TWI324308B - - Google Patents

Description

1324308 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種對磁碟機中尚未損毁的資料段進行 >料救杈的方法，尤指一種在一獨立磁碟冗餘陣列 (Redundant Array of Independent Disks ,以下簡稱 RAID) 中發生二台磁碟機受損而導致RAID組態毀損的情形下，利 用一外接式的儲存媒體，對其它磁碟機中尚未受損資料段 進行資料救援的方法。 【先前技術】 按，raid係指透過一RAID控制器（controller)，藉由 硬體或軟體方式，將複數台實體磁碟機結合成一台大容量 的虛擬磁碟機，RAID的儲存原理係利用位元帶（Bit Striping)及目前主流的區塊帶(Bi〇ck striping)的分割方 式，將相同的資料分散儲存至各磁碟機中的不同資料段 (Data Blocks) ’以在任一磁碟機的資料段受損時，可經由 X0R運算，對儲存在其他磁碟機内的同位元區塊(Pari^ Blocks)及資料段内的數據資料進行比對及運算，以重建 (Rebuild)受損的資料。由於，將資料寫入至RAID時，係 透過複數台實體磁碟機上的複數個讀寫頭，執行資料的寫 入動作’故不僅其寫人資料的速度相當快，且因相同資料 係儲存在複數台實體磁碟機中不同的資料段位置，故以比 亦具備Ϊ料的谷錯功能(j?auit Tolerant)，為資料儲存提 供了較佳的安全保障。 以目前市場上普遍使用的RAID_5 (RAID Level 5)型 的獨立磁碟冗餘陣列為例，請參閱第1圖所示RAID的架構 示意圖，其係由3台以上的磁碟機搭配一 RAID控制器所組 成’、中該RAID控制器中的異或(xciusive 〇R，以下簡稱 x〇R)運算II ’在將資料寫人_前，會將資彬刀割為複數 個資料段八4、〇0 4及？’分散儲存於各實體磁碟機 11、12及13中，同時，會計算出資料的同位元檢查數據， 並將對應的同位元區塊(Parity B1〇ck)分散儲存於各實體 磁碟機11、12及13中，其中資料段A與B的同位元區塊 為P(A ’ B)，資料段c與d的同位元區塊為p(c，的，資料 段E與F的同位元區塊為p(E，F)。當該等磁碟機i2 及13中任台磁碟機的資料段受損而無法存取資料時， 如：磁碟機13中資料段受損時，請參閱第2圖所示，raid 控制器會將RAID雜耕級賊(Degraded Made)，並在 降級模式下，利用該等磁碟機n及12中資料段及同位元 區塊内所儲存的數據資料，繼續it行t制存取，此時， 若將受損的磁碟機13取出，並更換上正常且空白的新磁碟 機14，4參閱第3圖所示，控制器將會為RAID進行 組態重建’利用該等磁碟機11及12中資料段A、B、C、E 及同位兀區塊p(C，D)及p(E，f)内的數據資料，將舊資料 回寫至新磁碟機14，以重建新磁碟機14中的資料，使RAID 得繼續正常運作。 然而’在傳統RAID的架構下’若遇上同時2台磁碟 機受損，如：磁碟機12與磁碟機13均受損，請參閱第4 圖所不’RAID控制器即無法令以比轉換成降級模式，繼續 不）會將RAID轉換成降級模式，並在降級模式下運作，執 仃對受損資料的重建工作，然而，當RAiD中的第二台磁碟 機52因資料段受損而失效，僅剩一台磁碟機53中無受損 資料段，而導致RAID組態毀損時，該實施例將在RAiD上 連接一外接式的儲存媒體（圖中未示），如：硬碟、光碟機 或磁帶機等’並透過對嶋執行超級區祕復⑻财 Block Recovery)及尚存資料複製等二個處理程序，完成對 尚存資料的救援工作。 