專利名稱：一種由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁盤陣列技術(shù)，具體地說是一種快速恢復(fù)、高可用、多盤倉的廉價 磁盤陣列技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著IT技術(shù)的高速發(fā)展，存儲技術(shù)步入了迅猛發(fā)展的階段。廉價冗余磁盤陣列 (Redundant Arrays of Inexpensive Disks，簡稱RAID)原理是利用數(shù)組方式來做磁盤組， 配合數(shù)據(jù)分散排列的設(shè)計(jì)，提升數(shù)據(jù)的安全性。隨著RAID的發(fā)展，先后出現(xiàn)了如RAID0、 RAIDl、RAID0+1、RAID1+0、RAID3、RAID5、RAID6和RAID7等多種數(shù)級別，它們大都采用數(shù)據(jù) 冗余機(jī)制保護(hù)數(shù)據(jù)安全和提高系統(tǒng)性能。目前，隨著數(shù)據(jù)的指數(shù)級增長，磁盤陣列存儲空間已經(jīng)開始向PB級發(fā)展，海量的 數(shù)據(jù)帶來了諸多復(fù)雜的問題。首先，海量數(shù)據(jù)的恢復(fù)需要很長的時間，直接影響了整個系統(tǒng) 的性能和可用性；其次，海量數(shù)據(jù)的存儲與檢索大大降低了系統(tǒng)的可靠性，大量的磁盤也增 加了系統(tǒng)故障出現(xiàn)的概率；再次，對大量磁盤的管理需要高性能、高可靠和多通道的RAID 控制器，而這些大型的高性能控制器價格昂貴，直接增加了企業(yè)和用戶的負(fù)擔(dān)。如中國專利文獻(xiàn)CN101221482A中公開了一種由固態(tài)存儲子系統(tǒng)組成的磁盤陣列 系統(tǒng)，包括多個存儲子系統(tǒng)，其中每個存儲子系統(tǒng)包括多個固態(tài)內(nèi)存，用以作為數(shù)據(jù)存儲介 質(zhì)；該技術(shù)方案突破了原來機(jī)械式硬盤的存取瓶頸及工作溫度的限制，確保存儲數(shù)據(jù)的安 全性，加速了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)存取上的速度。但是，存儲海量數(shù)據(jù)時，由于該技術(shù)方案中 采用固態(tài)內(nèi)存的方式實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)，因此當(dāng)其出現(xiàn)故障時，整個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)面臨丟失的危 險，如果需要對該子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)則要將整個磁盤陣列系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算以便進(jìn)行 恢復(fù)，不僅需要很長的恢復(fù)等待時間，而且影響整個系統(tǒng)的可靠性。因此，如何提供一種技術(shù)使其能快速恢復(fù)磁盤陣列的數(shù)據(jù)，保證企業(yè)對存儲系統(tǒng) 在性能、安全性、可靠性、價格等多方面的高要求的同時，應(yīng)對當(dāng)今數(shù)據(jù)快速增長和大規(guī)模 數(shù)據(jù)訪問的挑戰(zhàn)，是存儲界急需解決的一個問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中的磁盤陣列系統(tǒng)的一個磁盤或子系 統(tǒng)出現(xiàn)問題，需要將整個磁盤陣列系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)，恢復(fù)數(shù)據(jù)時間長，影響系統(tǒng)使用的問題； 同時由于存在大量硬盤，當(dāng)有硬盤出現(xiàn)問題時，管理員很難發(fā)現(xiàn)問題盤的位置以及其所屬 的RAID子系統(tǒng)；用戶海量的數(shù)據(jù)需要高性能磁盤陣列來存儲，軟硬件費(fèi)用高昂，性價比較 低等問題，從而提出一種能快速恢復(fù)磁盤陣列的數(shù)據(jù)、具有較好的安全性和可靠性、易管理 和高性價比的磁盤陣列系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)， 包括一個RAID主系統(tǒng)和至少一個RAID子系統(tǒng)，所述RAID主系統(tǒng)通過硬盤接口連接所有的 RAID子系統(tǒng)，所述每個RAID子系統(tǒng)包括至少一個硬盤和一個控制器，所述硬盤用于存儲數(shù)據(jù)，每個 子系統(tǒng)內(nèi)的所有硬盤組成一個盤倉，所述控制器管理所述硬盤和保護(hù)硬盤數(shù)據(jù)，并為RAID 主系統(tǒng)提供的虛擬存儲空間；
所述RAID主系統(tǒng)包括控制器、主板、內(nèi)存、CPU和主機(jī)接口部件，所述控制器將 所有RAID子系統(tǒng)提供的存儲空間作為相互獨(dú)立的硬盤進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過配置成不同的 RAID等級，為用戶提供存儲空間。所述RAID子系統(tǒng)可擴(kuò)展。所述RAID子系統(tǒng)擴(kuò)展為2-10個。所述控制器包括為RAID控制器，并支持RAID0、1、3、5、6、10的RAID等級。所述RAID主系統(tǒng)的控制器為單控制器或多控制器。所述硬盤接口為SAS或SATA或FC或SCSI接口。所述RAID子系統(tǒng)為由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)。所述盤倉之間相互獨(dú)立，且有各自的標(biāo)識。所述標(biāo)識為不同顏色或貼上不同的標(biāo)簽。所述RAID子系統(tǒng)支持硬盤的熱插拔。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)，
