專利名稱：無(wú)需使用奇偶校驗(yàn)建立優(yōu)于6級(jí)raid的冗余和容錯(cuò)性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及存儲(chǔ)裝置，更具體地，涉及用于不使用奇偶校驗(yàn)而建立優(yōu)于6 級(jí)RAID的冗余和容錯(cuò)性水平。
背景技術(shù)：
RAID(廉價(jià)馬區(qū)動(dòng)器的冗余陣歹Ij，redundant array of inexpensive drives) 存儲(chǔ)系統(tǒng)中使用的傳統(tǒng)方法主要基于XOR函數(shù)(奇偶校驗(yàn)計(jì)算)或鏡像函數(shù)(mirror function)以獲得冗余并提供容錯(cuò)性。在RAID 1和RAID 10技術(shù)中，驅(qū)動(dòng)器(drive)被鏡像以獲得冗余。每次在介質(zhì)上存在新的寫入時(shí)，需將整個(gè)數(shù)據(jù)復(fù)制并寫入數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器和對(duì)應(yīng)的鏡像驅(qū)動(dòng)器上。參照?qǐng)D1，示出了 RAID 10方式。驅(qū)動(dòng)器DISKO被示出為鏡像至驅(qū)動(dòng)器DISK1。驅(qū)動(dòng)器DISK2被示出為鏡像至驅(qū)動(dòng)器DISK3。RAID 1和RAID 10方式涉及將一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的完整內(nèi)容鏡像至另一驅(qū)動(dòng)器。如果存在配置為RAID 1的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)器具有容量 C GB，則RAID組的總?cè)萘繉⑹荂 GB (即，并不是兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器的總?cè)萘?C GB)。因此，RAID 1或RAID 10的總存儲(chǔ)容量是RAID 1或RAID 10配置中的所有驅(qū)動(dòng)器的總?cè)萘康?0%。參照?qǐng)D2，示出了 RAID 4禾PRAID 5方式。示出了多個(gè)驅(qū)動(dòng)器DISK0、DISK1、DISK2、 DISK3。在RAID 4和RAID 5中，跨過(guò)RAID組的多個(gè)驅(qū)動(dòng)器DISKO DISK3將數(shù)據(jù)塊分成條。在所示的RAID 4配置中，驅(qū)動(dòng)器0151(0、0151(1、0151(2和0151(3存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。奇偶校驗(yàn)塊被存儲(chǔ)在專用驅(qū)動(dòng)器(即，示出為驅(qū)動(dòng)器DISK3)。在RAID 5中，跨過(guò)RAID組中的所有驅(qū)動(dòng)器DISKO DISK3分布奇偶校驗(yàn)。在示出的RAID 5配置中，驅(qū)動(dòng)器DISK3被示出為保存數(shù)據(jù)(與其中驅(qū)動(dòng)器DISK3僅保存奇偶校驗(yàn)的RAID 4相比較)。D奇偶校驗(yàn)存儲(chǔ)在盤DISKO 中。C奇偶校驗(yàn)存儲(chǔ)在DISKl上。B奇偶校驗(yàn)被示出為存儲(chǔ)在盤DISK2上。A奇偶校驗(yàn)被示出為存儲(chǔ)在盤DISK3上。RAID 4和RAID 5方式使用基于XOR函數(shù)的奇偶校驗(yàn)生成。通過(guò)RAID 4和RAID 5，使用每個(gè)數(shù)據(jù)條來(lái)產(chǎn)生奇偶校驗(yàn)。然后，產(chǎn)生的奇偶校驗(yàn)被存儲(chǔ)在另一專用驅(qū)動(dòng)器中或跨過(guò)RAID組的所有驅(qū)動(dòng)器分布。RAID4和RAID 5在不丟失數(shù)據(jù)的情況下一次僅能容忍一個(gè)驅(qū)動(dòng)器故障。參照?qǐng)D3，示出了 RAID 6方式。在RAID 6方式中，跨過(guò)RAID組的多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(即， 示出為驅(qū)動(dòng)器DISKO DISK4)將數(shù)據(jù)塊A D分成條。計(jì)算兩個(gè)奇偶校驗(yàn)。然后，兩個(gè)奇偶校驗(yàn)跨過(guò)RAID組中的所有驅(qū)動(dòng)器分布這。第一個(gè)D奇偶校驗(yàn)(即，數(shù)據(jù)塊D的奇偶校驗(yàn))被示出為存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)器DISKO上。第二個(gè)D奇偶校驗(yàn)被示出為存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)器DISKl上。A C奇偶校驗(yàn)被示出為類似地分布在驅(qū)動(dòng)器DISKl DISK4上。由于雙奇偶校驗(yàn)生成，RAID 6配置的性能低于RAID 0、RAID 4或RAID 5配置的性能。在RAID 6配置的數(shù)據(jù)修改和數(shù)據(jù)寫入過(guò)程中涉及的復(fù)雜性也使性能變慢。RAID 6 在不丟失數(shù)據(jù)的情況下僅能提供多達(dá)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器故障的容錯(cuò)性。