專利名稱：一種網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)的管理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)，尤其涉及一種RAID陣列資源塊管理技術(shù)。
背景技術(shù)：
在涉及眾多主機(jī)的數(shù)據(jù)存儲的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，為了提高數(shù)據(jù)存儲的可靠性和安全 性，同時(shí)為了存儲容量的擴(kuò)展性和靈活性，網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通常來說，網(wǎng)絡(luò)存儲系 統(tǒng)的作用是為客戶端PC機(jī)或者服務(wù)器(一般統(tǒng)稱為主機(jī)或Host)提供可用的存儲空間。一般網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)的前端可以通過IP網(wǎng)絡(luò)或者FC網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)相連，為主機(jī)提供 數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。在數(shù)據(jù)傳輸方面，以基于IP承載的網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)為例，主機(jī)可以基于標(biāo)準(zhǔn) 的iSCSI(互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。網(wǎng)絡(luò)存 儲系統(tǒng)的核心是存儲控制器(Storage Controller)，存儲控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并把數(shù)據(jù)寫 入到后端物理磁盤中。為提高寫物理磁盤的性能以及提供數(shù)據(jù)冗余性，存儲控制器通常支持獨(dú)立磁盤冗 余陣列(RAID，也可稱為RAID陣列)技術(shù)，RAID技術(shù)是一種把多塊獨(dú)立的物理磁盤按不同 的方式組合起來形成一個(gè)磁盤組，從而提供比單個(gè)磁盤更高的存儲性能，并提供數(shù)據(jù)備份 技術(shù)。根據(jù)不同的數(shù)據(jù)組織方式，常用的RAID包括RAID0、RAID1、RAID5、RAID6、RAID10等。 根據(jù)RAID級別的不同可以提供各種級別的性能和可靠度，可以保證多數(shù)情況下，一個(gè)或者 多個(gè)磁盤故障時(shí)可以通過剩余成員磁盤中的數(shù)據(jù)采用RAID級別對應(yīng)的算法恢復(fù)出錯(cuò)磁盤 的數(shù)據(jù)，即保證數(shù)據(jù)不丟失。通過這種算法可重構(gòu)故障盤中的數(shù)據(jù)并寫入到熱備盤中，重構(gòu) 完成后熱備盤做成陣列的成員磁盤，恢復(fù)陣列的冗余性和可靠性，即通常所說的RAID陣列 重建。在現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)機(jī)制下，RAID成員磁盤健康狀態(tài)一般包括兩種正常磁盤未發(fā)生IO 讀寫錯(cuò)誤；故障磁盤發(fā)生了 IO讀寫錯(cuò)誤，出錯(cuò)扇區(qū)上的數(shù)據(jù)不能再被訪問。RAID健康狀 態(tài)定義如下正常RAID的所有成員磁盤都正常，RAID可以正常讀寫，RAID具有完整的數(shù)據(jù)冗 余性和可靠性；降級RAID的一個(gè)或多個(gè)成員磁盤故障，采用RAID級別對應(yīng)的算法可以通過剩余 成員磁盤上的數(shù)據(jù)重構(gòu)出出錯(cuò)磁盤的數(shù)據(jù)，RAID可以正常讀寫，但是不能提供完整的數(shù)據(jù) 冗余性和可靠性；故障RAID的一個(gè)或多個(gè)成員磁盤故障，采用RAID級別對應(yīng)的算法無法恢復(fù)出錯(cuò) 磁盤上的數(shù)據(jù)，故障狀態(tài)的RAID直接離線，其上數(shù)據(jù)不能再被訪問。存儲控制器收到原健康狀態(tài)是“正常”的RAID的成員磁盤故障事件后，RAID把出 錯(cuò)磁盤踢出陣列，如果采用RAID級別對應(yīng)的算法可以通過剩余成員磁盤上的數(shù)據(jù)重構(gòu)出 出錯(cuò)磁盤的數(shù)據(jù)，RAID健康狀態(tài)變?yōu)榻导墸缓笥|發(fā)重建，使用熱備盤重構(gòu)出錯(cuò)磁盤的數(shù) 據(jù)。如果沒有可用的熱備盤，RAID —直是降級狀態(tài)，等待熱備盤插入。如果采用RAID級別 對應(yīng)的算法不能通過剩余成員磁盤上的數(shù)據(jù)重構(gòu)出出錯(cuò)磁盤的數(shù)據(jù)，RAID健康狀態(tài)變?yōu)楣收?，RAID直接離線，其上數(shù)據(jù)不能再被訪問。請參考圖1，圖1中的RAID的級別為RAID5、成員磁盤數(shù)目為4，分別是Diskl到 Disk4。