CN116382582A - 一种raid重映射方法、系统、设备以及存储介质 - Google Patents

一种raid重映射方法、系统、设备以及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种RAID重映射方法，包括以下步骤：获取构成需要重映射的数据的每一个数据块在RAID磁盘阵列上的位置；根据每一个所述数据块在所述RAID磁盘阵列上的位置确定每一个数据块所在的磁盘；从每一个所述磁盘中分别读取相应的若干个所述数据块；按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中。本发明还公开了一种系统、计算机设备以及可读存储介质。本发明提出的方案通过计算出每个盘实际数据页大小，在按照条带对每个RAID盘数据进行读写时，根据每个RAID盘strip size中实际数据大小按照页表地址顺序进行读写。

Description

一种RAID重映射方法、系统、设备以及存储介质
技术领域
本发明涉及存储领域，具体涉及一种RAID重映射方法、系统、设备以及存储介质。
背景技术
随着计算机网络技术的快速发展，服务器已广泛应用于各种领域。但是其存储信息的硬盘由于读写速度慢，可靠性差，已成为提升系统性能的瓶颈。为此，RAID(磁盘阵列)技术应运而生。磁盘阵列是有很多块独立的磁盘组合成的一个容量巨大的磁盘组，因此读写速度成倍提高。目前根据实现原理不同，RAID发展了多个级别，通过对磁盘的不同组合可以达到减少错误和提高效率的目的。
在主机发送读写IO场景下，根据RAID重映射算法将数据按照条带进行垂直方向的聚合，极大提高了从磁盘读写数据的效率。当数据按照NVMe协议中prp寻址方式进行读写时，都是以数据页为单位进行处理。在实际场景中利用RAID重映射算法产生的每个盘实际数据页大小进行处理，与上述以数据页为单位进行处理的算法不同。如果按照盘实际数据页大小为单位进行数据读写时，不可避免会读取到指示下一个数据页的指针，实际操作中会很容易出现问题。
发明内容
有鉴于此，为了克服上述问题的至少一个方面，本发明实施例提出一种RAID重映射方法，包括以下步骤：
获取构成需要重映射的数据的每一个数据块在RAID磁盘阵列上的位置；
根据每一个所述数据块在所述RAID磁盘阵列上的位置确定每一个数据块所在的磁盘；
从每一个所述磁盘中分别读取相应的若干个所述数据块；
按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中。
在一些实施例中，获取构成需要重映射的数据的每一个数据块在RAID磁盘阵列上的位置，进一步还包括：
获取所述RAID磁盘阵列的参数以及所述需要重映射的数据的总长度；
根据所述参数和所述总长度确定每一个所述数据块在所述RAID磁盘阵列上的位置以及长度。
在一些实施例中，获取所述RAID磁盘阵列的参数，进一步包括：
获取条带单元大小、磁盘数、起始盘位置、校验盘位置。
在一些实施例中，按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中，进一步还包括：
根据每一个所述数据块的长度以及所述页表的当前偏移确定每一个数据块在所述页表的访问地址。
在一些实施例中，还包括：
判断所述需要重映射的数据的长度是否大于所述页表中剩余空间；
响应于不大于，直接按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中。
在一些实施例中，还包括：
响应于大于，每次在将当前读取的数据块放入所述页表前，判断当前读取的数据块的访问地址是否小于所述页表的最大地址且当前读取的数据块的长度乘以所述页表的宽度后加上当前读取的数据块的访问地址是否不大于所述页表的最大地址；
当前读取的数据块的访问地址小于所述页表的最大地址且当前读取的数据块的长度乘以所述页表的宽度后加上当前读取的数据块的访问地址不大于所述页表的最大地址，直接将当前读取的数据块放入所述页表。
在一些实施例中，还包括：
当前读取的数据块的访问地址大于所述页表的最大地址或者当前读取的数据块的长度乘以所述页表的宽度后加上当前读取的数据块的访问地址不小于所述页表的最大地址，将当前读取的数据块进行切块分成第一子数据块和第二子数据块；
将所述第一子数据块放入所述页表并将所述第二自数据块放入下一页表。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种RAID重映射系统，包括：
获取模块，配置为获取构成需要重映射的数据的每一个数据块在RAID磁盘阵列上的位置；
确定模块，配置为根据每一个所述数据块在所述RAID磁盘阵列上的位置确定每一个数据块所在的磁盘；
