一种存储系统均衡管理方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种存储系统均衡管理方法和装置，该方法包括：在系统处于老化状态时，选择一个固态硬盘SSD，并将选定的所述SSD设置为主力写入SSD；在选定的主力写入SSD发生报废时，执行换盘操作；在当前的主力写入SSD发生报废之后，重新选择一个SSD做为主力写入SSD。通过本发明专利技术的方案，使得坏SSD盘的情况可控地、有序地、间隔地出现，从而为平滑地换盘、平滑地迁移数据创造时间，并尽量小地影响业务，同时保证系统的存储服务质量和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种存储系统均衡管理方法和装置
本专利技术涉及计算机存储领域，尤指一种存储系统均衡管理方法和装置。
技术介绍
固态硬盘(SSD)因其在性能、体积、能耗等方面的优势，近年来逐步成为计算机存储系统的主要存储器件，替代磁盘已成为大势所趋。SSD由一个闪存控制器和大量闪存单元这两部分组成。其中，闪存单元具有有限次的擦写次数，存在寿命的上限，且存储密度越大的闪存单元其寿命越短。正因如此，闪存控制器采用磨损均衡的方法，使得SSD内部的各闪存单元的擦写次数尽量相近，避免其中少数闪存单元被集中擦写、首先达到擦写极限、出现异常报错及全盘报废。显然，SSD内部各闪存单元的磨损均衡，有利于单盘寿命的最大化，有利于单盘可靠性的增强。在全部以SSD为存储器件的存储系统(以下简称全闪存储系统)中，与前文所述的单固态盘存在类似但不完全相同的情况。存储软件(包括但不限于分布式文件系统、分布式块存储系统、分布式对象存储系统、分布式数据库、闪存RAID系统等)也照搬磨损均衡的方法，使得各SSD之间的擦写次数尽量相近、磨损程度相近，避免其中少数SSD被集中擦写、首先达到全盘报废。显然，SSD之间的磨损均衡，有利于系统的整体可靠服务时间最大化，将系统中首次坏盘的出现尽量延后，该种方法的初衷是值得肯定的。但是，在多盘间的宏观情况下照搬单盘内的微观情况下的磨损均衡方法，存在重大的缺陷：在整体寿命达到老化时会同时出现坏盘的情况，来不及更换新的闪存设备，导致存储服务迅速地不可用、不可靠。例如，如图1所示，是传统磨损均衡方法中各SSD寿命随时间的变化曲线。从图1中可以看到，采用磨损均衡的传统方法，系统中各SSD的寿命下降曲线十分接近，在集群使用到第20个月时，出现集中坏盘的情况，来不及更换新旧盘的更替。再例如在典型的两副本配置中，最多容忍1块SSD盘的损坏，在出现第2块SSD盘损坏之前，必须完成更换SSD盘，即包括：(1)新盘换坏盘的手工操作；(2)数据迁移至新盘的软件操作。更换SSD盘带来的主要风险包括：(1)不当的手工操作易引发新的坏盘；(2)数据迁移过程产生大量IO操作易引发新的坏盘；(3)数据迁移速度不宜过快，因为将与前端业务资源竞争，无法保证存储服务质量。一旦在更换SSD盘完毕之前出现第2块SSD损坏，系统将完全崩溃，出现丢失数据的严重错误。用户不得不在服务质量与可靠性之间做出残忍地选择——快速地换盘将导致服务质量低下，而缓慢地换盘将导致可靠性缺失的风险。从该视角来看，坏盘的发生必须留有一定的时间间隔，从而为更换SSD盘提供充足的时间。宏观的磨损均衡虽然将首次坏盘的出现尽量延后，但是最终坏盘将集中出现。在来不及更换新的闪存设备的情况下，会导致存储服务迅速地不可用、不可靠。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种存储系统均衡管理方法和装置，能够提高系统的存储服务质量和可靠性。本专利技术提出了一种存储系统均衡管理方法，所述方法包括：在系统处于老化状态时，选择一个固态硬盘SSD，并将选定的所述SSD设置为主力写入SSD；在选定的主力写入SSD发生报废时，执行换盘操作；在当前的主力写入SSD发生报废之后，重新选择一个SSD做为主力写入SSD。本专利技术还提出了一种存储系统均衡管理装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并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计算机程序时实现本专利技术任一方法的处理。与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括：在系统处于老化状态时，选择一个SSD做为主力写入SSD；在选定的写入负载主力发生报废时，执行换盘操作；在当前的主力写入SSD发生报废之后，重新选择一个SSD做为主力写入SSD。通过本专利技术的方案，使得坏SSD盘的情况可控地、有序地、间隔地出现，从而为平滑地换盘、平滑地迁移数据创造时间，并尽量小地影响业务，同时保证系统的存储服务质量和可靠性。附图说明下面对本专利技术实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本专利技术的进一步理解，与说明书一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术保护范围的限制。