D1、D2、D3、P1組成第一個(gè)條帶，其中D1、D2、D3是數(shù)據(jù)，Pl是這個(gè)條帶上根據(jù)RAID5 算法計(jì)算出來的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，下面的條帶類似，D表示數(shù)據(jù)，P表示校驗(yàn)數(shù)據(jù)。RAID5算法可以保證，1個(gè)條帶上1個(gè)磁盤發(fā)生介質(zhì)錯(cuò)誤，可以通過該條帶上剩余 成員磁盤的數(shù)據(jù)重構(gòu)出出錯(cuò)磁盤的數(shù)據(jù)。如圖1所示，假設(shè)健康狀態(tài)是正常的RAID的條帶 2上，Disk4的D6區(qū)域發(fā)生磁盤IO讀寫錯(cuò)誤，無法再訪問，按照通常的做法，RAID健康狀態(tài) 變?yōu)榻导墸袲isk4從RAID中踢出，然后找可用的熱備盤進(jìn)行重建。然而出錯(cuò)磁盤踢出陣列后，雖然通過重建可恢復(fù)RAID的冗余性，但是無法解決非 同一條帶的多塊磁盤在短時(shí)間內(nèi)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的問題。進(jìn)一步來說，一種常見的情況 是如果網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)中沒有符合要求的熱備盤，比如沒有配置熱備盤，或者熱備盤類型、 容量等不滿足上述RAID重建的要求等，此時(shí)，RAID 一直處于等待重建的狀態(tài)，不具備完整 的冗余性，如果RAID中其他成員磁盤上也發(fā)生了磁盤IO讀寫錯(cuò)誤，采用RAID級別對應(yīng)的 算法不能通過剩余成員磁盤上的數(shù)據(jù)重構(gòu)出該出錯(cuò)磁盤的數(shù)據(jù)，RAID健康狀態(tài)變?yōu)楣收希?RAID離線，無法再進(jìn)行讀寫。比如RAID5可容忍一塊磁盤故障，即，RAID5的一塊成員磁盤 發(fā)生介質(zhì)錯(cuò)誤，RAID5狀態(tài)變?yōu)榻导壊⑻弑P，再有一塊成員磁盤發(fā)生介質(zhì)錯(cuò)誤，RAID5狀態(tài) 變?yōu)楣收希荒茉俦辉L問。比如圖2中Disk4被踢出RAID后，條帶5上Disk3的D15區(qū)域 也發(fā)生了磁盤IO讀寫錯(cuò)誤，無法再訪問。因?yàn)榇藭r(shí)RAID5是非冗余狀態(tài)，條帶5的數(shù)據(jù)丟 失，不能再恢復(fù)，因此RAID狀態(tài)變?yōu)楣收?，不能再被訪問。對上述方案的一種改進(jìn)實(shí)現(xiàn)是在RAID降級后，故障盤并不會立即從RAID中被踢 出，而是等重建完成后再踢盤，這樣可以在一定程度上提高RAID的健壯性，可降低多塊成 員磁盤短時(shí)間內(nèi)故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。然而這兩個(gè)方案都會導(dǎo)致用戶頻繁更換磁盤， 增加了用戶的成本以及使用體驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種旨在降低用戶更換磁盤頻率的存儲系統(tǒng)管理方法及裝 置。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)管理裝置，用于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)內(nèi)的資源管理操作，其中網(wǎng) 絡(luò)存儲系統(tǒng)包括存儲控制器以及多塊磁盤，所述存儲控制器的前端端口通過網(wǎng)絡(luò)連接主 機(jī)，所述存儲控制器的后端磁盤端口與所述磁盤相連；該管理裝置包括資源管理單元，用于使用所述磁盤創(chuàng)建RAID，并把該RAID的可用空間根據(jù)指定長 度劃分為多個(gè)資源塊，并創(chuàng)建該RAID對應(yīng)的塊表用于記錄資源塊是否已被分配使用；其中 該資源管理單元進(jìn)一步用于在創(chuàng)建邏輯資源時(shí)為邏輯資源分配至少一個(gè)資源塊并更新相 應(yīng)的塊表，并創(chuàng)建該邏輯資源的索引區(qū)，其中所述邏輯資源索引區(qū)用于記錄該邏輯資源的 邏輯空間與其自身分配到的RAID資源塊的物理空間的對應(yīng)關(guān)系；狀態(tài)維護(hù)單元，用于創(chuàng)建資源塊狀態(tài)表以維護(hù)RAID資源塊的狀態(tài)；并在接收到磁 盤IO讀寫錯(cuò)誤事件時(shí)根據(jù)磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事件確定讀寫錯(cuò)誤事件所影響的資源塊，然后 根據(jù)發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號以及RAID級別確定資源塊的新狀態(tài)并在資源塊狀態(tài)表中 更新該資源塊的記錄；其中所述資源塊的狀態(tài)包括正常狀態(tài)、降級狀態(tài)以及故障狀態(tài)；所述資源塊狀態(tài)表包括資源塊編號、資源塊狀態(tài)以及發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號；輔助管理單元，用于選擇空閑的資源塊替換處于降級狀態(tài)的資源塊，并觸發(fā)資源 管理單元更新邏輯資源索引區(qū)的記錄。