用于改善分簇磁盘阵列的性能的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施方式涉及用于改善分簇磁盘阵列的性能的方法和装置。该方法包括：统计所述多个物理磁盘中的每个物理磁盘的活跃的输入/输出(I/O)请求的数目和类型；基于预定时间段内所统计的所述每个物理磁盘的活跃的I/O请求的数目和类型，将所述多个物理磁盘至少划分为第一调度群组和第二调度群组，所述第一调度群组具有第一调度优先级，所述第二调度群组具有高于所述第一调度优先级的第二调度优先级；以及按照调度优先级从高到低的顺序从所划分的调度群组之一中选择物理磁盘以进行调度。利用本发明专利技术的实施方式，能够避免过多的I/O请求集中于某些物理磁盘上，从而改善分簇RAID的整体性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式总体上涉及信息管理，并且更具体地，涉及用于改善分簇磁盘阵列的性能的方法和装置。
技术介绍
通常通过将多个磁盘按照一定的形式和方案组织成磁盘阵列，能够获得比单个磁盘更高的速度、更好的稳定性和更大的存储能力。随着磁盘容量的日益增大，磁盘阵列、例如独立磁盘冗余阵列(RedundantArrayOfIndependentDisks，RAID)的数据重构时间也变得越来越长。重构时间越长意味着数据损失的风险越大。据统计，例如在DataDomain(来自易安信信息技术(EMC)公司的数据备份产品)的客户现场，明年平均会出现约180次三个物理磁盘同时失效的案例，并且这些案例中的40％导致了数据损失。DataDomain的RAID采用RAID-6级别数据保护算法来保护数据，采用该算法可以容忍两个物理磁盘同时失效。但是在实践中，如果数据重构时间较长，则在数据重构过程中多个物理磁盘同时失效的概率将增大。为了解决数据重构时间较长的问题，提出了将分簇(declustered)技术应用于磁盘阵列以形成分簇磁盘阵列的方案。分簇磁盘阵列具有多种实现方式。例如，利用分簇技术将小簇磁盘集群的一个RAID控制器替代成多个RAID控制器的集合，每一个都可以通过光纤通道或者iSCSISAN(InternetSmallComputerSystemInterfaceStorageAreaNetworking，小型计算机系统接口存储区域网络)访问所有物理磁盘，从而形成了分簇RAID。对于分簇磁盘阵列、例如分簇RAID而言，当一个物理磁盘发生故障时，构成分簇RAID的每个物理磁盘都承担一部分数据恢复工作，分散到所有RAID控制器，而不是由一个RAID控制器和几个物理磁盘完成所有恢复工作，而其他物理磁盘和RAID控制器不参与恢复工作。由此，显著缩短了数据恢复的时间。对于分簇RAID而言，数据保护域在逻辑域实现，逻辑域实施数据保护算法，所有物理磁盘构成一个物理资源池。当逻辑域接收到I/O请求、例如写入I/O请求时，随机地从物理资源池中选择物理磁盘来分配给数据保护域以进行数据写入。然而，随机地选择物理磁盘有时会导致过多的I/O请求集中于某些物理磁盘上，使得被分配有这些物理磁盘的数据保护域的吞吐量显著下降，从而影响分簇RAID的整体性能。
技术实现思路
鉴于上述以及其他潜在问题，本领域中需要一种改善分簇磁盘阵列的性能的方案。在本专利技术的一个方面，提供了一种用于改善分簇磁盘阵列的性能的方法，所述分簇磁盘阵列包括多个物理磁盘。所述方法包括：统计所述多个物理磁盘中的每个物理磁盘的活跃的输入/输出(I/O)请求的数目和类型；基于预定时间段内所统计的所述每个物理磁盘的活跃的I/O请求的数目和类型，将所述多个物理磁盘至少划分为第一调度群组和第二调度群组，所述第一调度群组具有第一调度优先级，所述第二调度群组具有高于所述第一调度优先级的第二调度优先级；以及按照调度优先级从高到低的顺序从所划分的调度群组之一中选择物理磁盘以进行调度。在一个示例性实施方式中，按照调度优先级从高到低的顺序从所划分的调度群组之一中选择物理磁盘以进行调度包括：从所划分的调度群组之一中随机地选择物理磁盘以进行调度。