CN1866226A - 数据保护方法 - Google Patents
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Abstract
一种数据保护方法，应用在数据存储系统，在该数据存储系统内的多个存储单元中储存的数据不会因互相对应的两个存储单元存储区块损坏造成数据的损毁，该方法包括：在读取存储单元数据失败时，重新建立该数据且重新将该数据写入该存储单元其它非损坏的存储区块，并为使用者恢复该数据；因此，本发明是在两个相互对应的存储单元存储区块损坏时，借由重新建立以及重新写入数据的方式，不仅能让使用者顺利读取数据，而且可实现数据保护的目的。
Description
技术领域
本发明是关于一种数据保护方法，特别是关于一种应用在数据存储系统的数据保护方法。
背景技术
目前一般大型数据库储存系统大多采用独立磁盘冗余阵列(Redundant Array ofIndependent Disks；RAID)的形式。所谓独立磁盘冗余阵列是将许多小容量的磁盘驱动器组成磁盘阵列(disk array)，用来储存大量的数据，而独立磁盘冗余阵列的目的是将相同的数据储存在多个磁盘中不同的地方，改善了存储子系统的功效，其优点是提供较佳的功效以及/或数据错误容忍度。
独立磁盘冗余阵列是通过将工作量平行分散在多个实体磁盘中实现较佳的功效。通过同时在单个磁盘驱动器存取数据产生的加乘效果，在储存数据时，将数据切割成多个数据区块分别存放在磁盘阵列的各个磁盘驱动器中，在读取数据时，也同时从多个磁盘驱动器中读取数据，增加数据存取的速度，进而提高整体磁盘系统的功效。
另外，利用数据多重操作，当一个(或多个)磁盘驱动器或扇区发生问题时，可以在另一个磁盘驱动器中找到数据的备份，这样具有较好的容错性，也就是，独立磁盘冗余阵列具有多种层级(level)，每一个层级代表一种数据区块在磁盘阵列中的配置方式，如果磁盘阵列以某些层级储存数据，一但磁盘阵列中有某个磁盘驱动器发生故障，即可根据其余可正常执行的磁盘驱动器，完整的重建该故障磁盘驱动器中储存的数据区块，提高了数据储存的安全性。
独立磁盘冗余阵列具有几种不同的层级，每个层级提供不同的安全性与储存容量，使用者可以根据自身的需求，选择不同独立磁盘冗余阵列的层级以设定整个磁盘阵列的配置方式，以下分别叙述几种常用独立磁盘冗余阵列的层级：
第0级独立磁盘冗余阵列(RAID0)是把数组中所有磁盘驱动器看作一个大型磁盘驱动器，其容量大约等于磁盘阵列中所有磁盘容量的总和(磁盘驱动器的数量×最小的磁盘驱动器容量)，数据被分散地储存在磁盘阵列中的任一个磁盘中。由于能以并行(parallel)方式同时进行多重的读取及写入，所以磁盘阵列的存取效率要比真正的单一大型磁盘的效率好，其效率约与磁盘阵列中磁盘驱动器的个数成正比。一般是在存取大量连续性数据(例如影音多媒体数据)时会有较好的功效。但是，第0级独立磁盘冗余阵列并不具备容错的能力，只要有任何一个磁盘驱动器产生故障，整个磁盘阵列储存的数据都会受到影响。
第1级独立磁盘冗余阵列(RAID1)又称为镜像(mirroring)磁盘阵列，当数据写入第1级独立磁盘冗余阵列时，会在各个磁盘驱动器中各写入一次，因此，必须在磁盘阵列中所有的磁盘驱动器同时故障，数据才会被损毁，与第0级独立磁盘冗余阵列相比，第1级独立磁盘冗余阵列的配置方式虽然数据储存的安全性较佳，但是磁盘阵列的数据储存量较小，所以第1级独立磁盘冗余阵列常用于安全性要求较高的多人使用环境。