一種網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)管理方法，用于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)內(nèi)的資源管理操作，其中網(wǎng) 絡(luò)存儲系統(tǒng)包括存儲控制器以及多塊磁盤，所述存儲控制器的前端端口通過網(wǎng)絡(luò)連接主 機(jī)，所述存儲控制器的后端磁盤端口與所述磁盤相連；該方法包括步驟A，使用所述磁盤創(chuàng)建RAID，并把該RAID的可用空間根據(jù)指定長度劃分為多 個(gè)資源塊，并創(chuàng)建該RAID對應(yīng)的塊表用于記錄資源塊是否已被分配使用；步驟B，在創(chuàng)建邏輯資源時(shí)為邏輯資源分配至少一個(gè)資源塊并更新相應(yīng)的塊表，并 創(chuàng)建該邏輯資源的索引區(qū)，其中所述邏輯資源索引區(qū)用于記錄該邏輯資源的邏輯空間與其 自身分配到的RAID資源塊的物理空間的對應(yīng)關(guān)系；步驟C，創(chuàng)建資源塊狀態(tài)表以維護(hù)RAID資源塊的狀態(tài)；并在接收到磁盤IO讀寫錯(cuò) 誤事件時(shí)根據(jù)磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事件確定讀寫錯(cuò)誤事件所影響的資源塊，然后根據(jù)發(fā)生IO 讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號以及RAID級別確定資源塊的新狀態(tài)并在資源塊狀態(tài)表中更新該資源 塊的記錄；其中所述資源塊的狀態(tài)包括正常狀態(tài)、降級狀態(tài)以及故障狀態(tài)；所述資源塊狀 態(tài)表包括資源塊編號、資源塊狀態(tài)以及發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號；步驟D，選擇空閑的資源塊替換處于降級狀態(tài)的資源塊，并更新邏輯資源索引區(qū)的 記錄。本發(fā)明通過資源塊狀態(tài)的維護(hù)，并用預(yù)留資源塊替代降級資源塊，從而在相當(dāng)程 度上延長了磁盤在陣列中的使用時(shí)間，從而降低了磁盤的更換頻率，有效地保護(hù)了用戶投資。


圖1是一種RAID陣列中磁盤發(fā)生介質(zhì)錯(cuò)誤示意圖。圖2是另一種RAID陣列中磁盤發(fā)生介質(zhì)錯(cuò)誤示意圖。圖3是本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)管理裝置邏輯層次圖。圖4是本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)管理裝置邏輯結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明記錄資源塊分配使用情況的塊表示意圖。圖6是本發(fā)明為邏輯資源分配資源塊示意圖。圖7是一種本發(fā)明磁盤發(fā)生介質(zhì)錯(cuò)誤對應(yīng)資源塊的示意圖。圖8是另一種本發(fā)明磁盤發(fā)生介質(zhì)錯(cuò)誤對應(yīng)資源塊的示意圖。圖9是又一種本發(fā)明磁盤發(fā)生介質(zhì)錯(cuò)誤對應(yīng)資源塊的示意圖。
具體實(shí)施例方式通常網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)為方便主機(jī)的數(shù)據(jù)讀寫，為了對主機(jī)屏蔽存儲資源物理上的 差異，可以通過虛擬化技術(shù)對物理存儲資源進(jìn)行抽象，在物理層面以上(在本發(fā)明中是指 RAID以上)形成面向用戶主機(jī)的邏輯資源，并且相應(yīng)生成邏輯資源地址映射表，以記錄邏 輯地址與物理地址的映射關(guān)系。請參考圖3的邏輯層次圖，本發(fā)明在邏輯資源層與物理層 之間引入資源塊管理層。以下結(jié)合其他附圖進(jìn)一步介紹本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施方式。