读取模块，配置为从每一个所述磁盘中分别读取相应的若干个所述数据块；
存储模块，配置为按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种计算机设备，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时执行如上所述的任一种RAID重映射方法的步骤。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行如上所述的任一种RAID重映射方法的步骤。
本发明具有以下有益技术效果之一：本发明提出的方案通过计算出每个盘实际数据页大小，在按照条带对每个RAID盘数据进行读写时，根据每个RAID盘strip size中实际数据大小按照页表地址顺序进行读写。
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为本发明的实施例提供的RAID重映射方法的流程示意图；
图2为本发明的实施例提供的重映射算法转换示意图；
图3为本发明的实施例提供的经过重映射算法之后得出每个盘数据块以及每个盘数据块访问地址示意图；
图4为本发明的实施例提供的数据在页表上的分布图；
图5为本发明的实施例提供的数据块不跨页表分布图；
图6为本发明的实施例提供的数据块跨页表分布图；
图7为本发明的实施例提供的RAID重映射系统的结构示意图；
图8为本发明的实施例提供的计算机设备的结构示意图；
图9为本发明的实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图。
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，后续实施例对此不再一一说明。
根据本发明的一个方面，本发明的实施例提出一种RAID重映射方法，如图1所示，其可以包括步骤：
S1，获取构成需要重映射的数据的每一个数据块在RAID磁盘阵列上的位置；
S2，根据每一个所述数据块在所述RAID磁盘阵列上的位置确定每一个数据块所在的磁盘；
S3，从每一个所述磁盘中分别读取相应的若干个所述数据块；
S4，按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中。
本发明提出的方案通过计算出每个盘实际数据页大小，在按照条带对每个RAID盘数据进行读写时，根据每个RAID盘strip size中实际数据大小按照页表地址顺序进行读写。
在一些实施例中，获取构成需要重映射的数据的每一个数据块在RAID磁盘阵列上的位置，进一步还包括：
获取所述RAID磁盘阵列的参数以及所述需要重映射的数据的总长度；
根据所述参数和所述总长度确定每一个所述数据块在所述RAID磁盘阵列上的位置以及长度。
在一些实施例中，获取所述RAID磁盘阵列的参数，进一步包括：
获取条带单元大小、磁盘数、起始盘位置、校验盘位置。
在一些实施例中，按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中，进一步还包括：
根据每一个所述数据块的长度以及所述页表的当前偏移确定每一个数据块在所述页表的访问地址。
具体的，如图2所示的RAID5类型为例，当按照条带依次对盘中数据进行访问时，访问顺序为盘2>盘0>盘1>盘3>盘0，在进行重映射后访问顺序为盘0>盘0>盘1>盘2>盘3，因此需要计算出每一个数据块在每一个硬盘上的位置以及长度。
例如，当RAID盘条带单元大小strip_size为4，磁盘个数num_of_drv为4，需要重映射的数据总长度nlb为17，起始盘编号start_drv为2，起始盘偏移位置strip_offset为2，起始盘所在条带中P盘编号pd_idx为3，重映射后在页表中的起始地址为start_addr。
可以利用起始盘偏移位置strip_offset以及起始盘编号start_drv可以计算出起始盘中当前条带数据块大小head_size＝(strip_size–strip_offset)＝2，利用条带单元大小strip_size以及数据总长度nlb计算出最后数据块大小last_size＝(nlb–head_size)％strip_size＝(17-2)％4＝3，中间数据块的大小为条带单元大小strip_size。然后利用起始盘编号start_drv、P盘编号pd_idx即可计算出每一个数据块所在的硬盘编号。
通常情况下，映射之后所有数据都在一个页表中。经过重映射算法之后得出每个盘数据块以及每个盘数据块在页表中的访问地址可以如图3所示。
在一些实施例中，还包括：
判断所述需要重映射的数据的长度是否大于所述页表中剩余空间；
