CN112463022A - 一种基于磁盘阵列的io处理方法、装置及介质 - Google Patents

一种基于磁盘阵列的io处理方法、装置及介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于磁盘阵列的IO处理方法、装置及介质，方法包括以下步骤：将对应多个磁盘的磁盘阵列分为多个块子IO；将多个块子IO组合为多个新的组合IO，并使每个组合IO对应一个磁盘；响应于各组合IO发出访问请求，对访问请求的返回结果进行合并处理。本发明的基于磁盘阵列的IO处理方法、装置及介质，提高了磁盘读写操作的速率，缩小了读写操作时延，且提高了磁盘带宽，有效提升了存储系统的性能。

Description

一种基于磁盘阵列的IO处理方法、装置及介质
技术领域
本发明涉及数据存储技术领域，尤其涉及一种基于磁盘阵列的IO处理方法、装置及介质。
背景技术
在云计算数据中心中，数据存储的性能是用户关心的核心问题。为了提高数据存储的性能和安全性，通常使用独立磁盘冗余阵列(RAID，Redundant Array of InexpensiveDisks)技术，其中，独立磁盘冗余阵列技术又简称为磁盘阵列。磁盘阵列是由很多块独立的磁盘，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；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。现有技术通常使用磁盘阵列技术把相同的数据存储在多个硬盘的不同的区域，利用数据校验提供容错功能，因而在多个磁盘上同时存储和读取数据。存储系统的RAID会将各磁盘分块strip划分，这导致对于大块IO的读写操作实际上都会转换成小块IO的读写操作，其中，大块IO的读写数据量大于小块IO的读写数据量。而对于存储的读写操作性能中，大块IO的性能要远远高于小块IO的性能；而且，如果出现故障等需要重试的操作，一般整个条带都需要进行重试，严重影响了性能。因此，实际上RAID操作的这种方式对于大块数据的IO性能具有极大的损失，严重影响了磁盘读写操作的时延和带宽。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于磁盘阵列的IO处理方法、装置及介质，用以解决现有技术中RAID技术影响磁盘性能的问题。
基于上述目的，本发明提供了一种基于磁盘阵列的IO处理方法，包括如下步骤：
将对应多个磁盘的磁盘阵列分为多个块子IO；
将多个块子IO组合为多个新的组合IO，并使每个组合IO对应一个磁盘；
响应于各组合IO发出访问请求，对访问请求的返回结果进行合并处理。
在一些实施例中，将对应多个磁盘的磁盘阵列分为多个块子IO包括：将磁盘阵列以条带的方式划分为多个条带子IO，并将每个条带子IO以磁盘块的方式分裂为多个块子IO。
在一些实施例中，每个条带子IO对应多个磁盘；每个块子IO对应各自的磁盘。
在一些实施例中，将多个块子IO组合为多个新的组合IO包括：将多个块子IO按照各自对应的磁盘分组，并根据磁盘位置排序，依次放入各磁盘对应的IO组合链表中，并在各自的IO组合链表中合并为组合IO。
在一些实施例中，将多个块子IO按照各自对应的磁盘分组包括：将每个块子IO的逻辑地址转换成各自对应的磁盘的物理地址。
在一些实施例中，方法还包括：建立组合IO和块子IO的映射表。
在一些实施例中，对访问请求的返回结果进行合并处理包括：根据映射表，将每个组合IO的返回结果作为其各个块子IO的返回结果；将各个块子IO的返回结果合并后作为对应的条带子IO的第一返回结果，若其中有块子IO的返回结果失败，则返回出错的块子IO的第一错误码；将各个第一返回结果合并后作为磁盘阵列的第二返回结果，若其中有所述第一返回结果失败，则返回出错的条带子IO的第二错误码。
在一些实施例中，对访问请求的返回结果进行合并处理还包括：若返回结果提示超时重试，直接对组合IO重新发起访问请求。
本发明的又一方面，还提供了一种基于磁盘阵列的IO处理装置，包括：
分块模块，配置用于将对应多个磁盘的磁盘阵列分为多个块子IO；
组合模块，配置用于将多个块子IO组合为多个新的组合IO，并使每个组合IO对应一个磁盘；
请求处理模块，配置用于响应于各组合IO发出访问请求，对访问请求的返回结果进行合并处理。
本发明的再一方面，还提供了一种基于磁盘阵列的IO处理存储介质，存储介质存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被执行时实现上述任意一项方法。
本发明具有以下有益技术效果：
1.通过将磁盘阵列分为多个块子IO，将多个块子IO组合为多个新的组合IO，使得组合IO的读写操作效率相对于块子IO的操作效率有了极大提高，有效降低了磁盘的操作次数，每个组合IO单独负责磁盘数据的访问请求，缩小了读写操作的时延，整体提升了磁盘带宽；