第5级独立磁盘冗余阵列(RAID5)与第0级独立磁盘冗余阵列相同，是将多个小容量磁盘驱动器仿真成大容量磁盘驱动器，借由同位字节奇偶校验(parity)的方式储存冗余数据(redundancy)。在磁盘阵列被写入数据的同时，第5级独立磁盘冗余阵列会根据写入的数据产生冗余数据，再将冗余数据储存在磁盘阵列中。同位字节奇偶校验分散地储存在磁盘阵列的各个磁盘驱动器中，且其数据量相当于一个磁盘驱动器的容量，由于一般数据与同位字节奇偶校验是散布在磁盘阵列的各个磁盘驱动器中，因此，当磁盘阵列中任何一个磁盘驱动器产生故障时，可以根据其它正常磁盘驱动器储存的同位字节奇偶校验和储存数据重建储存在该故障磁盘驱动器的数据。因此，为了确保数据的安全性，第5级独立磁盘冗余阵列必须利用相当于一个磁盘驱动器的容量储存冗余数据。
综上所述，使用者若需使用安全性高的层级，可以根据自身的需求，选择第1级独立磁盘冗余阵列或第5级独立磁盘冗余阵列的配置方式。在读取数据时，若有故障(如坏道)，可利用第1级独立磁盘冗余阵列或第5级独立磁盘冗余阵列将数据重构后恢复。但是，由于独立磁盘冗余阵列本身的限制，其最多仅能有一个磁盘驱动器产生坏道才可重建数据。若当读取数据时，有一磁盘驱动器产生坏道，第1级独立磁盘冗余阵列或第5级独立磁盘冗余阵列会自动将数据重构后恢复，此时，产生坏道的磁盘驱动器仍处于故障状态，当另一个对应该磁盘驱动器坏道区域的磁盘驱动器的磁道也产生坏道时，数据则无法重建，导致数据损毁。
因此，如何能使磁盘驱动器中的坏道数据能重新备份在磁盘驱动器的其它磁道，顺利进行数据的存取，是目前急待解决的问题。
发明内容
为克服上述现有技术的问题，本发明的主要目的在于提供一种数据保护方法，供使用者顺利读取数据。
本发明的另一目的在于提供一种数据保护方法，避免互相对应的两个存储单元中存储区块损坏，造成存储单元中储存数据损毁情况的发生。
为实现上述及其它目的，本发明提供一种数据保护方法，应用在数据存储系统，在该数据存储系统内的多个存储单元中储存的数据不会因互相对应的两个存储单元存储区块损坏造成数据的损毁，该方法是在读取存储单元数据失败时，重新建立该数据且重新将该数据写入该存储单元其它非损坏的存储区块，并为使用者恢复该数据。
本发明提供一种数据保护方法，应用在采用磁盘阵列的磁盘系统，在该磁盘系统内的多个磁盘驱动器中储存的数据不会因互相对应的两个磁盘驱动器磁道损坏造成数据的损毁，该方法包括：(1)判断在磁盘阵列的状态下读取一磁盘驱动器的数据是否产生错误，若是，则进到步骤(2)，若否，则进到步骤(5)；(2)利用磁盘阵列重建该数据；(3)将该数据写入该磁盘驱动器并判断是否无法写入，若是，则进到步骤(4)，若否，则进到步骤(5)；(4)告知该使用者该数据无法写入；以及(5)为使用者恢复该数据。
综上所述，与现有技术产生的问题相比，本发明是在两个相互对应的存储单元存储区块损坏时，通过重新建立以及重新写入数据的方式，不仅能顺利读取数据，更可避免互相对应的两个存储单元存储区块损坏，造成存储单元中储存的数据损毁的情况发生。
附图说明
图1是本发明数据保护方法实施例的基本步骤流程图；以及
图2A至图2D显示本发明数据保护方法实施例的数据存取动作的基本步骤流程。
具体实施方式
实施例
如图1及图2A至图2D所示，是本发明数据保护方法的相关图示，下面通过这些附图配合说明，叙述本发明数据保护方法。该附图仅以示意方式说明本发明的基本结构。因此，在附图中仅显示与本发明有关的组件与文字，且显示的组件并非以实际实施时的数目、形状及尺寸比例等绘制，实际实施时的数目、形状及尺寸比例是一种选择性的设计，其组件布局形态可能更为复杂。
本发明是一种数据保护方法，此方法应用在数据存储系统，令使用者在该数据存储系统内多个存储单元中储存的数据不会因互相对应的两个存储单元存储区块损坏而造成数据的损毁。本方法包括：在读取存储单元数据失败时，重新建立该数据且重新将该数据写入该存储单元其它非损坏的存储区块，并为使用者恢复该数据。
