据块上的数据计算出来的。

相关技术中，对于RAID5阵列的数据同步，采用的是根据校验值计算规则逐个计算每个校验块的校验值的方式。RAID5阵列的校验值计算规则是奇偶校验，即对于每一个校验块，读取与该校验块所在磁盘不同的其他磁盘上的数据，对读取的数据进行异或计算，得到校验值，再将校验值写入RAID5阵列中的该校验块中，此时，校验块中的数据即为校验值。

以图1为例进行说明。图1为RAID5阵列的示例图。图1中的RAID5阵列由磁盘1、磁盘2、磁盘3、磁盘4共4个磁盘组成。图1中的RAID5阵列的数据分布方式是向左非对称。图1中，P1、P2、P3……所在的存储块为校验块，P1、P2、P3……为校验块中的校验值，D1、D2、D3……所在的存储块为数据块，D1、D2、D3……为数据块中的数据。当要计算P1时，系统后台需要读取D1、D2、D3，然后根据P1＝D1⊕D2⊕D3，计算出P1的值，再将P1的值写入RAID5阵列中P1所在的校验块。其中，“⊕”为异或运算符。

可见，相关技术中，读数据操作的次数和计算校验值的计算量都与校验块的数量成正比，因此数据同步的时间较长，效率低。由于创建RAID5阵列需要进行数据同步，因此相关技术中创建RAID5阵列需要的时间较长，创建速度慢。

本发明实施例提供的第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法，旨在缩短RAID5阵列的创建时间，提高RAID5阵列的创建速度。

下面通过实施例，对本发明的第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法进行说明。

图2为本发明实施例提供的第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法的流程示例图。如图2所示，本实施例中，第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法可以包括：

S201，对待组成第5级独立磁盘冗余阵列的各目标磁盘进行擦除操作。

S202，基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列。

在步骤S201中，目标磁盘是组成RAID5阵列的磁盘。例如，图1所示RAID5阵列中，磁盘1、磁盘2、磁盘3、磁盘4为目标磁盘。

在一个例子中，目标磁盘可以是物理磁盘。

在另一个例子中，目标磁盘可以是通过软件方式配置的逻辑磁盘。

例如，可以将多个固态硬盘SSD通过软件方式配置为若干个逻辑磁盘，当需要创建RAID5阵列时，可以从这些逻辑磁盘中选择多个磁盘，组成RAID5阵列。

擦除erase操作是在生成RAID5阵列前执行的。例如，可以先确定用于生成RAID5阵列的全部磁盘，然后对这些磁盘进行擦除操作，在擦除操作执行完后，将擦除后的磁盘按照预设的排列顺序排列从而组成RAID5阵列。

擦除erase操作是针对整个磁盘进行的，速度很快。在进行擦除erase操作后，目标磁盘中各个存储块(包括数据块和校验块)中的数据值都等于该目标磁盘的指示擦除状态的特征值。

磁盘的指示擦除状态的特征值是在磁盘出厂时已经设置好的。磁盘的指示擦除状态的特征值或者是第一指定值，或者是第二指定值。

在一个示例中，第一指定值为0xFF，第二指定值为0。

对于每一磁盘，擦除后该磁盘上所有存储块(包括数据块和校验块)上的数据都等于该目标磁盘的指示擦除状态的特征值。

指示擦除状态的特征值为0xFF的磁盘，在被执行完擦除erase操作后，磁盘中所有存储块(包括数据块和校验块)中的数据值都是0xFF。指示擦除状态的特征值为0的磁盘，在被执行完擦除erase操作后，磁盘中所有存储块(包括数据块和校验块)中的数据值都是0。

例如，磁盘a的指示擦除状态的特征值是0xFF，则在对磁盘a进行擦除操作后，磁盘a上所有存储块上的数据都是0xFF。

例如，磁盘b的指示擦除状态的特征值是0，则在对磁盘b进行擦除操作后，磁盘b上所有存储块上的数据都是0。

在一个例子中，可以通过读取擦除后的磁盘中的数据来获知磁盘的指示擦除状态的特征值。

在一个示例性的实现过程中，步骤S202可以包括：

若擦除后的各目标磁盘中，指示擦除状态的特征值为第一指定值的目标磁盘数量N为偶数，直接使用擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列；

目标磁盘的指示擦除状态的特征值为第一指定值或第二指定值；对于每一目标磁盘，擦除后该目标磁盘上校验块上的数据值等于该目标磁盘的指示擦除状态的特征值。

本示例中，N是指示擦除状态的特征值为第一指定值的目标磁盘数量。例如，如果图1中磁盘1、磁盘2、磁盘3的指示擦除状态的特征值为0xFF，磁盘4的指示擦除状态的特征值为0，第一指定值为0xFF，则图1的RAID5阵列中指示擦除状态的特征值为第一指定值的目标磁盘数量N＝3。