响应于不大于，直接按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中。
在一些实施例中，还包括：
响应于大于，每次在将当前读取的数据块放入所述页表前，判断当前读取的数据块的访问地址是否小于所述页表的最大地址且当前读取的数据块的长度乘以所述页表的宽度后加上当前读取的数据块的访问地址是否不大于所述页表的最大地址；
当前读取的数据块的访问地址小于所述页表的最大地址且当前读取的数据块的长度乘以所述页表的宽度后加上当前读取的数据块的访问地址不大于所述页表的最大地址，直接将当前读取的数据块放入所述页表。
在一些实施例中，还包括：
当前读取的数据块的访问地址大于所述页表的最大地址或者当前读取的数据块的长度乘以所述页表的宽度后加上当前读取的数据块的访问地址不小于所述页表的最大地址，将当前读取的数据块进行切块分成第一子数据块和第二子数据块；
将所述第一子数据块放入所述页表并将所述第二自数据块放入下一页表。
具体的，如图4所示的数据分布图，当数据长度nlb大于当前页表剩余空间remain_len时，会产生跨页表情况，若数据长度nlb小于当前页表剩余空间remain_len时，直接将数据放入当前页表即可。因此在利用起始地址start_addr计算盘中数据块地址时，需要考虑跨页表读指针的情况。
如图5所示的一个数据块不跨页表示意图，该种排布方式是数据分布最普遍的情况，数据块在一个页表地址范围之内。根据RAID重映射算法计算出数据块以及各个数据块起始地址。
数据块data1地址为data1_addr，数据长度为data1_len，数据块data1所在页表起始地址start_addr，页表大小为page_len，页表entry宽度为data_width，页表起始地址为page1_addr，当前页表最大地址(不包含当前页表最后一个entry)page_max_addr＝page1_addr+page_len*data_width。当data1_addr<page_max_addr并且(data1_addr+data1_len*data_width)<＝page_max_addr时，表示数据块data1所有数据都在当前页表内，因此可以直接利用data1_addr，data1_len作为当前数据块访问页表的地址和长度。
如图6所示的一个数据块跨页表示意图，若当前页表剩余空间不足以容纳一个完整的数据块时会产生跨页表的情况，其数据分布如图6所示。
当前页表剩余空间为remain_len，数据块长度为data_len，起始地址为data1_addr。当remain_len<data_len时需要对映射地址进行跨页情况的计算，数据块分为data1-1和data1-2两部分，data1-1数据块长度为remain_len，data1-2数据长度为(data_len–remain_len)。
当前页表指针地址pointer_addr＝page_max_addr+data_width，通过读取该地址数据pointer_data得到下一级页表的起始地址page2_addr，data1-2数据块起始地址为page2_addr，下一个数据块data2起始地址data2_addr＝page2_addr+(data_len–remain_len)*data_width。
在进行数据访问时将data1数据块进行切块，利用跨页前地址data1_addr，跨页前数据长度remain_len以及跨页后地址page2_addr，跨页后数据长度(data_len–remain_len)作为当前数据块访问页表的地址和长度。
需要说明的是，起始位置数据块(head_size)，中间位置数据块(strip_size)，最后位置数据块(last_size)都有可能存在跨页表情况，若存在跨页表情况，则利用划分数据块的方式对页表地址进行数据访问。
本发明提出的方案可以根据给出的磁盘参数(条带单元大小，磁盘数，起始盘位置，校验盘位置，数据长度等)，经过RAID重映射算法模块计算，可以计算出每个磁盘中数据大小；将映射起始地址和磁盘数据大小等参数作为计算逻辑单元的输入，经过一系列运算计算出每个盘中数据块长度，数据块起始地址，其中当数据块跨页表时，需要找出下一级页表起始地址计算下一个数据块起始地址；利用数据块大小以及起始地址在在页表中对数据进行读写操作。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种RAID重映射系统400，如图7所示，包括：
获取模块401，配置为获取构成需要重映射的数据的每一个数据块在RAID磁盘阵列上的位置；
确定模块402，配置为根据每一个所述数据块在所述RAID磁盘阵列上的位置确定每一个数据块所在的磁盘；
读取模块403，配置为从每一个所述磁盘中分别读取相应的若干个所述数据块；