图1为相关技术中磨损均衡方法中各SSD寿命随时间的变化曲线；图2为本专利技术实施例提供的均衡方法中各SSD寿命随时间的变化曲线；图3为本专利技术一个实施例提供的各SSD寿命随时间的变化曲线；图4为本专利技术又一个实施例提供的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的系统状态变迁图；图6为本专利技术实施例提供的流程图；图7为本专利技术实施例提供的模块关系图。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的描述，并不能用来限制本专利技术的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的各种方式可以相互组合。本专利技术提出了一种存储系统均衡管理方法，所述方法包括：步骤10、确定系统是否处于老化状态；步骤20，在系统处于非老化状态时，设置系统中各个SSD均衡地承担写入量；步骤30，在系统处于老化状态时，选择一个SSD作为写入负载主力，并设置写入负载主力SSD优先承担写入量。本专利技术实施例中，在系统处于老化状态和非老化状态时，会采取不同的磨损均衡策略；在系统处于年轻状态，即非老化状态时，采用传统的磨损均衡方法，即系统中各个SSD均衡地承担写入量。在系统处于老化状态时，选定一个SSD作为写入负载主力。通过这样的控制方法，分散各个SSD报废的时间，改善了多个SSD报废时间过于接近，甚至同时出现一块以上的SSD报废的情况，改善了存储系统的性能。年轻状态包括但不限于系统初始上线运行时、全体SSD更换为新盘时等。这时候SSD距离报废的时间较长，按照传统的磨损均衡方法，使得系统性能处于优良状态。通过本专利技术实施例提供的存储系统均衡管理方法，提出一种全闪存储系统中逆向磨损均衡的方法，使得全闪存储系统在整体寿命初期尽力做到宏观上的磨损均衡，而在整体寿命中后期尽力逆向磨损均衡，坏SSD盘的情况可控地、有序地、间隔地出现。从而为平滑地换盘、平滑地迁移数据创造时间，并尽量小地影响业务，同时保证系统的存储服务质量和可靠性。本专利技术实施例中，步骤30具体包括：步骤31、在系统处于老化状态时，选择一个SSD做为主力写入SSD；其中，按如下方式的至少一种选择一个SSD做为主力写入SSD：随机选取、按编号顺序选取、按编号逆序选取、选择老化程度最大的SSD。步骤32、设置写入负载主力SSD优先承担写入量；其中通过所述主力写入SSD承担全部写入量；或通过所述主力写入SSD承担的写入量大于其他非主力写入SSD承担的写入量；或通过所述主力写入SSD承担大部分写入量，通过其他非主力写入SSD均匀地承担剩余的写入量。步骤33、在选定的写入负载主力发生报废时，执行换盘操作；步骤34、在当前的主力写入SSD发生报废之后，重新选择一个SSD做为主力写入SSD，即跳转至步骤31。其中，步骤10确定系统是否处于老化状态包括：步骤11、获取系统中各个SSD的老化状态；步骤12、在系统中处于老化状态的SSD的数量超过预定阈值时，确定系统处于老化状态。其中，步骤11中获取系统中各个SSD的老化状态包括：获取SSD的写入量；根据所述SSD的写入量获取所述SSD的剩余寿命百分率；当所述SSD的剩余寿命百分率小于或等于预定的单盘老化阈值β时；确定所述SSD处于老化状态。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储系统均衡管理方法，其特征在于，所述方法包括：在系统处于老化状态时，选择一个固态硬盘SSD，并将选定的所述SSD设置为主力写入SSD；在选定的主力写入SSD发生报废时，执行换盘操作；在当前的主力写入SSD发生报废之后，重新选择一个SSD做为主力写入SSD。

【技术特征摘要】
1.一种存储系统均衡管理方法，其特征在于，所述方法包括：在系统处于老化状态时，选择一个固态硬盘SSD，并将选定的所述SSD设置为主力写入SSD；在选定的主力写入SSD发生报废时，执行换盘操作；在当前的主力写入SSD发生报废之后，重新选择一个SSD做为主力写入SSD。2.根据权利要求1所述的存储系统均衡管理方法，其特征在于，在所述选择一个固态硬盘SSD之前，所述方法还包括：确定系统是否处于老化状态；所述确定系统是否处于老化状态包括：获取系统中各个SSD的老化状态；在系统中处于老化状态的SSD的数量超过预定阈值时，确定系统处于老化状态。3.根据权利要求2所述的存储系统均衡管理方法，其特征在于，所述获取系统中各个SSD的老化状态包括：获取SSD的写入量；根据所述SSD的写入量获取所述SSD的剩余寿命百分率；当所述SSD的剩余寿命百分率小于或等于预定的单盘老化阈值β时；确定所述SSD处于老化状态。4.根据权利要求1所述的存储系统均衡管理方法，其特征在于，所述方法还包括：选择一个或多个SSD，并将选定的所述SSD设置为次主力写入SSD；其中，次主力写入SSD承担的写入量设置为小于主力写入SSD；对于不是主力写入SSD或次主力写入SSD的SSD，设置为不承担写入量。5.根据权利要求1所述的存储系统均衡管理方法，其特征在于，所述根据所述SSD的写入量获取所述SSD的剩余寿命百分率包括：left_life＝100％-(kB_wrtn)/(Max_wrt)；其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪章，屠要峰，黄震江，高洪，韩银俊，郭斌，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44