本示例中，在N是偶数的情况下，对目标磁盘进行擦除操作后，直接使用擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列，就完成了RAID5阵列的创建。其中，直接使用擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列可以是，按照预设的排列顺序对目标磁盘进行排列。例如，当用磁盘1、磁盘2、磁盘3、磁盘4创建RAID5阵列时，在对磁盘1、磁盘2、磁盘3、磁盘4进行擦除操作后，直接按照预设的排列顺序对该4个磁盘进行排列，就生成了RAID5阵列。不管该4个磁盘在RAID5阵列在按照什么顺序排列，都不需要对磁盘作任何处理，就达到了数据同步状态。

举例说明N是偶数的情况。请参见图1。假设图1中，在擦除操作后，磁盘1和磁盘2的所有存储块中的数据值为0xFF，磁盘3和磁盘4的所有存储块中的数据值为0，则N＝2，N为偶数，擦除操作后，P1＝0，P2＝0，P3＝0xFF，图1中的RAID5阵列在擦除后已经是同步状态，不需要再执行同步操作。

我们根据RAID5阵列校验值计算规则验证一下。在擦除操作后，图1中，磁盘1和磁盘2的所有存储块中的数据值为0xFF，磁盘3和磁盘4的所有存储块中的数据值为0，则擦除操作后，P1＝0，P2＝0，P3＝0xFF。根据RAID5阵列校验值计算规则，图1中RAID5阵列的第一个校验块的校验值P1＝D1⊕D2⊕D3＝0xFF⊕0xFF⊕0＝0，第二个校验块的校验值P2＝D4⊕D5⊕D6＝0xFF⊕0xFF⊕0＝0，第三个校验块的校验值P3＝D7⊕D8⊕D9＝0xFF⊕0⊕0＝0xFF。可见，计算出的各个校验块的校验值与擦除操作后校验块中的数据值是一致的。因此RAID5阵列上的数据已经是同步状态，不需要再执行同步操作。

可见，本发明实施例，通过对待组成第5级独立磁盘冗余阵列的各目标磁盘进行擦除操作，基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列，使得在擦除后的各目标磁盘中指示擦除状态的特征值为第一指定值的目标磁盘数量N为偶数的情况下，不需要数据同步操作就能够达到同步状态，因此缩短了RAID5阵列的创建时间，提高了RAID5阵列的创建速度，实现了RAID5阵列的快速创建。

在一个示例性的实现过程中，步骤S202可以包括：

若擦除后的各目标磁盘中，指示擦除状态的特征值为第一指定值的目标磁盘数量N为奇数，根据已配置的第5级独立磁盘冗余阵列的数据分布方式确定各目标磁盘中的校验块，并调整各目标磁盘上校验块的数据值以使第5级独立磁盘冗余阵列中的数据同步；

使用调整校验值后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列；目标磁盘的指示擦除状态的特征值为第一指定值或第二指定值；对于每一目标磁盘，擦除后该目标磁盘上校验块上的数据值等于该目标磁盘的指示擦除状态的特征值。

其中，数据分布方式用于指示数据块和校验块在RAID5阵列中的各个磁盘如何分布。

数据分布方式可以是向左对称、向左非对称、向右对称或向右非对称等。数据分布方式可以根据输入的参数信息获得。在创建RAID5阵列时，会输入数据分布方式这个参数的具体参数值，该参数值指示了数据分布方式。例如，数据分布方式参数的参数值为0时，指示数据分布方式为向左非对称。

知道了RAID5阵列的数据分布方式，就可以获知各磁盘上的校验块的具体位置，从而确定各目标磁盘中的校验块。例如，请参见图1，当RAID5阵列中的总磁盘个数为4，从左到右依次为磁盘1、磁盘2、磁盘3、磁盘4，且数据分布方式为向左非对称，则磁盘4的第一个存储块为第一个校验块，磁盘3的第二个存储块为第二个校验块，磁盘2的第三个存储块为第三个校验块……。

本示例中，在N为奇数的情况下，直接调整各目标磁盘上校验块的数据值以使RAID5阵列中的数据同步，不需要执行校验值计算以及相关数据的读写操作，缩短了RAID5阵列的创建时间，提高了RAID5阵列的创建速度，实现了RAID5阵列的快速创建。

在一个示例性的实现过程中，调整各目标磁盘上校验块的数据值，包括：

针对每一目标磁盘，若该目标磁盘的指示擦除状态的特征值为第一指定值，则将该目标磁盘上校验块的数据值从第一指定值修改为第二指定值，若该目标磁盘的指示擦除状态的特征值为第二指定值，则将该目标磁盘上校验块的数据值从第二指定值修改为第一指定值。