期望實(shí)現(xiàn)一種在不增加實(shí)現(xiàn)奇偶校驗(yàn)的處理開銷的情況下建立比6級(jí)RAID的冗余和容錯(cuò)性的水平更高的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明關(guān)心一種設(shè)備，包括至少三個(gè)驅(qū)動(dòng)器的邏輯相連組、第一環(huán)、第二環(huán)、壓縮/ 解壓電路。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器包括(i)被配置為存儲(chǔ)前一驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)的第一區(qū)域，( )被配置為存儲(chǔ)該驅(qū)動(dòng)器的未壓縮數(shù)據(jù)的第二區(qū)域，(iii)被配置為存儲(chǔ)下一驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)的第三區(qū)域。第一環(huán)可連接至邏輯相連組中的下一驅(qū)動(dòng)器。第二環(huán)可連接至邏輯相連組的前一驅(qū)動(dòng)器。壓縮/解壓電路可被配置為對(duì)存儲(chǔ)在每個(gè)驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓。本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)勢(shì)包括提供一種驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)配置，可以(i)建立優(yōu)于6級(jí) RAID的冗余和容錯(cuò)性，(ii)無(wú)需使用奇偶校驗(yàn)就能實(shí)現(xiàn)，(iii)實(shí)現(xiàn)用于壓縮/解壓操作的ASIC，(iv)在驅(qū)動(dòng)器外殼中使用現(xiàn)有的冗余驅(qū)動(dòng)器通道，(ν)使用已處于使用中的驅(qū)動(dòng)器端口來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，(vi)設(shè)置固件以實(shí)現(xiàn)壓縮/解壓，(vii)實(shí)現(xiàn)用來(lái)存儲(chǔ)每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)塊與存儲(chǔ)在另一驅(qū)動(dòng)器中的壓縮數(shù)據(jù)塊之間的映射的固件和/或(viii)成本有效地實(shí)現(xiàn)。


根據(jù)下面的詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求以及附圖，本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)，圖中圖1是示出RAID 1和RAID 10方式的示圖；圖2是示出RAID 4和RAID 5方式的示圖；圖3是示出RAID 6方式的示圖；圖4是示出本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器實(shí)例的示圖；圖5是示出在雙鏈兩邏輯環(huán)配置中的多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的示圖；圖6是示出用于壓縮/解壓操作的專用邏輯(logic)的示圖；圖7是示出驅(qū)動(dòng)器外殼(enclosure)的示圖；圖8是示出流向驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)的實(shí)例的示圖；以及圖9是示出三個(gè)驅(qū)動(dòng)器故障的實(shí)例的示圖。
具體實(shí)施例方式在最大化存儲(chǔ)效率和性能的同時(shí)獲得更高水平的冗余是不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的現(xiàn)代世界中的共同目標(biāo)。本發(fā)明可在RAID配置中實(shí)現(xiàn)壓縮數(shù)據(jù)的冗余副本的壓縮技術(shù)。冗余數(shù)據(jù)可以以雙鏈方式分布。可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)邏輯環(huán)以在無(wú)需奇偶校驗(yàn)和/鏡像技術(shù)的情況下在RAID配置中達(dá)到高水平的冗余和性能。利用冗余壓縮技術(shù)來(lái)提供附加的冗余、更好的容