图1是本发明数据保护方法实施例的流程示意图，表示实施例的基本步骤流程。此实施例应用在采用磁盘阵列(disk array)的磁盘系统，令使用者在该磁盘系统内的多个磁盘驱动器中储存的数据不会因互相对应的二个磁盘驱动器磁道损坏造成数据的损毁。
该方法首先执行步骤S10。在步骤S10中，判断在磁盘阵列的状态下读取一磁盘驱动器的数据时是否产生错误，也就是该磁盘系统在该使用者读取一磁盘驱动器的数据时，先判断是否无法取出该磁盘驱动器的数据。若是，则进到步骤S11，若否，则进到步骤S14。其中，该磁盘阵列是独立磁盘冗余阵列(Redundant Array of Independent Disks；RAID)，且是第1级独立磁盘冗余阵列(RAID1)或第5级独立磁盘冗余阵列(RAID5)，此处所指的第1级独立磁盘冗余阵列与第5级独立磁盘冗余阵列的功能在本说明书的背景技术中已详细解释。
在步骤S11中，重建该数据，即在磁盘阵列的状态下读取一磁盘驱动器的数据产生错误时，借由磁盘阵列的内建机制重建该数据。如图2A所示，当该数据30无法在该磁盘驱动器C的磁道C1取出时，则如图2B所示，借由磁盘阵列状态下的其它正常磁盘驱动器A及B，利用镜像(mirroring)或同位字节奇偶校验(parity)的方式将该故障磁盘驱动器C的数据30重建为30′。接着进到步骤S12。
在步骤S12中，写入该数据并判断是否无法写入。如图2C所示，将该数据30′写入该磁盘驱动器C其它非损坏的磁道C2，写入该数据30′是借由坏道重映像(bad sector remap)功能实现，此功能由该磁盘驱动器C提供。若该数据30′无法重新写入该磁盘驱动器C其它非损坏的磁道C2，则进到步骤S13。该数据30′若可重新写入该磁盘驱动器C其它非损坏的磁道C2，则进到步骤S14。
在步骤S13中，告知使用者该数据无法写入。此步骤是数据无法重新写入该磁盘驱动器其它非损坏的磁道的状况，导致这种状况的原因有以下两种：第一种是代表该磁盘驱动器已无可写入的磁道，也就是该磁盘驱动器已无正常且空白的磁道，该磁盘系统即输出一信息告知该使用者该数据无法写入的原因是该磁盘驱动器已无法使用，也就是，该磁盘驱动器已损坏或已存满数据；另一种则代表该磁盘系统的重新写入功能无法使用，该磁盘系统即输出一信息告知该使用者该数据无法写入的原因是该重新写入功能无法使用，此处所指的重新写入功能是如上所述由磁盘驱动器提供的坏道重映像功能，即此磁盘驱动器无法提供坏道重映像功能或是此功能已故障。接着进到步骤S14。
在步骤S14中，为使用者恢复该数据。如图2D所示，将正常工作的磁盘驱动器的数据或借由磁盘阵列的内建机制重建的数据30′，恢复给该使用者100进行后续所需的相关处理。
综上所述，本发明不仅能供使用者顺利读取数据，更可实现数据保护的目的。另外，若使用者被告知该数据无法写入的相关原因，使用者还可按照数据存储系统(如磁盘系统)输出的信息进行后续处理(如替换全新的或具有坏道重映像功能的磁盘驱动器)。
Claims (25)
1.一种数据保护方法，应用在数据存储系统，在该数据存储系统内的多个存储单元中储存的数据不会因互相对应的两个存储单元存储区块损坏造成数据的损毁，其特征在于，该方法包括：
在读取存储单元数据失败时，重新建立该数据且重新将该数据写入该存储单元其它非损坏的存储区块，并为使用者恢复该数据。
2.如权利要求1所述的数据保护方法，其特征在于，该数据存储系统是采用磁盘阵列。
3.如权利要求1所述的数据保护方法，其特征在于，该数据的读取是在磁盘阵列状态下对该数据存储系统进行该数据的读取。