按，復请參閱第6圖所示，所謂「超級區塊」，係指 在將一磁碟機的分割區（partiti〇n)分割成許多磁柱群 (Cylinder Group)時，每一個磁柱群將依據該磁碟機的 谷量大小，包含1到32個相鄰的磁柱（Cylinder)，各 該磁柱内分別包括超級區塊、磁柱群區塊及索引節點區塊 專其中該磁柱群區塊包含了在該磁柱群中的空白區塊' 空白索引節點資料及磁柱群運用的狀態，該超級區塊則可 在每個磁柱群内佔用不關位置，如：—個超級區塊係在 某一磁軌上，而另一個超級區塊則在另一磁軌上，一般言， 所有的超級區塊同時受損的機率很小，且當某一超級區塊 ，損時’亦可利用其他超級區塊内的資料’來對受損的資 料進行修復。耻’本發明即_各該磁碟機中超級區塊 的特性’實現本發明對受損資料進行修復的任務，將因資 料段受損而失效的磁碟射的尚存龍，複製則AID上所 連接的該外接式的儲存雜，以完賴尚存資料的救援工 作。 1324308 在該實施例中’復參閱第5圖所示，當僅剩一台磁碟 • 機53中無受損資料段，其餘磁碟機51、52均因資料段受 損而失效，導致RAID的組態毁損的情況下，該方法將對 RAID執行超級區塊修復的處理動作，參閱第7圖所示，包 括： * (61)將該外接式的儲存媒體（如：硬碟、光碟機或磁 帶機等）連接至RAID，以在後續的處理過程中，令臥比控 制器將其視為RAID上的一磁碟機； • (62)讀取所有磁碟機的超級區塊； (63) 比對所有超級區塊中所存放的前次運作的磁碟 錄及時_ ’縣纟在冑講罐細egfaded她)時 所使用的共用數據； (64) 將所獲得的該共用數據寫入所有磁碟的超級區 塊；及 (65) 在元成將該共用數據寫入所有磁碟的超級區塊 ，後，將RAID的組態恢復成降級模式。 俟本發明對RAID完成超級區塊修復的處理動作，並將 RAID的組態恢復成降級模式後，本發明將在腿於降級模 式中運作時，執行尚存資料複製的處理動作，參閱第8圖 所示，包括： (71) 讀取欲救援的磁碟機的各資料段，· (72) 檢查各資料段是否受損，若是，進人步驟(⑸； 否則，繼續下列步驟； 10 (73) 讀取各資料段内的資料，並將其逐一複製至該外 接式的儲存媒體； (74) 判斷是否已完成讀取最後一資料段内的資料若 否返回步驟（71)，繼續讀取欲救援的磁碟機的下一資料 段；若是’即結束尚存資料的複製動作； (75) 將已受損的各資料段位置逐一記錄至該外接式 的儲存媒體中。 如此’即可在RAID中發生二台磁碟機受損而導致raid 組態毁損的情形下’糊料接式_麵贿其它磁碟 機中尚未損毀的資料段進行資料救援。 另，本發明根據前述方法，尚可建構一資料救援系統， 用以在RAID毀損時’對其磁碟機中尚未損毁的資料段進行 資料救援’參閱第9圖所示，該系統包括一 RAII)82，RAID 82係由至少3台以上的磁碟機821與一 RAID控制器（圖中 未不）所組成的邏輯磁碟機；一系統媒體83,可為一電腦或 一伺服器，該系統媒體83係分別與RAID 82及一外接式的 儲存媒體81相連接’其中歧有_磁碟機超級區塊讀寫程 式832’係用以讀寫該等磁碟機821中超級區塊内所存放的 數據資料；一超級區塊數據比對程式831，係與該超級區塊 讀寫程式832相鏈結（iink)，用以在比對該超級區塊讀寫 程式832自該等磁碟機821中超級區塊内所讀取的數據資 料後’選取其在前次降級模式時所使㈣共職據，並透 過該超級區塊讀寫程式咖，將所麟的該共用數據 寫入所 有磁碟的超級區塊；-受崎料段侧程式833，係用以讀 1324308 取該等磁碟機821的資料段，並偵測所讀取的資料段是否 已受損；及-尚存資料複製程式834 ’係與該受損資料段偵 測程式833相鏈結，用以將該等磁碟機821中尚未受損的 資料段複製至該外接式的储存媒體81，並將已受損的各資 料段位置逐—記錄至該外接式的儲存媒體81中。 