5錯(cuò)性、存儲(chǔ)效率和/或改善的性能?？梢詫⒁惶昨?qū)動(dòng)器分組成RAID組。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)內(nèi)容可被壓縮并存儲(chǔ)在RAID組中的兩個(gè)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器中。可以實(shí)現(xiàn)雙鏈邏輯組織(dual chain logical organization)。驅(qū)動(dòng)器上的冗余端口和驅(qū)動(dòng)器外殼中的冗余驅(qū)動(dòng)器通道可用于提供邏輯組織。在對(duì)數(shù)據(jù)達(dá)到50%的壓縮率的情況下，本發(fā)明可提供50%的存儲(chǔ)利用率。這樣的存儲(chǔ)利用率堪比RAID 1。然而，通過(guò)更高水平的壓縮，本發(fā)明可提供大于RAID 1驅(qū)動(dòng)器組的存儲(chǔ)效率。例如，本發(fā)明的存儲(chǔ)效率可根據(jù)施加于數(shù)據(jù)的壓縮量而提高。對(duì)于50%的壓縮率，本發(fā)明的存儲(chǔ)效率通常等于RAID 1配置的存儲(chǔ)效率。對(duì)于大于50%的壓縮率，通過(guò)本發(fā)明可獲得的存儲(chǔ)效率進(jìn)一步增加并且通常勝過(guò)RAID 4、RAID 5和/或RAID 6的存儲(chǔ)效率而在容錯(cuò)性方面沒(méi)有任何損害。本發(fā)明可提供大到2n/3個(gè)驅(qū)動(dòng)器故障的地板函數(shù)(flooring function)的容錯(cuò)性，其中，η是系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量。假定三個(gè)邏輯相連的驅(qū)動(dòng)器不出故障(將結(jié)合圖9更詳細(xì)地進(jìn)行討論)，則可獲得優(yōu)于RAID 4、RAID5、RAID 6 (和類似變體)的容錯(cuò)性。通常， 在本發(fā)明中，不需要來(lái)自于幸存(surviving)驅(qū)動(dòng)器的附加讀取、修改和/或?qū)懭氩僮?如在RAID 5和RAID 6中——由于奇偶校驗(yàn)重算)，從而提高當(dāng)系統(tǒng)處于劣化狀態(tài)(例如，具有一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器故障)時(shí)的性能。ASIC (專用集成電路)可為實(shí)現(xiàn)為用于壓縮和/或解壓操作，以確保存儲(chǔ)子系統(tǒng)的特定性能水平。在驅(qū)動(dòng)器外殼中使用雙端口驅(qū)動(dòng)器和/或冗余驅(qū)動(dòng)器通道可確保驅(qū)動(dòng)器的這種特定性能。本發(fā)明的雙鏈壓縮解決方案可向RAID系統(tǒng)提供改善的容錯(cuò)性、冗余和/或可用性。本發(fā)明的RAID組可包括驅(qū)動(dòng)器的集合。示例數(shù)據(jù)塊可存儲(chǔ)在單個(gè)驅(qū)動(dòng)器中。來(lái)自一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的示例數(shù)據(jù)的壓縮形式可存儲(chǔ)在同一 RAID組中的另外兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器中。這三個(gè)驅(qū)動(dòng)器可稱為“邏輯相連”驅(qū)動(dòng)器。通過(guò)引入壓縮，可以避免使用奇偶校驗(yàn)和/或鏡像的需要。具體驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)可以以雙鏈方式存儲(chǔ)在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器中。例如，可形成雙環(huán)?？蓪?shí)現(xiàn)高水平的冗余、容錯(cuò)性和/或性能。參照?qǐng)D4，示出了本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器100。驅(qū)動(dòng)器100通常包括區(qū)域102、區(qū)域104和區(qū)域106。區(qū)域104可用于存儲(chǔ)未壓縮數(shù)據(jù)。區(qū)域102可用于存儲(chǔ)一個(gè)邏輯相連驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)(例如，來(lái)自驅(qū)動(dòng)器n-1的壓縮數(shù)據(jù))。區(qū)域106可用于存儲(chǔ)另一個(gè)邏輯相連驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)(例如，來(lái)自驅(qū)動(dòng)器n+1的壓縮數(shù)據(jù))。所實(shí)現(xiàn)的具體壓縮機(jī)制可包括驅(qū)動(dòng)器100的實(shí)際內(nèi)容的一到二(one-to-two)映射(將結(jié)合圖5進(jìn)行詳細(xì)描述)。例如，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)的壓縮形式可存儲(chǔ)在兩個(gè)其他邏輯相連驅(qū)動(dòng)器上?？赏ㄟ^(guò)嵌入在控制器上的固件來(lái)保存映射信息。映射信息可以用于在驅(qū)動(dòng)器故障和/或錯(cuò)誤校正的事件中，通過(guò)對(duì)來(lái)自一個(gè)邏輯相連驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解壓來(lái)重建驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)。