目前有20%到25%的網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)故障是由于磁盤問題所引起的，且磁盤的實(shí) 際故障率遠(yuǎn)高于磁盤標(biāo)稱的理論故障率，用戶更換磁盤的頻率實(shí)際上相當(dāng)高。對發(fā)生過IO 錯(cuò)誤的磁盤執(zhí)行檢測，根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可分為3類磁盤損壞，完全不能使用所占比例20%左右，對應(yīng)磁盤機(jī)械故障，磁盤老化等；部分扇區(qū)失效所占比例40%左右，比如盤面磁介質(zhì)損壞；磁盤正常所占比例40%左右，比如磁盤運(yùn)行環(huán)境震動、溫度異常等導(dǎo)致當(dāng)前IO 執(zhí)行錯(cuò)誤，磁盤FW Bug，軟件兼容性處理等。對于上述比例40%甚至更多的“部分扇區(qū)失效”的磁盤，除了失效扇區(qū)，其他的扇 區(qū)是可以繼續(xù)使用的?，F(xiàn)有的方案沒有細(xì)分上述錯(cuò)誤，RAID收到磁盤IO錯(cuò)誤，就認(rèn)為磁 盤不可用觸發(fā)重建，發(fā)生IO錯(cuò)誤的磁盤被踢出陣列不再使用，導(dǎo)致用戶更換磁盤的頻率較 高，也提高了用戶或者存儲廠家維護(hù)的成本。請參考圖3以及圖4，本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)管理裝置10主要用于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)存儲系 統(tǒng)內(nèi)的資源管理操作，其中網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)包括存儲控制器以及多塊磁盤，所述存儲控制器 的前端端口通過網(wǎng)絡(luò)連接主機(jī)，所述存儲控制器的后端磁盤端口與所述磁盤相連，一般來 說存儲控制器是一個(gè)較為完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其包括CPU與內(nèi)存等基本硬件以及操作系統(tǒng) 等底層軟件。以計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)本發(fā)明為例，從邏輯層面看，前述的管理裝置10包括資源 管理單元11、讀寫輔助單元12、狀態(tài)維護(hù)單元13、重建單元14以及輔助管理單元15。該管 理裝置在網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)中運(yùn)行，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)其他模塊一并運(yùn)行時(shí)，主要包括以下步 驟步驟101，在網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)中利用所述磁盤創(chuàng)建RAID陣列；并把所述RAID的可用 存儲空間根據(jù)指定大小劃分為多個(gè)資源塊，其中資源塊大小可以是用戶通過資源管理單元 配置的，各個(gè)RAID的資源塊的大小可以相同也可以不同，這取決對管理開銷的容忍度。把RAID的可用空間劃分為多個(gè)資源塊的同時(shí)創(chuàng)建RAID的塊表，每個(gè)資源塊和資 源分配相關(guān)的特性是已使用和未使用(即空閑)，因此塊表實(shí)現(xiàn)上可以使用bitmap表，bit 設(shè)置為1表示對應(yīng)的塊已使用，一方面可提高檢索效率，另一方面可節(jié)省塊表占用的空間。 請參考圖5，比如將一個(gè)64GB的第一 RAID陣列(arrayl)按照IGB的塊大小劃分為64塊， arrayl的塊表僅需要8個(gè)字節(jié)的空間，塊表中bit位為1的表示對應(yīng)的資源塊已使用，為0 則表示對應(yīng)的資源塊未使用。再比如將一個(gè)32GB的第二 RAID陣列(array2)按照512M的 塊大小劃分為64塊，第二 RAID陣列的塊表同樣也需要8個(gè)字節(jié)的空間，塊表中bit位為1 的表示對應(yīng)的資源塊已使用，為0則表示對應(yīng)的資源塊未使用。進(jìn)一步來說，如果所述指定 長度是多個(gè)不同的長度，此時(shí)可以進(jìn)一步在塊表中記錄塊的大小，這樣可以滿足其他管理 操作的需求，比如數(shù)據(jù)遷移等等，但這與本發(fā)明主題并不是緊密相關(guān)的，不再進(jìn)一步討論。步驟102，創(chuàng)建邏輯資源(LUN)時(shí)為LUN分配至少一個(gè)資源塊，并在邏輯資源占用 的RAID陣列的塊表中將分配給該邏輯資源的資源塊標(biāo)記更新為已使用狀態(tài)；步驟103，創(chuàng)建邏輯資源時(shí)為該邏輯資源建立索引區(qū)以記錄邏輯資源線性邏輯空 間與其自身分配到的RAID資源塊物理空間的對應(yīng)關(guān)系；步驟101、步驟102以及步驟103由 資源管理單元11執(zhí)行。在創(chuàng)建邏輯資源時(shí)需要在預(yù)先設(shè)定的索引區(qū)記錄邏輯資源對應(yīng)到哪些資源塊。請 參考圖6，索引區(qū)中的前四行記錄了第一 RAID陣列的哪些資源塊被分配給了 LUN1，以索引標(biāo)記A0B10為例，其表示arrayl的第十個(gè)資源塊，即塊表中第二行從左到右第二個(gè)位置所 表示的資源塊。雖然圖6所示的情形是LUm對應(yīng)的所有資源塊都在一個(gè)RAID陣列中。很 容易理解的是，LUNl對應(yīng)的資源塊可以分布在不同的RAID陣列中。如果分配了其他RAID 陣列的資源塊的話，則需要在索引區(qū)中進(jìn)行同樣的記錄。步驟104，創(chuàng)建RAID時(shí)為該RAID創(chuàng)建資源塊狀態(tài)表，用于記錄該RAID中各個(gè)資源 塊的狀態(tài)。