磁盘阵列在线容量扩展方法技术

本发明专利技术提供了一种磁盘阵列在线容量扩展方法，包括：接收磁盘阵列容量扩展的信息；根据磁盘阵列容量扩展的信息的指示，将添加的磁盘绑定到原磁盘阵列中得到新的磁盘阵列，其中，保持原磁盘阵列的数据块分布方式，并且添加的磁盘的数据块接着原磁盘阵列的最后一个数据块进行编号；通过新的磁盘阵列的数据块分布方式计算新的磁盘阵列的数据块的逻辑地址到物理地址的映射。本发明专利技术实现了磁盘阵列在线扩展容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机存储领域，具体而言，涉及一种磁盘阵列在 线容量扩展方法。
技术介绍
磁盘阵列容量扩展技术在磁盘阵列的应用中具有重要的实用价 值。它能方Y更地扩展存储体-》兹盘阵列的容量，而不用^皮坏原存储 体上的数据。目前，》兹盘阵列容量扩展冲支术^皮广泛地应用到各种^兹 盘阵列存储系统中。磁盘阵列容量扩展分为在线扩展和离线扩展两种方法，其区别 在于容量扩展的同时允不允许用户访问数据。保持原有磁盘存储的凄t据不^皮损坏是容量扩展的前4是。通常用户会为RAID (Redundant Array of Independent Disk,独立》兹盘冗余阵列)i殳备准备新的》兹盘， 绑定到磁盘阵列中，供磁盘阵列使用。由于磁盘阵列特殊的数据分 布方式和容错机制，使得容量扩展不仅仅是将磁盘绑定到阵列中， 还要求阵列能够按照一定的RAID算法实现H据分布。其次还要考 虑到对于有容错能力的阵列容量扩展，有磁盘失效时，数据要仍然 能够恢复出来，也就是说同一条带内的数据与校验要一致。对于有 容错级别的阵列，容量扩展之前的阵列有D个磁盘组成，阵列系统 会将这些磁盘按块大小分成相同个数的数据块，通常称为chunk。 对于有冗余校验数据的级别阵列，阵列系统会将磁盘同一偏移位置 的chunk组成条带stripe。 一个条带是一组凄t据-4交-睑组，该组的才交-验块由该组内所有凄t据计算生成。它是在各》兹盘同一偏移位置的凄t 据块组成一个数据_校验组，该组内 一定数目的lt据块失效时可以 通过存储的数据和校验恢复出来。某一条带内的校验由该条带内各磁盘上的数据按照校验算法生成。对于RAID1，采用直接镜像存储 数据；对于RAID5，则是同一条带内各数据块异或产生校验数据； 对于RAID6的第二4交-验则有多种产生方法，熟知的为采用Reed Solomon编码的方法产生。这样当有凄t据块丢失时，通过剩余l史据 和冲交-验，可以通过一交验逆运算方法恢复H据。鉴于容量扩展对于用户的重要性，目前存储系统都提供在线容 量扩展功能，但是采用的方法主要是直接的数据搬移和利用空闲空 间暂时存储数据达到纟般移数据的目的。这两个过程都会集中产生大 量与用户请求不相关的读写操作。对于》兹盘阵列，这样大量的读写 必然会对磁盘使用寿命产生影响。磁盘在这种高负荷情况下长时间 工作，其损坏的概率大大增加。这对于磁盘阵列是非常不利的。常 用的扩容方法是采用直接的数据搬移。如图l所示，为一种RAID5 数据分布方式，在该方式下，磁盘被分为同样大小的条带，条带内 每个数据块通常为4kB。磁盘上的一个块大小为用户指定的 chunksize大小。数据块分布先按列再按行依次存放。磁盘上每个条 带的第 一个数据块从校验块后面的第一个块开始编号，依次存放逻 辑块。校验在各磁盘中螺旋分布，数据块按照空闲块依次编号，每 一条带的第一个数据块从校验块后面的第 一个块开始的编号，依次 编完同一行的数据块。校验块是同一条带数据异或的值。按照图1 所示的数据块分布方式，当需要容量扩展时，其采用的方法是依次 读出各数据块，按照新的数据分布方式计算其该写入的位置，然后 写到相应的石兹盘扇区上。图2示出了一种RAID5容量扩展方法。容量扩展时，按照图中 所示数据分布，将原阵列的所有数据块读出来，条带搬移数据块重 新组成条带，计算4交验。然后将组成的新条带写入磁盘对应位置。该方法是比较基本的容量扩展思想，按照原来数据的分布方法重新 分布凌t据，将lt据4姿照新的配置拍定移到相应的位置。但是此方法在容量扩展进行时，系统发起大量的读写请求，磁盘I/O带宽基本上 被全部占用，用户的数据请求速度受到严重影响。系统响应速度变 得很慢，数据请求时间变长，效率低下。在一种现有技术中，并且为了保证数据迁移过程中条带数据、 校-验不一致的区域数据安全，将凄史据校—验不一致区域拷贝到原阵列 和新磁盘尾端暂存，加强了实施条件。在另一种现有4支术中，通过配置一个不小于原阵列的新阵列， 读取数据写到临时阵列上去，然后调整阵列，释》文临时阵列，进行容量扩展；其次还提出了解决正常读写与迁移数据读写冲突解决办 法。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有冲支术中至少存在如下问 题在容量扩展中都需要数据迁移，并且需要分配空间临时存储磁 盘数据，造成了用户请求响应速度慢的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种，以解决现有 技术中容量扩展效率较低的问题。