當(dāng)用新的正確執(zhí)行驅(qū)動(dòng)器更換故障驅(qū)動(dòng)器時(shí)，可通過(guò)對(duì)來(lái)自一個(gè)邏輯相連驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓，在新驅(qū)動(dòng)器中重建故障驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^(guò)嵌入每個(gè)冗余存儲(chǔ)陣列控制器上的控制器固件來(lái)實(shí)現(xiàn)映射信息(將結(jié)合圖6進(jìn)行詳細(xì)描述)O參照?qǐng)D5，示出了驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)(或配置)150的框圖。系統(tǒng)150通常包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)器 100a 100η。驅(qū)動(dòng)器100a 100η的具體數(shù)量可以改變以滿足特定實(shí)施方式的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
6每個(gè)驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn可具有數(shù)據(jù)段(例如，Dl D5)、壓縮段(例如，Cl C5)和壓縮段(例如，Cl C5)。例如，驅(qū)動(dòng)器IOOa可具有被配置為存儲(chǔ)未壓縮數(shù)據(jù)Dl的數(shù)據(jù)段。數(shù)據(jù)塊Dl的壓縮形式可在兩個(gè)邏輯相連驅(qū)動(dòng)器中存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)Cl。例如，壓縮數(shù)據(jù)Cl可存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)器IOOb和驅(qū)動(dòng)器IOOn中。驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn可形成環(huán)160a 160η和環(huán)162a 16&1。環(huán)160a 160η和環(huán)162a 16&ι可形成兩個(gè)雙鏈邏輯環(huán)。通常，環(huán)160a 160η可實(shí)現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn之間的多個(gè)邏輯連接。例如，部分160a可將驅(qū)動(dòng)器IOOa的數(shù)據(jù)Dl邏輯連接至驅(qū)動(dòng)器IOOb的壓縮數(shù)據(jù)Cl。以通常是從左至右的方式示出了環(huán)160a 160η。環(huán)16 162η具有以通常是從右至左的實(shí)施方式的類似實(shí)施方式。例如，部分162d 可將驅(qū)動(dòng)器IOOn的數(shù)據(jù)D5邏輯連接至驅(qū)動(dòng)器IOOd的壓縮數(shù)據(jù)C5。環(huán)160a 160η和環(huán) 16 162η的具體布置可以改變以滿足特定實(shí)施方式的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在所示的實(shí)例中，驅(qū)動(dòng)器IOOb可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)D2。數(shù)據(jù)D2的壓縮形式可在驅(qū)動(dòng)器 IOOc上存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)C2，通過(guò)邏輯環(huán)160a 160η的部分160b可訪問(wèn)。數(shù)據(jù)C2也可存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)器IOOa上，通過(guò)邏輯環(huán)16 162η的部分16 可訪問(wèn)。類似地，驅(qū)動(dòng)器IOOa的數(shù)據(jù)Dl可具有在驅(qū)動(dòng)器IOOn和驅(qū)動(dòng)器IOOb上存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)Cl存儲(chǔ)的Dl數(shù)據(jù)的壓縮形式。 驅(qū)動(dòng)器IOOn的壓縮數(shù)據(jù)C5可存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)器IOOa和驅(qū)動(dòng)器IOOd中。通常，驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn中的任意三個(gè)可形成邏輯相連組。在一個(gè)實(shí)例中，驅(qū)動(dòng)器100b、100c和IOOd可以是一個(gè)邏輯相連組。邏輯相連組可由未示出為彼此相鄰的驅(qū)動(dòng)器形成。驅(qū)動(dòng)器IOOc的數(shù)據(jù) D3被示出為在驅(qū)動(dòng)器IOOb和驅(qū)動(dòng)器IOOd中存儲(chǔ)為壓縮數(shù)據(jù)C3。參照?qǐng)D6，示出了存儲(chǔ)子系統(tǒng)200的示圖。子系統(tǒng)200通常包括多個(gè)塊(或電路)202a 20 。電路20 20 均可實(shí)現(xiàn)為壓縮/解壓電路。中間板204b可實(shí)現(xiàn)在電路20 和電路202b之間。壓縮電路20 通常包括塊(或電路)210、塊(或電路)212、 塊(或電路)214、塊(或電路)216。電路210可以實(shí)現(xiàn)為主機(jī)接口。電路212可實(shí)現(xiàn)為處理器和數(shù)據(jù)高速緩存。