步驟105，當(dāng)磁盤發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤時(shí)，收到磁盤返回的讀寫錯(cuò)誤事件，確定發(fā)生讀 寫錯(cuò)誤的資源塊，根據(jù)發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號以及RAID級別判斷資源塊的新狀態(tài)，并 在預(yù)設(shè)的資源塊狀態(tài)表中更新該資源塊的記錄。其中所述資源塊的狀態(tài)通常包括正常狀 態(tài)、降級狀態(tài)以及故障狀態(tài)。步驟104以及步驟105由狀態(tài)維護(hù)單元13執(zhí)行。資源塊的各個(gè)狀態(tài)定義如下 所述正常狀態(tài)表示該資源塊所屬的磁盤區(qū)域上沒有發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤事件； 所述降級狀態(tài)表示該資源塊所屬的磁盤區(qū)域上發(fā)生了 IO讀寫錯(cuò)誤事件，采用 RAID級別對應(yīng)的算法可以通過剩余成員磁盤上的數(shù)據(jù)重構(gòu)出出錯(cuò)磁盤的數(shù)據(jù)； 所述故障狀態(tài)表示該資源塊所屬的磁盤區(qū)域上發(fā)生了 IO讀寫錯(cuò)誤事件，采用 RAID級別對應(yīng)的算法不能通過剩余成員磁盤上的數(shù)據(jù)重構(gòu)出出錯(cuò)磁盤的數(shù)據(jù)，發(fā)生IO讀 寫錯(cuò)誤事件的磁盤上的數(shù)據(jù)無法讀寫；其中所述資源塊狀態(tài)表包括資源塊編號、資源塊狀態(tài)以及發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁 盤編號。狀態(tài)維護(hù)單元根據(jù)資源塊的狀態(tài)進(jìn)一步維護(hù)RAID總體狀態(tài)，RAID總體狀態(tài)通常 包括正常狀態(tài)、降級狀態(tài)以及故障狀態(tài)，所述正常狀態(tài)表示該RAID的所有資源塊的狀態(tài)都 是正常，所述降級狀態(tài)表示該RAID上有一個(gè)或多個(gè)資源塊的狀態(tài)是降級；所述故障狀態(tài)表 示該RAID上有一個(gè)或多個(gè)資源塊的狀態(tài)是故障。在現(xiàn)有的技術(shù)中一旦某個(gè)磁盤發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤，通常都是RAID降級，并將該磁盤 踢出RAID陣列，通知重建單元進(jìn)行RAID重建。一種改進(jìn)的方案是，RAID降級后，出錯(cuò)磁盤 不立即踢出陣列，通知重建單元進(jìn)行RAID重建，直到重建完成后才踢盤。在本發(fā)明的技術(shù) 方案中，更進(jìn)一步的改進(jìn)是，磁盤發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤后，該磁盤出錯(cuò)區(qū)域所屬的資源塊降級， 該磁盤對應(yīng)的RAID降級，并通知輔助管理單元資源塊降級事件，輔助管理單元判斷出錯(cuò)磁 盤以及該磁盤對應(yīng)的RAID是否滿足資源塊替換的條件并進(jìn)行相應(yīng)的處理。因此，所述資源 塊狀態(tài)表還可以相應(yīng)增加一個(gè)替換標(biāo)記，包括三種狀態(tài)未替換、已替換、或者正在替換，替 換標(biāo)記的初始值是“未替換”。本發(fā)明中，存儲控制器對Host的IO讀寫請求的處理過程如下假設(shè)在初始情況下 所有資源塊數(shù)據(jù)都是具有完整的冗余性，處于正常狀態(tài)，Host訪問邏輯資源的數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù) 本次IO請求訪問的地址以及邏輯資源索引區(qū)中的記錄，存儲控制器把IO請求發(fā)送到對應(yīng) 的資源塊，RAID模塊根據(jù)RAID級別對應(yīng)的算法把IO請求轉(zhuǎn)換為對磁盤的讀寫命令。為便 于描述，我們把發(fā)送到對應(yīng)資源塊的IO請求稱為父命令，把發(fā)送到磁盤的讀寫命令稱為子 命令，父命令和子命令存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，一個(gè)父命令可能對應(yīng)一個(gè)或多個(gè)子命令。磁盤收到子 命令(即讀寫命令)后，進(jìn)行相應(yīng)的處理，并返回命令執(zhí)行結(jié)果給RAID，即命令執(zhí)行成功或 者失敗。如果命令執(zhí)行失敗，即磁盤上發(fā)生了 IO讀寫錯(cuò)誤，RAID收到磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事 件后，根據(jù)RAID算法對IO讀寫錯(cuò)誤進(jìn)行處理，并把命令執(zhí)行結(jié)果返回給邏輯資源，邏輯資源再返回命令執(zhí)行結(jié)果給主機(jī)，這里的RAID對IO讀寫錯(cuò)誤的處理算法和過程是常見的處 理方式，本發(fā)明不再逐一詳述。