4.如权利要求1所述的数据保护方法，其特征在于，重新建立该数据是借由该磁盘阵列实现。
5.如权利要求2所述的数据保护方法，其特征在于，该磁盘阵列是独立磁盘冗余阵列。
6.如权利要求5所述的数据保护方法，其特征在于，该独立磁盘冗余阵列是第1级独立磁盘冗余阵列或第5级独立磁盘冗余阵列。
7.如权利要求1所述的数据保护方法，其特征在于，重新写入该数据是借由坏道重映像功能实现。
8.如权利要求7所述的数据保护方法，其特征在于，该坏道重映像功能是由该存储单元提供。
9.如权利要求1或2或3所述的数据保护方法，其特征在于，该数据存储系统是磁盘系统。
10.如权利要求1所述的数据保护方法，其特征在于，该存储单元是磁盘驱动器。
11.如权利要求1所述的数据保护方法，其特征在于，该存储区块是该磁盘驱动器的磁道。
12.如权利要求1所述的数据保护方法，其特征在于，该数据若无法重新写入该存储单元其它非损坏的存储区块，则代表该存储单元已无可写入的存储区块，该数据存储系统即输出信息告知该使用者该存储单元已无法使用，并为使用者恢复该数据。
13.如权利要求1所述的数据保护方法，其特征在于，该数据若无法重新写入该存储单元其它非损坏的存储区块，则代表该数据存储系统的重新写入功能无法使用，该数据存储系统即输出信息告知该使用者该重新写入功能无法使用，并为使用者恢复该数据。
14.如权利要求13所述的数据保护方法，其特征在于，该重新写入功能是坏道重映像功能。
15.如权利要求14所述的数据保护方法，其特征在于，该坏道重映像功能是由该存储单元提供。
16.一种数据保护方法，应用在采用磁盘阵列的磁盘系统，在该磁盘系统内的多个磁盘驱动器中储存的数据不会因互相对应的两个磁盘驱动器磁道损坏造成数据的损毁，其特征在于，该方法包括：
(1)判断在磁盘阵列的状态下读取一磁盘驱动器的数据是否产生错误，若是，则进到步骤(2)，若否，则进到步骤(5)；
(2)利用磁盘阵列重建该数据；
(3)将该数据写入该磁盘驱动器并判断是否无法写入，若是，则进到步骤(4)，若否，则进到步骤(5)；
(4)告知该使用者该数据无法写入；以及
(5)为使用者恢复该数据。
17.如权利要求16所述的数据保护方法，其特征在于，该磁盘阵列是独立磁盘冗余阵列。
18.如权利要求17所述的数据保护方法，其特征在于，该独立磁盘冗余阵列是第1级独立磁盘冗余阵列或第5级独立磁盘冗余阵列。
19.如权利要求16所述的数据保护方法，其特征在于，写入该数据是借由坏道重映像功能实现。
20.如权利要求19所述的数据保护方法，其特征在于，该坏道重映像功能是由该磁盘驱动器提供。
21.如权利要求16所述的数据保护方法，其特征在于，该数据是写入该磁盘驱动器其它非损坏的磁道。
22.如权利要求21所述的数据保护方法，其特征在于，该数据若无法重新写入该磁盘驱动器其它非损坏的磁道，则代表该该磁盘驱动器已无可写入的磁道，该磁盘系统即输出信息告知该使用者该数据无法写入的原因是该磁盘驱动器已无法使用。
23.如权利要求21所述的数据保护方法，其特征在于，该数据若无法重新写入该磁盘驱动器其它非损坏的磁道，则代表该磁盘系统的重新写入功能无法使用，该磁盘系统即输出信息告知该使用者该数据无法写入的原因是该重新写入功能无法使用。
24.如权利要求23所述的数据保护方法，其特征在于，该重新写入功能是坏道重映像功能。
25.如权利要求24所述的数据保护方法，其特征在于，该坏道重映像功能是由该磁盘驱动器提供。
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2005
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