電路214可以實(shí)現(xiàn)為壓縮/解壓引擎。電路216可實(shí)現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)器接口。電路212通常包括高速緩存電路218和處理器電路220。主機(jī)接口 210可具有可接收信號(hào)(例如，DATA)的輸入端230。信號(hào)DATA通常表示一個(gè)或多個(gè)代表圖5中所描述的數(shù)據(jù)Dl D5的數(shù)據(jù)塊(或包)。主機(jī)接口可具有可將信號(hào)DATA提供至電路212的輸入端 234的輸出端232。電路212可具有可將信號(hào)DATA提供至電路214的輸入端238的輸出端 236。電路212還可具有可將信號(hào)DATA提供至電路216的輸入端242輸出端M0。電路214 可具有可將信號(hào)(例如，C_DATA)提供至電路216的輸入端246的輸出端M4。信號(hào)C_DATA 可以是信號(hào)DATA的壓縮形式。信號(hào)C_DATA通常表示一個(gè)或多個(gè)代表圖5中描述的壓縮數(shù)據(jù)Cl C5的數(shù)據(jù)塊(或包)。電路202b可具有類似的實(shí)施方式。電路214可提供專用邏輯以實(shí)現(xiàn)壓縮和/或解壓操作。電路20 和/或電路202b的邏輯可嵌入在作為控制器固件的一部分與用于RAID 引擎的代碼一起運(yùn)行的代碼中，或者可以下載到由控制器固件代碼控制和操作的ASIC。下載代碼可以以附加電路為代價(jià)提高性能。由電路214實(shí)現(xiàn)的壓縮/解壓的具體類型可以改變以滿足特定實(shí)施方式的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。電路20 和/或電路202b可用于冗余、容錯(cuò)性和/ 或RAID組故障轉(zhuǎn)移(failover)機(jī)制。參照?qǐng)D7，示出了驅(qū)動(dòng)器外殼300。示出了包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn的驅(qū)動(dòng)器外殼300。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn被示出為具有一個(gè)端口(例如，Pl)和另一個(gè)端口(例如，P2)。外殼通常包括電路302、電路304、中間板204以及電路310。電路302可實(shí)現(xiàn)為主 ESM。電路308可實(shí)現(xiàn)為備用ESM。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器100A IOOn的端口 Pl和P2中的一個(gè)可以是主端口。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器100A IOOn的端口 Pl和P2中的另一個(gè)可以是次端口。未壓縮數(shù)據(jù)Dl D5和壓縮數(shù)據(jù)Cl C5通往驅(qū)動(dòng)器的I/O路徑可以保持分離。未壓縮數(shù)據(jù)Dl D5和壓縮數(shù)據(jù)Cl C5 二者都由同一控制器來(lái)操縱。驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn可實(shí)現(xiàn)為雙端口驅(qū)動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)冗余(例如，為了在驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn上存儲(chǔ)和取回壓縮數(shù)據(jù)Cl C5)。 SOC 304(或310)可以駐留在ESM 302 (或308)中，并且可執(zhí)行送往驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn的數(shù)據(jù)的切換/路由。驅(qū)動(dòng)器外殼300上的中間板可用于將壓縮數(shù)據(jù)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器外殼300 的冗余ESM 302(或308)。中間板204還可用于利用次端口 P2將壓縮數(shù)據(jù)發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器 IOOa IOOn0信號(hào)DATA的壓縮數(shù)據(jù)C DATA可越過(guò)驅(qū)動(dòng)器外殼300中的中間板電路204路由至用相同ESM保存數(shù)據(jù)Dl D5的備用ESM 308。對(duì)于控制器20 所擁有的RAID邏輯驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器100A IOOn的主端口 Pl可用于在由ESM 302操縱的主通道上傳送未壓縮數(shù)據(jù)。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器100A IOOn的次端口 P2可用于在由ESM 308操縱的次通道上傳送壓縮數(shù)據(jù)。對(duì)于由控制器20 所擁有的RAID邏輯驅(qū)動(dòng)器IOOa 100η，第二端口 P2可用作在由ESM B 308操縱的主通道上傳送未壓縮數(shù)據(jù)的主端口。主端口 Pl可用作在由ESM 302 操縱的次通道上傳送壓縮數(shù)據(jù)的次端口。