在本發(fā)明中，RAID收到磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事件時(shí)，根據(jù)子命 令對應(yīng)的父命令找到磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事件對應(yīng)的資源塊，然后把磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事件報(bào) 告給狀態(tài)維護(hù)單元，由狀態(tài)維護(hù)單元更新RAID的資源塊狀態(tài)表中對應(yīng)的資源塊的記錄。下面開始詳述更新的過程在本發(fā)明的一種比較通用的實(shí)施方式中，資源塊的狀 態(tài)包括三種正常狀態(tài)、降級狀態(tài)以及故障狀態(tài)。進(jìn)一步來說，考慮到大部分的資源塊均是 正常狀態(tài)，為了減少記錄的信息量，提高檢索效率，因此RAID的資源塊狀態(tài)表中可以僅記 錄降級狀態(tài)和故障狀態(tài)的資源塊。在初始情況下所有資源塊狀態(tài)都是正常的，RAID的資源 塊狀態(tài)表為空，沒有任何記錄。狀態(tài)維護(hù)單元收到RAID上報(bào)的磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事件，所述磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事 件通常包括發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號以及對應(yīng)的資源塊編號；狀態(tài)維護(hù)單元根據(jù)發(fā)生 IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號以及RAID級別確定資源塊的新狀態(tài)，即，如果采用RAID級別對應(yīng) 的算法可以通過剩余成員磁盤上的數(shù)據(jù)重構(gòu)出出錯(cuò)磁盤的數(shù)據(jù)，資源塊的新狀態(tài)為降級狀 態(tài)；如果采用RAID級別對應(yīng)的算法不能通過剩余成員磁盤上的數(shù)據(jù)重構(gòu)出出錯(cuò)磁盤的數(shù) 據(jù)，資源塊的新狀態(tài)為故障狀態(tài)。如果資源塊的原狀態(tài)是正常，新狀態(tài)是降級，在資源塊狀態(tài)表中增加一項(xiàng)記錄，對 應(yīng)該降級的資源塊，并通知輔助管理單元資源塊降級事件；如果資源塊的原狀態(tài)是正常，新 狀態(tài)是故障，在資源塊狀態(tài)表中增加一項(xiàng)記錄，對應(yīng)該故障的資源塊。資源塊狀態(tài)表中每一 項(xiàng)記錄通常包含資源塊編號、資源塊狀態(tài)以及發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號，“發(fā)生IO讀寫 錯(cuò)誤的磁盤編號”對應(yīng)一個(gè)或多個(gè)磁盤。對于資源塊所屬磁盤區(qū)域上多次發(fā)生磁盤讀寫錯(cuò)誤，如果資源塊原狀態(tài)是降級， 新狀態(tài)還是降級，更新資源塊狀態(tài)表中該資源塊對應(yīng)的記錄中“發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編 號”，增加本次發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號；如果資源塊原狀態(tài)是降級，新狀態(tài)是故障，更 新資源塊狀態(tài)表中該資源塊對應(yīng)的記錄中“資源塊狀態(tài)”為故障，并更新“發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤 的磁盤編號”，增加本次發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號。以RAID5為例，如果本次磁盤IO讀寫錯(cuò)誤與上一次磁盤IO讀寫錯(cuò)誤發(fā)生在不同 磁盤上，且對應(yīng)不同的資源塊，則兩個(gè)資源塊上都有磁盤不能訪問，但是采用RAID算法可 以通過該資源塊上其他磁盤的數(shù)據(jù)恢復(fù)出錯(cuò)磁盤的數(shù)據(jù)，因此上述兩個(gè)資源塊狀態(tài)都是降 級，僅喪失了冗余性。如果本次磁盤IO讀寫錯(cuò)誤與上一次磁盤IO讀寫錯(cuò)誤發(fā)生在不同的 磁盤上，且對應(yīng)同一個(gè)資源塊，即同一個(gè)資源塊上有兩塊磁盤不能訪問，采用RAID5算法無 法再恢復(fù)出錯(cuò)磁盤的數(shù)據(jù)，因此該資源塊狀態(tài)是故障，該資源塊上出錯(cuò)磁盤的數(shù)據(jù)丟失。請參考圖7至圖9所示的一系列狀態(tài)維護(hù)的示例。其中磁盤Dl D4四塊磁盤組 成的RAID5陣列，根據(jù)指定長度劃分為64個(gè)資源塊，所有資源塊的狀態(tài)均為正常。