(1)本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，包括一個RAID主系統(tǒng) 和至少一個RAID子系統(tǒng)，所述RAID子系統(tǒng)為主系統(tǒng)提供存儲空間，所述RAID主系統(tǒng)通過 RAID子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲與保護(hù)，所述RAID子系統(tǒng)管理自己的硬盤空間，所述RAID主系統(tǒng) 管理整個硬盤空間，具有快速恢復(fù)、高可用、廉價、易管理的優(yōu)點(diǎn)；快速恢復(fù)是指每個RAID 子系統(tǒng)管理和維護(hù)自己的磁盤空間，如果出現(xiàn)故障，可以只恢復(fù)出現(xiàn)故障的RAID子系統(tǒng)， 其他子系統(tǒng)無需恢復(fù)，因此有效縮短了數(shù)據(jù)恢復(fù)的時間；高可用是指各個RAID子系統(tǒng)之間 相互獨(dú)立，各RAID子系統(tǒng)的故障不會影響其它子系統(tǒng)使用，每個RAID子系統(tǒng)根據(jù)RAID保 護(hù)級別能容忍一定數(shù)量的磁盤故障，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的第一層保護(hù)，RAID主系統(tǒng)也能根據(jù)RAID 保護(hù)級別容忍一定數(shù)量的RAID子系統(tǒng)故障，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的第二級保護(hù)；廉價體現(xiàn)在高性 能、多數(shù)據(jù)通道的RAID控制器價格非常昂貴，而采用多個小型RAID控制器大大降低了成 本；整個系統(tǒng)采用RAID子系統(tǒng)的形式構(gòu)成獨(dú)立的盤倉，通過對盤倉進(jìn)行特殊的標(biāo)記，用戶 很容易管理各個系統(tǒng)的磁盤，很容易發(fā)現(xiàn)故障盤的位置和所述的RAID系統(tǒng)，方便管理，本 發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，降低了海量數(shù)據(jù)存儲的成本，提高 了系統(tǒng)的可靠性和可用性，并由于設(shè)計(jì)了獨(dú)立的多盤倉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，易于查找故障和管理系 統(tǒng)，是一種能快速恢復(fù)磁盤陣列數(shù)據(jù)、具有較好的安全性和可靠性的廉價磁盤陣列系統(tǒng)。(2)本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，所述RAID子系統(tǒng)可 擴(kuò)展，滿足不同存儲的需要，在非海量存儲條件下，一般設(shè)置2-10個，在海量數(shù)據(jù)存儲時， 可設(shè)置數(shù)十個，可以滿足不同用戶的需求。(3)本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，所述RAID子系統(tǒng)的 控制器為RAID控制器，并支持RAID0、1、3、5、6、10的RAID等級，所述控制器包括CPU、內(nèi)存、 和磁盤接口，使得所述RAID子系統(tǒng)可以管理自己的磁盤，恢復(fù)磁盤數(shù)據(jù)的功能。(4)本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，RAID主系統(tǒng)和RAID 子系統(tǒng)都支持現(xiàn)有的RAID等級，對每個系統(tǒng)的RAID配置和管理簡單，既可以通過硬件實(shí)現(xiàn)，也可以通過軟件實(shí)現(xiàn)。(5)本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，所述RAID主系統(tǒng)為 單控制器或多控制器，由用戶根據(jù)需要來選擇，當(dāng)RAID主系統(tǒng)采用雙控制器熱備份實(shí)現(xiàn)機(jī) 制時，可以進(jìn)一步提高對整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保護(hù)。(6)本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，所述多通道硬盤接 口為SAS或SATA或FC或SCSI接口，使用簡單方便，適用范圍廣，實(shí)現(xiàn)了多協(xié)議的支持。(7)本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，所述RAID子系統(tǒng)由 雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，所述子系統(tǒng)可可以進(jìn)一步設(shè)置子系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)行海 量數(shù)據(jù)的存儲時，可以通過底層的子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)和管理，提高了數(shù)據(jù)恢復(fù)的速度， 更加方便了對海量數(shù)據(jù)的分散存儲和管理，提高了數(shù)據(jù)存儲恢復(fù)的效率。