利用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的RAID組可具有存儲(chǔ)在驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn中的一個(gè)中的實(shí)際 (未壓縮)數(shù)據(jù)Dl Dn以及存儲(chǔ)在兩個(gè)其他邏輯相連驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn中的壓縮數(shù)據(jù) Cl Cn。一旦來(lái)自主機(jī)的每個(gè)數(shù)據(jù)段到達(dá)，數(shù)據(jù)Dl D5就被分成要傳送至驅(qū)動(dòng)器接口 216的多個(gè)條。與這些處理并行，分成條的數(shù)據(jù)被壓縮引擎壓縮并發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器接口。實(shí)際數(shù)據(jù)Dl Dn和壓縮數(shù)據(jù)Cl Cn —起被發(fā)送至驅(qū)動(dòng)器外殼300。參照?qǐng)D8，示出了流向驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn的數(shù)據(jù)的實(shí)例?？稍跀?shù)據(jù)通道320上發(fā)送數(shù)據(jù)。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn可在主端口 Pl上從數(shù)據(jù)通道320接收數(shù)據(jù)。來(lái)自數(shù)據(jù)通道320的數(shù)據(jù)可由壓縮/解壓引擎214進(jìn)行壓縮。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn可在第二端口 P2上從壓縮/解壓引擎214接收數(shù)據(jù)。這確保了 RAID組與任意數(shù)量的驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn 一起工作而不會(huì)損失驅(qū)動(dòng)性能。假定沒(méi)有三個(gè)邏輯相連的驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障，則本發(fā)明通常提供2n/3個(gè)驅(qū)動(dòng)器的容錯(cuò)性，其中，η是RAID組中的驅(qū)動(dòng)器總數(shù)。利用50 %的數(shù)據(jù)壓縮率通過(guò)本發(fā)明與RAID 1實(shí)施方式相比將確保相同的存儲(chǔ)效率和更大的性能。考慮4個(gè)驅(qū)動(dòng)器的實(shí)例，如果每個(gè)驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn具有容量C GB,則 RAID 1占用的最大空間是2C GB。然而，通過(guò)本發(fā)明，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器IOOa IOOn中的數(shù)據(jù)區(qū)域占用0. 5C GB，而兩個(gè)壓縮區(qū)域占用0. 5C GB (50%壓縮率)，因此，在4個(gè)驅(qū)動(dòng)器中，RAID 組能夠進(jìn)行存儲(chǔ)的實(shí)際數(shù)據(jù)的總?cè)萘渴?C GB。由于可以像具有跨過(guò)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器分成條的數(shù)據(jù)的RAID 0組一樣訪問(wèn)驅(qū)動(dòng)器100a 100η，所以性能更大。因此，通過(guò)等于50%的壓縮率本發(fā)明可提供等于RAID 1的存儲(chǔ)效率。而且，通過(guò)大于50%的壓縮率本發(fā)明可提供大于RAID 1的性能和存儲(chǔ)效率。然而，通過(guò)實(shí)現(xiàn)大于50%的壓縮率，可進(jìn)一步改善驅(qū)動(dòng)器 IOOa IOOn的存儲(chǔ)容量效率。由于如果2個(gè)以上(假定不存在三個(gè)邏輯相連驅(qū)動(dòng)器故障，達(dá)到2n/3個(gè))驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障本發(fā)明可繼續(xù)進(jìn)行操作而不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，所以本發(fā)明通常比RAID 3、RAID 5和RAID 6實(shí)施方式更能容錯(cuò)。與RAID 3、RAID5和RAID 6組相比可實(shí)現(xiàn)附加的容錯(cuò)性。在 RAID 3、RAID 5和RAID 6組的情況下，每當(dāng)對(duì)組實(shí)施修改操作時(shí)，需要讀取所有驅(qū)動(dòng)器以重新計(jì)算奇偶校驗(yàn)并與修改的數(shù)據(jù)一起更新奇偶校驗(yàn)。通過(guò)本發(fā)明，對(duì)于每次修改操作，數(shù)據(jù)被分成條并被寫入各驅(qū)動(dòng)器IOOa 100η。然后獨(dú)立地生成條的壓縮并將其寫入RAID 組中的邏輯相連驅(qū)動(dòng)器上。與奇偶校驗(yàn)生成方法相比，需要的讀取和/或更新更少。