2.通过对各组合IO的访问请求的返回结果进行处理，提高了磁盘读写操作的准确率，有效提升了磁盘性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实施例。
图1为根据本发明提供的基于磁盘阵列的IO处理方法的实施例的示意图；
图2为根据本发明实施例提供的一磁盘阵列的条带空间分布示意图；
图3为根据图2的磁盘阵列分为多个块子IO的实施例的示意图；
图4为根据图3的多个块子IO组合为多个新的组合IO的实施例的示意图；
图5为根据图4的组合IO和块子IO的映射表的实施例的示意图；
图6为根据本发明提供的基于磁盘阵列的IO处理装置的实施例的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称的非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备固有的其他步骤或单元。
还需要说明的是，本发明中的块子IO、条带子IO以及组合IO等中的IO指可进行读写操作的扇区、或扇区分区、或扇区组合。
本发明实施例的第一个方面，提出了一种基于磁盘阵列的IO处理方法的实施例。图1示出的是本发明提供的基于磁盘阵列的IO处理方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
步骤S10、将对应多个磁盘的磁盘阵列分为多个块子IO；
步骤S20、将多个块子IO组合为多个新的组合IO，并使每个组合IO对应一个磁盘；
步骤S30、响应于各组合IO发出访问请求，对访问请求的返回结果进行合并处理。
图2示出的是根据本发明实施例提供的一磁盘阵列的条带空间分布示意图。如图2所示，该磁盘阵列对应多个磁盘，具体对应4个磁盘；此磁盘阵列包括多个条带子IO，具体包括4个条带；每个条带包括多个块子IO，具体包括4个块子IO。现有技术中磁盘阵列以块子IO的方式进行读写操作，磁盘性能低。
本发明实施例中，通过将磁盘阵列分为多个块子IO，将多个块子IO组合为多个新的组合IO，使得组合IO的读写操作效率相对于块子IO的操作效率有了极大提高，有效降低了磁盘的操作次数，每个组合IO单独负责磁盘数据的访问请求，缩小了读写操作的时延，提升了磁盘带宽；通过对各组合IO的访问请求的返回结果进行处理，提高了磁盘读写操作的准确率，有效提升了磁盘性能。
在一些实施例中，将对应多个磁盘的磁盘阵列分为多个块子IO包括：将磁盘阵列以条带的方式划分为多个条带子IO，并将每个条带子IO以磁盘块的方式分裂为多个块子IO。图3示出的是根据图2的磁盘阵列分为多个块子IO的实施例的示意图。如图3所示，该磁盘阵列先分裂成3个条带的条带子IO，然后条带1再分裂成1_D1、1_D2、1_D3以及校验块1_P这4个块子IO，条带2再分裂成2_D1、2_D2、2_D3以及校验块2_P这4个块子IO，条带3再分裂成3_D1、3_D2、3_D3以及校验块3_P这4个块子IO，这3个条带共分裂为12个块子IO。
在一些实施例中，每个条带子IO对应多个磁盘；每个块子IO对应各自的磁盘。如图3所示，条带1的1_D1、1_D2、1_D3以及校验块1_P这4个块子IO分别对应不同的磁盘，条带2和条带3也如此。
在一些实施例中，将多个块子IO组合为多个新的组合IO包括：将多个块子IO按照各自对应的磁盘分组，并根据磁盘位置排序，依次放入各磁盘对应的IO组合链表中，并在各自的IO组合链表中合并为组合IO。图4示出的是根据图3的多个块子IO组合为多个新的组合IO的实施例的示意图。如图4所示，条带1的1_D1、条带2的2_D1、条带3的3_D1对应相同的磁盘，则将三者分为一组，其他的组也如此，然后将这些组按磁盘的位置排序，接着放入各磁盘对应的IO组合链表中，图4所示的各个IO组合链表包括有头块(head)和尾块(tail)，头块和尾块用于为IO组合链表中的块子IO做顺序引导；所以，1_D1、2_D1、3_D1在它们的IO组合链表中便合并为一个组合IO。
在一些实施例中，将多个块子IO按照各自对应的磁盘分组包括：将每个块子IO的逻辑地址转换成各自对应的磁盘的物理地址。
在一些实施例中，基于磁盘阵列的IO处理方法还包括：建立组合IO和块子IO的映射表。图5示出的是根据图4的组合IO和块子IO的映射表的实施例的示意图。如图5所示，由于每个块子IO都有对应的组合IO，因此可建立组合IO和块子IO的映射表，便于确定组合IO和多个块子IO的对应关系。
在一些实施例中，对访问请求的返回结果进行合并处理包括：根据映射表，将每个组合IO的返回结果作为其各个块子IO的返回结果；将各个块子IO的返回结果合并后作为对应的条带子IO的第一返回结果，若其中有块子IO的返回结果失败，则返回出错的块子IO的第一错误码；将各个第一返回结果合并后作为磁盘阵列的第二返回结果，若其中有第一返回结果失败，则返回出错的条带子IO的第二错误码。本发明实施例通过此处理，可以有效提高磁盘读写操作的准确率。