在一个示例性实施方式中，所述方法进一步包括：周期性地更新所述每个物理磁盘的活跃的I/O请求的数目和类型；以及基于所更新的活跃的I/O请求的数目和类型，使得所述多个物理磁盘中的至少一部分物理磁盘在所划分的调度群组中的不同的调度群组中移动。在一个示例性实施方式中，所述方法进一步包括：收集正在经历数据重构的已损坏条带的信息；基于所收集的已损坏条带的信息识别所述第二调度群组中具有数据重构I/O请求的物理磁盘；基于所述识别而将所述第二调度群组中的物理磁盘划分为第一子群组和第二子群组，所述第一子群组中的物理磁盘具有所述数据重构I/O请求，而所述第二子群组中的物理磁盘不具有所述数据重构I/O请求；以及向所述第二子群组赋予第三调度优先级，所述第三调度优先级高于所述第二调度优先级。在一个示例性实施方式中，按照调度优先级从高到低的顺序从所划分的调度群组之一中选择物理磁盘以进行调度包括：响应于确定从所述第二调度群组中选择物理磁盘，按照调度优先级从高到低的顺序从所述第一子调度群组和所述第二子调度群组之一中选择物理磁盘以进行调度。在一个示例性实施方式中，所述方法进一步包括：将所述多个物理磁盘虚拟化为多个虚拟磁盘。按照调度优先级从高到低的顺序从所划分的调度群组之一中选择物理磁盘以进行调度包括：响应于所述多个虚拟磁盘中的至少一个虚拟磁盘接收到I/O请求，按照调度优先级从高到低的顺序从所划分的调度群组之一中选择物理磁盘；提供从所述至少一个虚拟磁盘到所选择的物理磁盘的映射；以及基于所述映射将所接收到的I/O请求分派至所选择的物理磁盘。在一个示例性实施方式中，所述方法进一步包括：将所述多个物理磁盘中的每个物理磁盘的地址空间划分为多个物理块，所述多个物理块中的每个物理块具有相同的存储容量；以及将所述多个虚拟磁盘中的每个虚拟磁盘的地址空间划分为多个虚拟块，所述多个虚拟块中的每个虚拟块具有与所述多个物理块中的每个物理块相同的存储容量。在一个示例性实施方式中，提供从所述至少一个虚拟磁盘到所选择的物理磁盘的映射包括：提供从所述至少一个虚拟磁盘的虚拟块到所选择的物理磁盘的物理块的映射；并且其中基于所述映射将所接收到的I/O请求分派至所选择的物理磁盘包括：基于所述映射将所接收到的I/O请求分派至所选择的物理磁盘的物理块。在一个示例性实施方式中，将所述多个物理磁盘至少划分为第一调度群组和第二调度群组包括：将所述预定时间段内所统计的所述每个物理磁盘的预定类型的活跃的I/O请求的数目与预定阈值进行比较；响应于所述多个物理磁盘中的一个或多个物理磁盘的所述预定类型的活跃的I/O请求的数目超过所述预定阈值，将相应的物理磁盘划分到所述第一调度群组；以及响应于所述多个物理磁盘中的一个或多个物理磁盘的所述预定类型的活跃的I/O请求的数目未超过所述预定阈值，将相应的物理磁盘划分到所述第二调度群组。在本专利技术的另一方面，提供了一种用于改善分簇磁盘阵列的性能的装置，所述分簇磁盘阵列包括多个物理磁盘。所述装置包括：统计单元，被配置为统计所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改善分簇磁盘阵列的性能的方法，所述分簇磁盘阵列包括多个物理磁盘，所述方法包括：统计所述多个物理磁盘中的每个物理磁盘的活跃的输入/输出(I/O)请求的数目和类型；基于预定时间段内所统计的所述每个物理磁盘的活跃的I/O请求的数目和类型，将所述多个物理磁盘至少划分为第一调度群组和第二调度群组，所述第一调度群组具有第一调度优先级，所述第二调度群组具有高于所述第一调度优先级的第二调度优先级；以及按照调度优先级从高到低的顺序从所划分的调度群组之一中选择物理磁盘以进行调度。

【技术特征摘要】
1.一种用于改善分簇磁盘阵列的性能的方法，所述分簇磁盘阵
列包括多个物理磁盘，所述方法包括：
统计所述多个物理磁盘中的每个物理磁盘的活跃的输入/输出
(I/O)请求的数目和类型；
基于预定时间段内所统计的所述每个物理磁盘的活跃的I/O请
求的数目和类型，将所述多个物理磁盘至少划分为第一调度群组和