在此需特職财，乃前述資料倾祕，僅係本發 明之-具體實施例’惟’本發明在實際施作時，並不偈限 於此’在本發明的另一實施例中，參閱第10圖所示，該系 統包括至少3台以上的磁碟機921 ; — RAID控制器93，係 分別與該細碟機921及—外接式_存媒體91相連接， 該RAID控制器93巾裝設有—磁碟機超級區塊讀寫程式 93=係用以讀寫該等磁碟機921中超級區塊内所存放的數 據-貝料，超級區塊數據比對程式931，係與該超級區塊讀 寫私式932相鏈結’用以在比對該超級區塊讀寫程式932 自該等磁碟機921中超級區塊内所讀取的數據資料後，選 取其在前次降級模式時所使用的共用數據，並透過該超級 區塊讀寫程式932,騎麟_共綠據以所有磁碟的 超級區塊’ -受損資料段偵測程式933，係用以讀取該等磁 碟機921师料段’並制所讀取的資料段是否已受損； 及一尚存資料複製程式934，係與該受損資料段偵測程式 933相鏈結，用以將該等磁碟機921中尚未受損的資料段複 製至該外接式的儲存媒體91，並將已受損的各資料段位置 逐一記錄至該外接式的儲存媒體91中。 12 1324308 據上所述可知’本發明在咖中發生二台磁碟 而導致RAID組態毀損的情形下，仍能利用所有磁碟機中超 級區塊内所存放的數據資料，並配合一外接式的儲存媒體 81、91，透過將RAID的組態回復至先前的降級模式，再利 用對磁碟射各資料段的制，㈣磁碟射尚未受損的 $料段複製至該外接式的儲存舰8卜91，並將已受損的 資料段位置亦輯至料接式_存雜8卜91，順利完 成對磁碟機中尚未損毁資料段的救援工作。 按’以上所述，僅為本發明的一最佳具體實施例，惟 本發明的特徵並不舰於此，任何熟悉該魏藝者在本發 月項域内，可輕易思及的變化或修飾皆應涵蓋在以下本 發明的申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 第1圖係傳統RAID中具有三台磁碟機且正常運作時的 架構示意圖； ^第2圖係第1圖所示傳統RAID中有一台磁碟機的資料 段受損而失效時的架構示意圖； 第3圖係第2圖所示傳統RAID中更換一台正常且空白 的新磁磲機時的架構示意圖； 第4圖係第1圖所示傳統RAI£)中有兩台磁碟機的資料 段受損而失效時的架構示意圖； 第5圖係本發明之一實施例中，當兩台磁碟機的資料 段受損而失效時的架構示意圖； 第6圖係本發明中磁碟機的分割區被分割成許多磁柱 13 1324308 群時，每一磁柱的架構示意圖； 第7圖係本發明對RAID執行超級區塊修復的處理動作 的流程示意圖； 第8圖係本發明在RAID於降級模式中運作時，執〜 存資料複製的處理動作的流程示意圖； 仃°， 第Θ圖係本發明之一實施例中，資料救援系 方塊示意圖；及 '攝的 • 第10圖係本發明之另一實施例中，資料救援系咮竿構 的方塊不意圖〇 * 【主要元件符號說明】 磁碟機 ..... 儲存媒體 ...... 51 ' 52 ' 53 ' 821 v 021 81、91 獨立磁碟冗餘陣列 ...... 82 (簡稱RAID) 系統媒體 ...... 83 • 超級區塊數據比對程式 ...... 83卜 931 磁碟機超級區塊讀寫程式...... 832 、 932 • 受損資料段偵測程式 .···.. 833 、 933 * 尚存資料複製程式 ...... 834 、 934 獨立磁碟冗餘陣列控制p ...... (簡稱RAID控制器） 93 14

Claims (1)