在一些实施例中，对访问请求的返回结果进行合并处理还包括：若返回结果提示超时重试，直接对组合IO重新发起访问请求。现有技术中的磁盘阵列处理方式，如果出现故障等需要重试的操作，一般整个条带都需要进行重试，严重影响了性能；本发明实施例直接对组合IO重新发起访问请求，可提升存储系统的性能。
本发明实施例的第二个方面，还提供了一种基于磁盘阵列的IO处理装置。图2示出的是本发明提供的基于磁盘阵列的IO处理装置的实施例的示意图。一种基于磁盘阵列的IO处理装置包括：分块模块10，配置用于将对应多个磁盘的磁盘阵列分为多个块子IO；组合模块20，配置用于将多个块子IO组合为多个新的组合IO，并使每个组合IO对应一个磁盘；请求处理模块30，配置用于响应于各组合IO发出访问请求，对访问请求的返回结果进行合并处理。
本发明实施例的基于磁盘阵列的IO处理装置，提高了磁盘读写操作的速率，缩小了读写操作时延，且提高了磁盘带宽，有效提升了存储系统的性能。
本发明实施例的第三个方面，还提供了一种基于磁盘阵列的IO处理存储介质，存储介质存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被执行时实现上述任意一项实施例方法。
应当理解，在相互不冲突的情况下，以上针对根据本发明的基于磁盘阵列的IO处理方法阐述的所有实施方式、特征和优势同样地适用于根据本发明的基于磁盘阵列的IO处理装置和存储介质。也就是说，上面所述的应用于基于磁盘阵列的IO处理方法的所有实施例及其变化都可以直接移转应用于根据本发明的装置和存储介质，并直接结合于此。为了本公开的简洁起见，在此不再重复阐述。
最后需要说明的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。
结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于磁盘阵列的IO处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将对应多个磁盘的磁盘阵列分为多个块子IO；
将多个所述块子IO组合为多个新的组合IO，并使每个所述组合IO对应一个磁盘；
响应于各组合IO发出访问请求，对所述访问请求的返回结果进行合并处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将对应多个磁盘的磁盘阵列分为多个块子IO包括：
将磁盘阵列以条带的方式划分为多个条带子IO，并将每个所述条带子IO以磁盘块的方式分裂为多个块子IO。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个所述条带子IO对应多个磁盘；每个所述块子IO对应各自的磁盘。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将多个所述块子IO组合为多个新的组合IO包括：
将多个所述块子IO按照各自对应的磁盘分组，并根据磁盘位置排序，依次放入各磁盘对应的IO组合链表中，并在各自的IO组合链表中合并为所述组合IO。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将多个所述块子IO按照各自对应的磁盘分组包括：
将每个所述块子IO的逻辑地址转换成各自对应的磁盘的物理地址。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：建立所述组合IO和所述块子IO的映射表。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述访问请求的返回结果进行合并处理包括：
根据所述映射表，将每个所述组合IO的返回结果作为其各个所述块子IO的返回结果；
将各个所述块子IO的返回结果合并后作为对应的所述条带子IO的第一返回结果，若其中有所述块子IO的返回结果失败，则返回出错的所述块子IO的第一错误码；
将各个所述第一返回结果合并后作为所述磁盘阵列的第二返回结果，若其中有所述第一返回结果失败，则返回出错的所述条带子IO的第二错误码。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述访问请求的返回结果进行合并处理还包括：
若所述返回结果提示超时重试，直接对所述组合IO重新发起访问请求。
9.一种基于磁盘阵列的IO处理装置，其特征在于，包括：
分块模块，配置用于将对应多个磁盘的磁盘阵列分为多个块子IO；
组合模块，配置用于将多个所述块子IO组合为多个新的组合IO，并使每个所述组合IO对应一个磁盘；
请求处理模块，配置用于响应于各组合IO发出访问请求，对所述访问请求的返回结果进行合并处理。
10.一种基于磁盘阵列的IO处理存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被执行时实现如权利要求1-8中任意一项所述的方法。
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