參照?qǐng)D9，示出的是示出具有3個(gè)驅(qū)動(dòng)器故障的驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)150的示圖。驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)150可處理多個(gè)驅(qū)動(dòng)器故障的情形，只要所有出現(xiàn)故障的驅(qū)動(dòng)器是非相連的即可。用 X標(biāo)記驅(qū)動(dòng)器100a、驅(qū)動(dòng)器IOOb和驅(qū)動(dòng)器IOOd以示出驅(qū)動(dòng)器故障。即使有3個(gè)驅(qū)動(dòng)器故障，所有數(shù)據(jù)仍將繼續(xù)可用。下面的表1描述了每個(gè)驅(qū)動(dòng)器和數(shù)據(jù)可用性的狀態(tài)表 1
驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)數(shù)據(jù)可用性1故障通過(guò)驅(qū)動(dòng)器5中的Cl2故障通過(guò)驅(qū)動(dòng)器3中的C23最優(yōu)通過(guò)D34故障通過(guò)驅(qū)動(dòng)器3或5中的C45最優(yōu)通過(guò)D5使用RAID 6方式的類似故障將導(dǎo)致整個(gè)RAID組的故障。因此，本發(fā)明提供了比 RAID 6方式更大的容錯(cuò)性。盡管已參照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了具體示出和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不會(huì)背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。
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權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括至少三個(gè)驅(qū)動(dòng)器的邏輯相連組，其中，每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)器包括(i)被配置為存儲(chǔ)前一驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)的第一區(qū)域，(ii)被配置為存儲(chǔ)所述驅(qū)動(dòng)器的未壓縮數(shù)據(jù)的第二區(qū)域， (iii)被配置為存儲(chǔ)下一驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)的第三區(qū)域；第一環(huán)，連接至所述邏輯相連組的所述下一驅(qū)動(dòng)器；第二環(huán)，連接至所述邏輯相連組的所述前一驅(qū)動(dòng)器；以及壓縮/解壓電路，被配置為對(duì)存儲(chǔ)在每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述邏輯相連組中的所述驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)的所述第二區(qū)域連接至所述下一驅(qū)動(dòng)器的所述第一區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述邏輯相連組中的所述驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)的所述第二區(qū)域連接至所述前一驅(qū)動(dòng)器的所述第三區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一環(huán)的一部分將所述驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)的所述第二區(qū)域連接至所述前一驅(qū)動(dòng)器的所述第一區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第二環(huán)的一部分將所述驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)的所述第二區(qū)域連接至所述下一驅(qū)動(dòng)器的所述第三區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)的所述第一區(qū)域的壓縮數(shù)據(jù)通過(guò)所述第一環(huán)的一部分可訪問(wèn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)的所述第三區(qū)域的壓縮數(shù)據(jù)通過(guò)所述第二環(huán)的一部分可訪問(wèn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，映射信息通過(guò)(i)被嵌入在存儲(chǔ)陣列控制器上并且(ii)在驅(qū)動(dòng)器故障和/或錯(cuò)誤校正的事件中用于重建所述驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)的固件來(lái)保存。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述壓縮/解壓電路的專用邏輯嵌入在控制器固件RAID引擎代碼中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述壓縮/解壓電路的專用邏輯被傳送至ASIC 外圍設(shè)備。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)器包括用于存儲(chǔ)和取回壓縮數(shù)據(jù)的雙驅(qū)動(dòng)器端口。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)器包括用在驅(qū)動(dòng)器外殼中的冗余驅(qū)動(dòng)器通道。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備建立優(yōu)于6級(jí)RAID的冗余和容錯(cuò)性， 而無(wú)需使用奇偶校驗(yàn)。