某一時(shí) 刻，磁盤Dl上發(fā)生了磁盤IO讀寫錯(cuò)誤，對應(yīng)資源塊1，狀態(tài)維護(hù)單元根據(jù)RAID級別以及剩 余成員磁盤的狀態(tài)確定資源塊1變?yōu)榻导墵顟B(tài)，更新資源塊狀態(tài)表(如表1)，增加資源塊1 對應(yīng)的記錄，并通知輔助管理單元資源塊降級事件；RAID總體狀態(tài)變?yōu)榻导?。此時(shí)Dl不會 從陣列中踢出，成員磁盤地位還會臨時(shí)保持。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)管理裝置，用于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)內(nèi)的資源管理操作，其中網(wǎng)絡(luò) 存儲系統(tǒng)包括存儲控制器以及多塊磁盤，所述存儲控制器的前端端口通過網(wǎng)絡(luò)連接主機(jī)， 所述存儲控制器的后端磁盤端口與所述磁盤相連；該管理裝置包括資源管理單元，用于使用所述磁盤創(chuàng)建RAID，并把該RAID的可用空間根據(jù)指定長度劃 分為多個(gè)資源塊，并創(chuàng)建該RAID對應(yīng)的塊表用于記錄資源塊是否已被分配使用；其中該資 源管理單元進(jìn)一步用于在創(chuàng)建邏輯資源時(shí)為邏輯資源分配至少一個(gè)資源塊并更新相應(yīng)的 塊表，并創(chuàng)建該邏輯資源的索引區(qū)，其中所述邏輯資源索引區(qū)用于記錄該邏輯資源的邏輯 空間與其自身分配到的RAID資源塊的物理空間的對應(yīng)關(guān)系；狀態(tài)維護(hù)單元，用于創(chuàng)建資源塊狀態(tài)表以維護(hù)RAID資源塊的狀態(tài)；并在接收到磁盤IO 讀寫錯(cuò)誤事件時(shí)根據(jù)磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事件確定讀寫錯(cuò)誤事件所影響的資源塊，然后根據(jù) 發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號以及RAID級別確定資源塊的新狀態(tài)并在資源塊狀態(tài)表中更新 該資源塊的記錄；其中所述資源塊的狀態(tài)包括正常狀態(tài)、降級狀態(tài)以及故障狀態(tài)；所述資 源塊狀態(tài)表包括資源塊編號、資源塊狀態(tài)以及發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號；輔助管理單元，用于選擇空閑的資源塊替換處于降級狀態(tài)的資源塊，并觸發(fā)資源管理 單元更新邏輯資源索引區(qū)的記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管理裝置，其特征在于，所述資源塊狀態(tài)表進(jìn)一步包括替換 標(biāo)記，用于表示降級狀態(tài)的資源塊當(dāng)前處于未替換、已替換、還是正在替換的狀態(tài)；其中所 述輔助管理單元在完成資源塊替換后觸發(fā)狀態(tài)維護(hù)單元更新所述資源塊狀態(tài)表。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管理裝置，其特征在于，還包括重建單元，用于在收到重建觸 發(fā)事件后對RAID陣列進(jìn)行重建；其中所述輔助管理單元進(jìn)一步用于在選擇沒有被分配的 資源塊之前，檢查所述資源塊狀態(tài)表中當(dāng)前出錯(cuò)磁盤上的錯(cuò)誤扇區(qū)是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的閾 值，如果是則觸發(fā)重建單元對當(dāng)前出錯(cuò)的磁盤進(jìn)行重建；或者進(jìn)一步用于在選擇沒有被分 配的資源塊之前檢查預(yù)留的資源塊是否已經(jīng)被分配完，如果是，則觸發(fā)重建單元對當(dāng)前出 錯(cuò)的磁盤進(jìn)行重建；或者進(jìn)一步用于在降級資源塊替換完成后，檢查預(yù)留的資源塊是否已 經(jīng)被分配完，如果是，則觸發(fā)重建單元對RAID成員磁盤中錯(cuò)誤次數(shù)最多的磁盤進(jìn)行重建。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的管理裝置，其中所述狀態(tài)維護(hù)單元進(jìn)一步用于在出錯(cuò)磁盤重 建完成后更新資源塊狀態(tài)表；并且檢查資源塊狀態(tài)從降級狀態(tài)更新為正常的資源塊是否為 已替換的資源塊，如果是，則觸發(fā)所述資源管理單元在塊表中將該資源塊更新為沒有被分 配使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管理裝置，其中所述多個(gè)資源塊大小相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管理裝置，其特征在于，還包括讀寫輔助單元，用于在資源 塊替換的過程中，源資源塊上收到IO寫請求時(shí)，將數(shù)據(jù)同時(shí)寫入源資源塊和目標(biāo)資源塊。