1. 申請專利範固·· 獨立磁碟冗餘陣顺損時_後援方法，係 RAH^m辦^鱗财發生二細碟機受損而導致 少3 貝及的^形時，其中該獨立磁碟冗餘陣列係由至 輯磁碟1，磁碟冗餘陣列控繼所組成的邏 磁碟財，紐諸缝分繼存在上述 ::外接式的儲存媒體連接至該獨麵碟冗餘陣列； 想視餘陣列的控制器將該外接式的储存媒 讀取所有磁碟機的超級區塊； 時間:對塊:所存放的前次運作的磁碟機數及 曼k取其在則次降級模式時所使用的共 的該共用數據寫入所有磁碟的超級區塊;及 獨立磁碟冗餘陣列的組態恢復成降級模式。 將4 2如^求項丨所述的方法，其巾該獨立 於降級模式巾運作時，尚包括： +几餘陣列 讀取欲救援的磁碟機的各資料段； 檢查各資料段是否受損； 棘尚未損毁的各:雜段_資料 至該外接式的儲存媒體；及 从複製 媒難r躺各難觸-辦娜卜接式的赌存 1324308 3、如請求们或2所述的麵 媒體係一硬碟機。 ’、中5亥外接式的儲存 4、 如請求項1或2所述的方法 儲存 媒體係一光碟機。 畀中該外接式的 5、 如請求項1或2所述的方法 儲存 媒體係一磁帶機。 兵中該外接式的 括： 6、一種獨立磁碟冗餘_毁損時的 資料救援系統 包 一獨立磁碟冗餘陣列，係由至 碟冗餘陣列控制器所組成的邏輯磁碟機碟機”獨立磁 一外接式的儲存媒體；及 立磁碟冗餘陣列及該外接 一系統媒體，係分別與該獨 式的儲存媒體相連接，包括： 一磁碟機超級區塊讀寫程式，用叫寫該些磁碟機中 超級區塊内所存放的數據資料；及 一超級區塊數據比频式’倾_級區塊讀寫程式 相鏈結，用以在比對該超級區塊讀寫程式自該些磁碟機之 超級區塊内所讀取的數據資料後，選取其在前次降級模式 時所使用的共用數據，並透過該超級區塊讀寫程式，將所 獲得的該共用數據寫入所有磁碟的超級區塊。 7、如請求項6所述的系統，其中該系統媒體尚包括： 一受損資料段偵測程式’係用以讀取該些磁碟機的資 料段’並偵測所讀取的資料段是否已受損；及 一尚存資料複製程式，係與該受損資料段偵測程式相 16 鏈結，用以將該些磁碟機中尚未受損的資料段複製至兮 接式的儲存媒體，並將已受損的各資料段位置 2卜 該外接式的儲存媒體中。 ° 、至 腦。8、如請求項6或7所述的系統’其中該系統媒體係一電 服器 、如請求項6或7所述的系統，其中該系統媒體係一伺 川、如請求項6或7所述的系統，其中該外植 媒體係一硬碟機。 、儲存 媒t請求項6或7所述的系統，其中該外接式的儲存 媒體係一光碟機。 于 U、如請求項6或7所述的系統’其中該外接 媒體係一磁帶機。 堵存 勺括13、一種獨立磁碟冗餘陣列毀損時的資料救援系統， 至少3台磁碟機； 一外接式的儲存媒體；及 一獨立猶冗餘_㈣H，係分顺該些磁碟機及 斜接式的_雜相輕，賴立_冗鱗 包括： J 25 -猶機超級區塊讀寫程式，係用以讀寫該些磁 中超級區塊内所存放的數據資料；及 -超級區塊數據_程式’係與該超級區塊讀寫 相鏈結，用以在比對該超級區塊讀寫程式自該些磁碟機中 Ο-一一·*·""* i聲v日修表替找： L___—--- 超、及區塊’讀取的數據資料後，選取其在前次降級模式 時^用的共據，並透過該超㈣塊讀寫程式，將所 獲付的該相數據寫人所有磁碟的超級區塊。 14、 如請求項13所述的系統，其中該獨立磁碟冗餘陣 列控制器尚包括： 父損資料段偵測程式’係用以讀取該些磁碟機的資 料段’並偵測所讀取的資料段是否已受損；及 一尚存資料複製程式，係與該受損資料段偵測程式相 鏈結’用以將該些磁碟機中尚未受損的資料段複製至該外 接式的儲存媒體，並將已受損的各資料段位置逐一記錄至 該外接式的儲存媒體中。 15、 如請求項13或14所述的系統，其中該外接式的儲 存媒體係一硬碟機。 16、 如請求項13或14所述的系統’其中該外接式的儲 存媒體係一光碟機。 Π、如請求項13或14所述的系統，其中該外接式的儲 存媒體係一磁帶機。