(8)本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，所述盤倉之間相互 獨(dú)立，且有各自的標(biāo)識，所述標(biāo)識為不同顏色或貼上不同的標(biāo)簽，這樣當(dāng)某個盤倉出現(xiàn)問題 時，方便記錄，使用時也不易混淆，容易分辨。(9)本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，所述RAID子系統(tǒng)支 持硬盤的熱插拔，使用方便。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合 附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
圖1是本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)的原理圖； 圖2是本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
下面給出本發(fā)明所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)的一個實(shí)施方式， 如圖1所示，一種由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，包括一個RAID主系統(tǒng)和η個 RAID子系統(tǒng)，此處η為RAID子系統(tǒng)的個數(shù)，根據(jù)需要設(shè)置，在非海量數(shù)據(jù)存儲條件下，一般 選擇2-10個，在海量數(shù)據(jù)存儲條件下可設(shè)置數(shù)十個，本實(shí)施例中選擇3個。所述RAID主系 統(tǒng)通過硬盤接口連接所有的RAID子系統(tǒng)，此處的硬盤接口為SATA 口，也可以使用SAS，F(xiàn)C 等接口。所述每個RAID子系統(tǒng)包括至少一個硬盤和一個控制器，所述硬盤用于存儲數(shù)據(jù)， 此處的硬盤可以根據(jù)不同情況設(shè)置為多個，如做成RAIDO需至少兩塊磁盤，RAID5至少3塊 磁盤，所述RAID子系統(tǒng)支持硬盤的熱插拔，每個子系統(tǒng)內(nèi)的所有硬盤組成一個盤倉，各個 子系統(tǒng)的盤倉之間相互獨(dú)立，且有各自的標(biāo)識，在本實(shí)施例中所述標(biāo)識為設(shè)置成不同的顏 色，此外，也可以設(shè)置標(biāo)簽。所述RAID子系統(tǒng)的控制器包括CPU、內(nèi)存、和磁盤接口等，在本 實(shí)施例中可以選擇市場常見的RAID控制器，用于管理所述硬盤和保護(hù)硬盤數(shù)據(jù)，并為RAID 主系統(tǒng)提供的虛擬存儲空間。所述RAID主系統(tǒng)包括控制器、主板、內(nèi)存、CPU和主機(jī)接口部 件，所述控制器將所有RAID子系統(tǒng)提供的存儲空間作為相互獨(dú)立的硬盤進(jìn)行統(tǒng)一管理，所 述RAID主系統(tǒng)的控制器為單控制器或雙控制器，此處選用RAID控制器，通過配置成不同的 RAID等級，為用戶提供存儲空間。所述肌10子系統(tǒng)支持肌100、1、3、5、10的肌10等級。本發(fā)明主要采用雙層控制器，以多盤倉的方式實(shí)現(xiàn)多個RAID子系統(tǒng)，原理圖如圖1所示，整個 盤陣擁有η個盤倉，每個盤倉里有一個RAID控制器，其對外接口通過數(shù)據(jù)連接通道與RAID 主系統(tǒng)上的后端磁盤端口進(jìn)行連接，這些RAID控制器可以根據(jù)具體的應(yīng)用進(jìn)行定制，它們 支持的RAID等級沒有具體的限制。每個RAID子系統(tǒng)把其對應(yīng)盤倉的多個硬盤進(jìn)行統(tǒng)一管 理，并向RAID主系統(tǒng)提供統(tǒng)一的存儲空間，然后由RAID子系統(tǒng)把所有盤倉提供的存儲空間 進(jìn)行統(tǒng)一分配和管理。所述RAID子系統(tǒng)還可以根據(jù)需要設(shè)置成由雙層控制器組成的多盤 倉磁盤陣列系統(tǒng)。實(shí)施例2
在此給出另一個具體的實(shí)施方式，如圖2所示，所述由雙層控制器組成的多盤倉磁盤 陣列系統(tǒng)采用5U(U為機(jī)柜大小的衡量單位)結(jié)構(gòu)的盤陣進(jìn)行說明，整個盤陣擁有20塊ITB 的SATA磁盤，分成4個盤倉，即形成4個RAID子系統(tǒng)，每個盤倉帶有一個5通道的硬件RAID 控制器，所述RAID子系統(tǒng)通過RAID主系統(tǒng)背板上的磁盤接口與RAID主系統(tǒng)連接，通過配 置后向RAID主系統(tǒng)提供一個相當(dāng)于一塊大磁盤的硬件設(shè)備，RAID主控制器把4個盤倉提 供的存儲空間進(jìn)行統(tǒng)一管理，設(shè)置好RAID級別后對外提供統(tǒng)一存儲空間。本實(shí)例可以容忍多個磁盤故障，例如盤倉1設(shè)置RAIDl，容忍一塊磁盤故障，盤倉2 設(shè)置RAID5，容忍一塊磁盤故障，盤倉3和盤倉4同樣都可以容忍一塊磁盤故障；RAID主系 統(tǒng)采用雙控制器實(shí)現(xiàn)高可靠性，使RAID主系統(tǒng)不會成為單點(diǎn)故障，同時，RAID主系統(tǒng)可以 把所有子系統(tǒng)提供的存儲空間配置成RAIDl、3或5，能容忍1個盤倉的故障，因此，整個系統(tǒng) 具有非常高的可靠性。