7.—種網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)管理方法，用于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)內(nèi)的資源管理操作，其中網(wǎng)絡(luò) 存儲系統(tǒng)包括存儲控制器以及多塊磁盤，所述存儲控制器的前端端口通過網(wǎng)絡(luò)連接主機(jī)， 所述存儲控制器的后端磁盤端口與所述磁盤相連；該方法包括步驟A，使用所述磁盤創(chuàng)建RAID，并把該RAID的可用空間根據(jù)指定長度劃分為多個(gè)資 源塊，并創(chuàng)建該RAID對應(yīng)的塊表用于記錄資源塊是否已被分配使用；步驟B，在創(chuàng)建邏輯資源時(shí)為邏輯資源分配至少一個(gè)資源塊并更新相應(yīng)的塊表，并創(chuàng)建 該邏輯資源的索引區(qū)，其中所述邏輯資源索引區(qū)用于記錄該邏輯資源的邏輯空間與其自身分配到的RAID資源塊的物理空間的對應(yīng)關(guān)系；步驟C，創(chuàng)建資源塊狀態(tài)表以維護(hù)RAID資源塊的狀態(tài)；并在接收到磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事 件時(shí)根據(jù)磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事件確定讀寫錯(cuò)誤事件所影響的資源塊，然后根據(jù)發(fā)生IO讀寫 錯(cuò)誤的磁盤編號以及RAID級別確定資源塊的新狀態(tài)并在資源塊狀態(tài)表中更新該資源塊的 記錄；其中所述資源塊的狀態(tài)包括正常狀態(tài)、降級狀態(tài)以及故障狀態(tài)；所述資源塊狀態(tài)表 包括資源塊編號、資源塊狀態(tài)以及發(fā)生IO讀寫錯(cuò)誤的磁盤編號；步驟D，選擇空閑的資源塊替換處于降級狀態(tài)的資源塊，并更新邏輯資源索引區(qū)的記錄。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管理方法，其特征在于，所述資源塊狀態(tài)表還包括替換標(biāo)記， 用于表示降級狀態(tài)的資源塊當(dāng)前處于未替換、已替換、還是正在替換的狀態(tài)；其中在步驟D 完成資源塊替換后更新所述資源塊狀態(tài)表。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管理方法，其特征在于，還包括步驟E，在收到重建觸發(fā)事件后對RAID陣列進(jìn)行重建；步驟F，在選擇沒有被分配的資源塊之前，檢查所述資源塊狀態(tài)表中當(dāng)前出錯(cuò)磁盤上 的錯(cuò)誤扇區(qū)是否已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的閾值，如果是則對當(dāng)前出錯(cuò)的磁盤進(jìn)行重建；或者在選擇 沒有被分配的資源塊之前檢查預(yù)留的資源塊是否已經(jīng)被分配完，如果是，則對當(dāng)前出錯(cuò)的 磁盤進(jìn)行重建；或者在降級資源塊替換完成后，檢查預(yù)留的資源塊是否已經(jīng)被分配完，如果 是，則對RAID成員磁盤中錯(cuò)誤次數(shù)最多的磁盤進(jìn)行重建。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的管理方法，其特征在于，還包括步驟G，在出錯(cuò)磁盤重建完成后更新資源塊狀態(tài)表；并且檢查資源塊狀態(tài)從降級狀態(tài) 更新為正常的資源塊是否為已替換的資源塊，如果是，則在塊表中將該資源塊更新為沒有 被分配使用。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管理方法，其中所述多個(gè)資源塊大小相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的管理方法，其特征在于，還包括步驟H，在資源塊替換的過程中，源資源塊上收到IO寫請求時(shí)，將數(shù)據(jù)同時(shí)寫入源資源 塊和目標(biāo)資源塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)管理裝置及方法，用于把RAID的可用空間根據(jù)指定長度劃分為多個(gè)資源塊；在創(chuàng)建邏輯資源時(shí)為邏輯資源分配至少一個(gè)資源塊并更新相應(yīng)的塊表；創(chuàng)建資源塊狀態(tài)表以維護(hù)RAID資源塊的狀態(tài)；并在接收到磁盤IO讀寫錯(cuò)誤事件時(shí)更新該資源塊的記錄；其中資源塊的狀態(tài)包括正常狀態(tài)、降級狀態(tài)以及故障狀態(tài)；在資源塊降級后選擇空閑的資源塊替換處于降級狀態(tài)的資源塊，并觸發(fā)資源管理單元更新邏輯資源索引區(qū)的記錄。本發(fā)明能夠有效降低用戶更換磁盤的頻率，有效保護(hù)了用戶的投資。
文檔編號G06F3/06GK102147714SQ201110064030
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者李宏文 申請人:杭州宏杉科技有限公司