存储模块404，配置为按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，如图8所示，本发明的实施例还提供了一种计算机设备501，包括：
至少一个处理器520；以及
存储器510，存储器510存储有可在处理器上运行的计算机程序511，处理器520执行程序时执行如上的任一种RAID重映射方法的步骤。
基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，如图9所示，本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质601，计算机可读存储介质601存储有计算机程序610，计算机程序610被处理器执行时执行如上的任一种RAID重映射方法的步骤。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
此外，应该明白的是，本文的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
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RAID重映射方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取构成需要重映射的数据的每一个数据块在RAID磁盘阵列上的位置；
根据每一个所述数据块在所述RAID磁盘阵列上的位置确定每一个数据块所在的磁盘；
从每一个所述磁盘中分别读取相应的若干个所述数据块；
按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取构成需要重映射的数据的每一个数据块在RAID磁盘阵列上的位置，进一步还包括：
获取所述RAID磁盘阵列的参数以及所述需要重映射的数据的总长度；
根据所述参数和所述总长度确定每一个所述数据块在所述RAID磁盘阵列上的位置以及长度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述RAID磁盘阵列的参数，进一步包括：
获取条带单元大小、磁盘数、起始盘位置、校验盘位置。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中，进一步还包括：
根据每一个所述数据块的长度以及所述页表的当前偏移确定每一个数据块在所述页表的访问地址。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
判断所述需要重映射的数据的长度是否大于所述页表中剩余空间；
响应于不大于，直接按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
响应于大于，每次在将当前读取的数据块放入所述页表前，判断当前读取的数据块的访问地址是否小于所述页表的最大地址且当前读取的数据块的长度乘以所述页表的宽度后加上当前读取的数据块的访问地址是否不大于所述页表的最大地址；
当前读取的数据块的访问地址小于所述页表的最大地址且当前读取的数据块的长度乘以所述页表的宽度后加上当前读取的数据块的访问地址不大于所述页表的最大地址，直接将当前读取的数据块放入所述页表。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
当前读取的数据块的访问地址大于所述页表的最大地址或者当前读取的数据块的长度乘以所述页表的宽度后加上当前读取的数据块的访问地址不小于所述页表的最大地址，将当前读取的数据块进行切块分成第一子数据块和第二子数据块；
将所述第一子数据块放入所述页表并将所述第二自数据块放入下一页表。
8.一种RAID重映射系统，其特征在于，包括：
获取模块，配置为获取构成需要重映射的数据的每一个数据块在RAID磁盘阵列上的位置；
确定模块，配置为根据每一个所述数据块在所述RAID磁盘阵列上的位置确定每一个数据块所在的磁盘；
读取模块，配置为从每一个所述磁盘中分别读取相应的若干个所述数据块；
存储模块，配置为按照所述磁盘的编号依次将从每一个磁盘读取的若干个数据块放入内存的页表中。
9.一种计算机设备，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时执行如权利要求1-7任意一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时执行如权利要求1-7任意一项所述的方法的步骤。
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