另外，整個系統(tǒng)擁有20TB的磁盤空間，但單個盤倉只有5TB的存儲空 間，因此，在任意一塊磁盤故障恢復(fù)時，時間都將特別短，能實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速恢復(fù)。同時， 盤倉恢復(fù)操作對主系統(tǒng)應(yīng)用透明，不影響整個系統(tǒng)的使用?？梢?，采用本發(fā)明所述的磁盤陣 列系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對海量存儲系統(tǒng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)快速恢復(fù)，并能保證整個系統(tǒng)高可靠，從而真 正保護(hù)用戶的寶貴數(shù)據(jù)資源，而且還能節(jié)省用戶的成本。由于對每個盤倉采取特定的標(biāo)識， 當(dāng)某個磁盤出現(xiàn)故障時，用戶很容易發(fā)現(xiàn)哪個盤倉出了問題，加快了解決問題的速度，提高 了工作效率。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或 變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，其特征在于包括一個RAID主系統(tǒng) 和至少一個RAID子系統(tǒng)，所述RAID主系統(tǒng)通過硬盤接口連接所有的RAID子系統(tǒng)，所述每個RAID子系統(tǒng)包括至少一個硬盤和一個控制器，所述硬盤用于存儲數(shù)據(jù)，每個 子系統(tǒng)內(nèi)的所有硬盤組成一個盤倉，所述控制器管理所述硬盤和保護(hù)硬盤數(shù)據(jù)，并為RAID 主系統(tǒng)提供的虛擬存儲空間；所述RAID主系統(tǒng)包括控制器、主板、內(nèi)存、CPU和主機(jī)接口部件，所述控制器將 所有RAID子系統(tǒng)提供的存儲空間作為相互獨(dú)立的硬盤進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過配置成不同的 RAID等級，為用戶提供存儲空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，其特征在于所 述RAID子系統(tǒng)可擴(kuò)展。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，其特征在于所 述RAID子系統(tǒng)擴(kuò)展為2-10個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，其特征在于 所述RAID子系統(tǒng)的控制器為RAID控制器，并支持RAID0、1、3、5、6、10的RAID等級。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，其特征 在于所述RAID主系統(tǒng)的控制器為單控制器或多控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，其特征 在于所述硬盤接口為SAS或SATA或FC或SCSI接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的由雙層控制器組成的多盤倉硬盤陣列系 統(tǒng)，其特征在于所述RAID子系統(tǒng)設(shè)置為由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，其特征在于所 述盤倉之間相互獨(dú)立，且有各自的標(biāo)識。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，其特征在于所 述標(biāo)識為不同顏色或貼上不同的標(biāo)簽。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，其特征 在于所述RAID子系統(tǒng)支持硬盤的熱插拔。
全文摘要
一種由雙層控制器組成的多盤倉磁盤陣列系統(tǒng)，包括一個RAID主系統(tǒng)和至少一個RAID子系統(tǒng)，所述RAID主系統(tǒng)通過硬盤接口連接所有的RAID子系統(tǒng)，所述每個RAID子系統(tǒng)包括至少一個硬盤和一個控制器，所述控制器管理所述硬盤和保護(hù)硬盤數(shù)據(jù),并為RAID主系統(tǒng)提供的虛擬存儲空間；所述RAID主系統(tǒng)包括控制器，所述控制器將所有RAID子系統(tǒng)提供的存儲空間作為相互獨(dú)立的硬盤進(jìn)行統(tǒng)一管理，通過配置成不同的RAID等級，為用戶提供存儲空間。解決了現(xiàn)有技術(shù)中的磁盤陣列系統(tǒng)中一個硬盤或子系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需要計(jì)算整個磁盤陣列相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)，從而存在恢復(fù)時間長和影響系統(tǒng)可用性的技術(shù)問題，尤其適用于海量數(shù)據(jù)的存儲。
文檔編號G06F3/06GK102103468SQ20101061851
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者易奇, 胡懷湘, 陽小珊 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十五研究所