在本专利技术的实施例中，提供了 一种， 包括接收磁盘阵列容量扩展的信息；根据磁盘阵列容量扩展的信 息的指示，将添加的磁盘绑定到原磁盘阵列中得到新的磁盘阵列， 其中，保持原磁盘阵列的数据块分布方式，并且添加的磁盘的数据 块接着原f兹盘阵列的最后一个H据块进行编号；通过新的f兹盘阵列 的数据块分布方式计算新的磁盘阵列的数据块的逻辑地址到物理地 址的映射。7优选的，该方法还包括才艮据新的》兹盘阵列的^:据块的逻辑地 址到物理地址的映射关系处理lt据的读/写4乘作请求。优选的，该方法还包括创建对应于新的磁盘阵列的条带的位 图，所有的位图构成位图组，位图的初始值为0;位图的值为O表 示位图对应的数据和校验为不一致状态，生成条带校验块的数据块 为原磁盘阵列数据块；位图的值为1表示位图对应的数据和校验为 一致状态，生成条带才交验块的数据块为新的;兹盘阵列数据块；其中， 冲交-验块设置于原》兹盘阵列中。优选的，如果在容量扩展时没有》兹盘失效，该方法进一步包括 如果位图的值为0,在写操作时计算校验数据，并将校验数据写入 相对应的校验块，修改写操作所在条带对应的位图的值为1，其中， 校验数据由写操作所在的条带对应的数据块以及所写的数据生成。优选的，如果在容量扩展时有^兹盘失效，该方法进一步包括 如果失效》兹盘的条带对应的位图值为0，则根据原》兹盘阵列配置参 数和条带内的原^兹盘阵列的数据块以及校验块恢复条带内丢失的数 据；以及如果失效f兹盘的条带对应的位图值为1,则根据新的磁盘 阵列配置参数和条带内有效的所有数据块和校验块恢复条带内丟失 的数据。优选的，如果在容量扩展时有^兹盘失效，该方法进一步包括 记录失效磁盘在磁盘阵列中的位置，当进行读/写操作或者有备用磁 盘时，恢复丢失的凄W居块。优选的，该方法进一步包括如果位图组不是所有值都为1, 则维持容量扩展的状态，按容量扩展状态处理读/写操作请求；优选的，当新的》兹盘阵列空闲时，重新计算不为1的位图Y直所 对应的条带的校验数据，将校验数据写入相对应的校验块，并修改 条带对应的位图的值为1。优选的，该方法进一步包括如果位图组的所有值为1，则容 量扩展完成，释放位图组所占资源。上述实施例的》兹盘阵列在线容量扩展方法因为采用了在线扩展 磁盘容量的方式，所以克服了现有技术中容量扩展效率较低的问题， 进而提高了磁盘容量扩展速度。附图说明此处所i兑明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申 请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并 不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图1示出了现有技术一种基于RAID5的数据、校验分布方式示 意图2示出了现有技术一种基于RAID5容量扩展后的数据分布方 式示意图3示出了根据本专利技术实施例的的 流程图4示出了#4居本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁盘阵列在线容量扩展方法，其特征在于，包括以下步骤：　接收磁盘阵列容量扩展的信息；　根据所述磁盘阵列容量扩展的信息的指示，将添加的磁盘绑定到原磁盘阵列中得到新的磁盘阵列，其中，保持所述原磁盘阵列的数据块分布方式，并且所述添加 的磁盘的数据块接着所述原磁盘阵列的最后一个数据块进行编号；　通过所述新的磁盘阵列的数据块分布方式计算所述新的磁盘阵列的数据块的逻辑地址到物理地址的映射。

【技术特征摘要】
1. 一种磁盘阵列在线容量扩展方法，其特征在于，包括以下步骤接收磁盘阵列容量扩展的信息；根据所述磁盘阵列容量扩展的信息的指示，将添加的磁盘绑定到原磁盘阵列中得到新的磁盘阵列，其中，保持所述原磁盘阵列的数据块分布方式，并且所述添加的磁盘的数据块接着所述原磁盘阵列的最后一个数据块进行编号；通过所述新的磁盘阵列的数据块分布方式计算所述新的磁盘阵列的数据块的逻辑地址到物理地址的映射。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据所述新的磁盘阵列的数据块的逻辑地址到物理地址 的映射关系处理数据的读/写操作请求。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括创建对应于所述新的磁盘阵列的条带的位图，所有的位图 构成^f立图l且，所述4立图的#刀始4直为0;所述位图的值为0表示所述位图对应的数据和4交-睑为不 一致状态，生成所述条带校验块的数据块为所述原磁盘阵列数 据块；所述位图的值为1表示所述位图对应的lt据和冲交验为一 致状态，生成所述条带校验块的数据块为所述新的磁盘阵列数 据块；其中，所述4交-验块i殳置于所述原》兹盘阵列中。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果在容量扩展时 没有》兹盘失岁丈，所述方法进一步包4舌如果所述位图的值为O，在写操作时计算校验数据，并将 所述校验数据写入相对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰玉龙，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]