第二调度群组，所述第一调度群组具有第一调度优先级，所述第二
调度群组具有高于所述第一调度优先级的第二调度优先级；以及
按照调度优先级从高到低的顺序从所划分的调度群组之一中选
择物理磁盘以进行调度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中按照调度优先级从高到低
的顺序从所划分的调度群组之一中选择物理磁盘以进行调度包括：
从所划分的调度群组之一中随机地选择物理磁盘以进行调度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括：
周期性地更新所述每个物理磁盘的活跃的I/O请求的数目和类
型；以及
基于所更新的活跃的I/O请求的数目和类型，使得所述多个物理
磁盘中的至少一部分物理磁盘在所划分的调度群组中的不同的调度
群组中移动。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
收集正在经历数据重构的已损坏条带的信息；
基于所收集的已损坏条带的信息识别所述第二调度群组中具有
数据重构I/O请求的物理磁盘；
基于所述识别而将所述第二调度群组中的物理磁盘划分为第一
子群组和第二子群组，所述第一子群组中的物理磁盘具有所述数据
重构I/O请求，而所述第二子群组中的物理磁盘不具有所述数据重构
I/O请求；以及
向所述第二子群组赋予第三调度优先级，所述第三调度优先级
高于所述第二调度优先级。
5.根据权利要求4所述的方法，其中按照调度优先级从高到低
的顺序从所划分的调度群组之一中选择物理磁盘以进行调度包括：
响应于确定从所述第二调度群组中选择物理磁盘，按照调度优
先级从高到低的顺序从所述第一子调度群组和所述第二子调度群组
之一中选择物理磁盘以进行调度。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
将所述多个物理磁盘虚拟化为多个虚拟磁盘；
其中按照调度优先级从高到低的顺序从所划分的调度群组之一
中选择物理磁盘以进行调度包括：
响应于所述多个虚拟磁盘中的至少一个虚拟磁盘接收到
I/O请求，按照调度优先级从高到低的顺序从所划分的调度群组之一
中选择物理磁盘；
提供从所述至少一个虚拟磁盘到所选择的物理磁盘的映
射；以及
基于所述映射将所接收到的I/O请求分派至所选择的物理
磁盘。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：
将所述多个物理磁盘中的每个物理磁盘的地址空间划分为多个
物理块，所述多个物理块中的每个物理块具有相同的存储容量；以
及
将所述多个虚拟磁盘中的每个虚拟磁盘的地址空间划分为多个
虚拟块，所述多个虚拟块中的每个虚拟块具有与所述多个物理块中
的每个物理块相同的存储容量。
8.根据权利要求7所述的方法，其中提供从所述至少一个虚拟
磁盘到所选择的物理磁盘的映射包括：提供从所述至少一个虚拟磁
盘的虚拟块到所选择的物理磁盘的物理块的映射；并且
其中基于所述映射将所接收到的I/O请求分派至所选择的物理

\t磁盘包括：基于所述映射将所接收到的I/O请求分派至所选择的物理
磁盘的物理块。
9.根据权利要求1所述的方法，其中将所述多个物理磁盘至少
划分为第一调度群组和第二调度群组包括：
将所述预定时间段内所统计的所述每个物理磁盘的预定类型的
活跃的I/O请求的数目与预定阈值进行比较；
响应于所述多个物理磁盘中的一个或多个物理磁盘的所述预定
类型的活跃的I/O请求的数目超过所述预定阈值，将相应的物理磁盘
划分到所述第一调度群组；以及
响应于所述多个物理磁盘中的一个或多个物理磁盘的所述预定
类型的活跃的I/O请求的数目未超过所述预定阈值，将相应的物理磁
盘划分到所述第二调度群组。
10.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠杰，邹勇，刘子锐，王飞，易正利，
申请(专利权)人：伊姆西公司，
类型：发明
国别省市：美国;US