举例说明N是奇数的情况。请参见图1。假设图1中，在擦除操作后，磁盘1、磁盘2和磁盘3的所有存储块中的数据值为0xFF，磁盘4的所有存储块中的数据值为0，则N＝3，N为奇数。擦除操作后，P1＝0，P2＝0xFF，P3＝0xFF。图1中的RAID5阵列数据分布方式为向左非对称，由此确定该RAID5阵列中磁盘4的第一个存储块为第一个校验块，磁盘3的第二个存储块为第二个校验块，磁盘2的第三个存储块为第三个校验块。找到校验值P1、P2、P3的位置后，直接将P1、P2、P3的值调整为与各自所在磁盘上指示擦除状态的特征值不同的值，即将P1调整为0xFF，将P2调整为0，将P3调整为0。如此，RAID5阵列中的数据达到了同步状态，不需要再执行读数据、计算校验值的操作，因此节省了时间。

我们根据RAID5阵列校验值计算规则验证一下。在擦除操作后，图1中，磁盘1、磁盘2和磁盘3的所有存储块中的数据值为0xFF，磁盘4的所有存储块中的数据值为0。擦除操作后，P1＝0，P2＝0xFF，P3＝0xFF。根据RAID5阵列校验值计算规则，图1中RAID5阵列的第一个校验块的校验值P1＝D1⊕D2⊕D3＝0xFF⊕0xFF⊕0xFF＝0xFF，第二个校验块的校验值P2＝D4⊕D5⊕D6＝0xFF⊕0xFF⊕0＝0，第三个校验块的校验值P3＝D7⊕D8⊕D9＝0xFF⊕0xFF⊕0＝0xFF。可见，计算出的各个校验块的校验值与擦除操作后校验块所在磁盘上的指示擦除状态的特征值刚好相反，即指示擦除状态的特征值为0xFF的磁盘上的校验值为0，指示擦除状态的特征值为0的磁盘上的校验值为0xFF。因此，在将各目标磁盘上校验块的数据值修改为与各目标磁盘的指示擦除状态的特征值相反的值后，RAID5阵列的数据就达到了同步状态，不需要读取数据和计算校验值的操作，因此节省了数据同步时间。

在一个例子中，在N为奇数时，各目标磁盘上校验块的校验值可以并行调整，即并行向各目标磁盘上校验块写入正确的校验值。本示例可以节省调整校验值的时间。

由上可见，无论N为奇数还是偶数，都不需要从RAID5阵列中读取数据，也不需要根据读取的数据进行校验值的计算操作，因此可以节省RAID5阵列的创建时间，提高了RAID5阵列的创建速度。

与上述的方法实施例相对应，本发明实施例还提供了相应的装置、设备及存储介质实施例。下面的装置、设备及存储介质的具体实施方式，可参见前述方法实施例的相关说明。

图3是本发明实施例提供的第5级独立磁盘冗余阵列的创建装置的功能方块图。如图3所示，本实施例中，第5级独立磁盘冗余阵列的创建装置可以包括：

擦除模块310，用于对待组成第5级独立磁盘冗余阵列的各目标磁盘进行擦除操作；

生成模块320，用于基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列。

在一个示例性的实现过程中，生成模块320具体用于：

在一个示例性的实现过程中，生成模块320在用于调整各目标磁盘上校验块的数据值时，具体用于：

在一个示例性的实现过程中，第一指定值为0xFF，第二指定值为0。

本发明实施例还提供了一种电子设备。图4是本发明实施例提供的电子设备的一个硬件结构图。如图4所示，电子设备包括：内部总线401，以及通过内部总线连接的存储器402，处理器403和外部接口404，其中，

所述处理器403，用于读取存储器402上的机器可读指令，并执行所述指令以实现如下操作：

基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列。

在一个示例性的实现过程中，基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列，包括：

在一个示例性的实现过程中，

基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列，包括：

在一个示例性的实现过程中，所述调整各目标磁盘上校验块的数据值，包括：

在一个示例性的实现过程中，，所述第一指定值为0xFF，第二指定值为0。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有若干计算机指令，所述计算机指令被执行时进行如下处理：

基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列。

在一个示例性的实现过程中，

在一个示例性的实现过程中，所述第一指定值为0xFF，第二指定值为0。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

上述对本发明特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里申请的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未申请的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

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

1.一种第5级独立磁盘冗余阵列的创建方法，其特征在于，所述方法包括：

基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于擦除后的各目标磁盘生成第5级独立磁盘冗余阵列，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调整各目标磁盘上校验块的数据值，包括：

5.根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，所述第一指定值为0xFF，第二指定值为0。

6.一种第5级独立磁盘冗余阵列的创建装置，其特征在于，所述装置包括：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述生成模块具体用于：

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述生成模块具体用于：

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述生成模块在用于调整各目标磁盘上校验块的数据值时，具体用于：

10.根据权利要求7至9所述的装置，其特征在于，所述第一指定值为0xFF，第二指定值为0。