14.一種設(shè)備，包括用于實(shí)現(xiàn)至少三個(gè)驅(qū)動(dòng)器的邏輯相連組的裝置，其中，每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)器包括，(i)被配置為存儲(chǔ)前一驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)的第一區(qū)域，( )被配置為存儲(chǔ)所述驅(qū)動(dòng)器的未壓縮數(shù)據(jù)的第二區(qū)域，(iii)被配置為存儲(chǔ)下一驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)的第三區(qū)域；用于實(shí)現(xiàn)連接至所述邏輯相連組的所述下一驅(qū)動(dòng)器的第一環(huán)的裝置；用于實(shí)現(xiàn)連接至所述邏輯相連組的所述前一驅(qū)動(dòng)器的第二環(huán)的裝置；以及用于實(shí)現(xiàn)被配置為對(duì)存儲(chǔ)在每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓的壓縮/解壓電路的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述設(shè)備建立優(yōu)于6級(jí)RAID的冗余和容錯(cuò)性， 而無(wú)需使用奇偶校驗(yàn)。
16.一種在驅(qū)動(dòng)器陣列中實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)性的方法，所述方法包括以下步驟(A)實(shí)現(xiàn)至少三個(gè)驅(qū)動(dòng)器的邏輯相連組，其中，每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)器包括(i)被配置為存儲(chǔ)前一驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)的第一區(qū)域，( )被配置為存儲(chǔ)所述驅(qū)動(dòng)器的未壓縮數(shù)據(jù)的第二區(qū)域，(iii)被配置為存儲(chǔ)下一驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)的第三區(qū)域；(B)實(shí)現(xiàn)連接至所述邏輯相連組的所述下一驅(qū)動(dòng)器的第一環(huán)；(C)實(shí)現(xiàn)連接至所述邏輯相連組的所述前一驅(qū)動(dòng)器的第二環(huán)；以及(D)實(shí)現(xiàn)被配置為對(duì)存儲(chǔ)在每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓的壓縮/解壓電路。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述方法建立優(yōu)于6級(jí)RAID的冗余和容錯(cuò)性， 而無(wú)需使用奇偶校驗(yàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種建立優(yōu)于6級(jí)RAID的冗余和容錯(cuò)性而無(wú)需使用奇偶校驗(yàn)的方法。一種設(shè)備，包括至少三個(gè)驅(qū)動(dòng)器的邏輯相連組、第一環(huán)、第二環(huán)、壓縮/解壓電路。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器包括(i)被配置為存儲(chǔ)前一驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)的第一區(qū)域，(ii)被配置為存儲(chǔ)該驅(qū)動(dòng)器的未壓縮數(shù)據(jù)的第二區(qū)域，(iii)被配置為存儲(chǔ)下一驅(qū)動(dòng)器的壓縮數(shù)據(jù)的第三區(qū)域。第一環(huán)可連接至邏輯相連組中的下一驅(qū)動(dòng)器。第二環(huán)可連接至邏輯相連組的前一驅(qū)動(dòng)器。壓縮/解壓電路可被配置為對(duì)存儲(chǔ)在每個(gè)驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓。
文檔編號(hào)G06F11/16GK102200938SQ201110076038
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者帕瓦恩·P·S, 維韋克·普拉卡什, 馬哈茂德·K·杰貝 申請(qǐng)人:Lsi公司