專利名稱：光盤陣列塔結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成化光存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
隨著網(wǎng)絡(luò)和多媒體存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，迫切要求發(fā)展用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)。這種存儲(chǔ)系統(tǒng)要求能夠支持多用戶訪問，能夠?yàn)槊课挥脩籼峁┹^高的數(shù)據(jù)傳輸率，并且具有較高的可靠性。目前已有的大容量光存儲(chǔ)系統(tǒng)主要有光盤陣列、光盤塔和光盤庫三種。但是這三種存儲(chǔ)系統(tǒng)都不能滿足網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能要求。
(1)光盤塔。在光盤塔中，其物理結(jié)構(gòu)為多個(gè)光盤驅(qū)動(dòng)器通過SCSI總線和SCSI適配器與主機(jī)相連接，其邏輯結(jié)構(gòu)為光盤上的數(shù)據(jù)不分塊，每個(gè)光盤上的數(shù)據(jù)都是完整的。光盤塔的優(yōu)點(diǎn)是多用戶訪問支持能力強(qiáng)，可擴(kuò)展；缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸率低，可靠性不高。
(2)光盤陣列。光盤陣列的物理結(jié)構(gòu)與光盤塔相同，也是由多個(gè)光盤驅(qū)動(dòng)器通過SCSI總線和SCSI適配器與主機(jī)相連接形成，但是它的邏輯結(jié)構(gòu)不同。光盤陣列的數(shù)據(jù)分塊存放在所有的數(shù)據(jù)光盤上，并且具有校驗(yàn)盤。數(shù)據(jù)分塊方案使光盤陣列內(nèi)的數(shù)據(jù)光盤驅(qū)動(dòng)器能夠并行工作，提高數(shù)據(jù)傳輸率，而校驗(yàn)盤能夠提高可靠性，因此它的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸率高，可靠性高，但它的缺點(diǎn)是多用戶訪問支持能力弱，而且不可擴(kuò)展。
(3)光盤庫。光盤庫由光盤驅(qū)動(dòng)器、盤槽架、機(jī)械手和定位系統(tǒng)組成。它的優(yōu)點(diǎn)是容量不受光盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)目的限制，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸率低和實(shí)時(shí)性較差。
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)出適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的超大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)—光盤陣列塔。使其能夠支持多用戶訪問，并能夠在為每個(gè)用戶提供高數(shù)據(jù)傳輸率的同時(shí)，數(shù)據(jù)具有很高的可靠性，能保證在系統(tǒng)中某一光盤數(shù)據(jù)損壞時(shí)，系統(tǒng)亦能自動(dòng)恢復(fù)原數(shù)據(jù)的完整性，而且具有可擴(kuò)展性。
本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種光盤陣列塔，其物理結(jié)構(gòu)為多個(gè)SCSI接口的數(shù)據(jù)光盤驅(qū)動(dòng)器和校驗(yàn)光盤驅(qū)動(dòng)器通過SCSI總線與由多個(gè)SCSI適配器組成的SCSI適配器組相連接；其特征在于，其邏輯結(jié)構(gòu)為將光盤驅(qū)動(dòng)器分為多個(gè)組構(gòu)成子陣列，數(shù)據(jù)在所說的光盤驅(qū)動(dòng)器組內(nèi)分塊，每組內(nèi)的光盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)目相等構(gòu)成子陣列規(guī)模，多個(gè)子陣列數(shù)目構(gòu)成為塔規(guī)模。
光盤陣列塔的具體結(jié)構(gòu)可分為兩種分布校驗(yàn)結(jié)構(gòu)和集中校驗(yàn)結(jié)構(gòu)。
第一種為分布校驗(yàn)結(jié)構(gòu)，如

圖1所示。在分布校驗(yàn)結(jié)構(gòu)的光盤陣列塔內(nèi)，所有光盤驅(qū)動(dòng)器被分為多個(gè)子陣列13，在每個(gè)子陣列當(dāng)中，有一個(gè)或多個(gè)光盤驅(qū)動(dòng)器132被用作校驗(yàn)光盤驅(qū)動(dòng)器，這些驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的盤片用來存儲(chǔ)校驗(yàn)值。子陣列內(nèi)其他光盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的光盤盤片存放數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)光盤驅(qū)動(dòng)器131。校驗(yàn)盤內(nèi)的校驗(yàn)值是根據(jù)本子陣列內(nèi)所有數(shù)據(jù)光盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)光盤盤片上的數(shù)據(jù)，按照一定的容錯(cuò)編碼方法生成的。每個(gè)子陣列內(nèi)的數(shù)據(jù)光盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)目相等，校驗(yàn)光盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)目也相等。寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候，計(jì)算機(jī)主機(jī)10先選中一個(gè)子陣列，然后將數(shù)據(jù)分塊，寫入到這個(gè)子陣列數(shù)據(jù)光盤驅(qū)動(dòng)器的光盤盤片當(dāng)中，并向子陣列校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)器的光盤盤片內(nèi)寫入校驗(yàn)值。讀取數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算機(jī)主機(jī)先選中一個(gè)子陣列，讀取光盤上的數(shù)據(jù)塊，然后對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行合并，獲得完整數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的光盤盤片失效時(shí)，計(jì)算機(jī)主機(jī)讀取這個(gè)子陣列內(nèi)其他光盤盤片上的數(shù)據(jù)并進(jìn)行解碼，生成失效光盤盤片上的數(shù)據(jù)。
第二種為集中校驗(yàn)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。在集中校驗(yàn)結(jié)構(gòu)的光盤陣列塔中，根據(jù)多個(gè)子陣列內(nèi)的數(shù)據(jù)，按照一定的容錯(cuò)編碼方法，生成校驗(yàn)盤內(nèi)的校驗(yàn)數(shù)據(jù)。這多個(gè)子陣列231以及相應(yīng)的校驗(yàn)盤232合稱為一個(gè)“串”23。集中校驗(yàn)光盤陣列塔由多個(gè)串組成，每個(gè)串的子陣列數(shù)目相等，校驗(yàn)盤數(shù)目也相等，而每個(gè)子陣列231內(nèi)的光盤驅(qū)動(dòng)器2311數(shù)目也都相等。寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候，計(jì)算機(jī)主機(jī)20先選中一個(gè)子陣列，然后將數(shù)據(jù)分塊，寫入到這個(gè)子陣列內(nèi)光盤驅(qū)動(dòng)器的光盤當(dāng)中，并向校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)器的光盤盤片內(nèi)寫入校驗(yàn)數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算機(jī)主機(jī)先選中一個(gè)子陣列，讀取光盤盤片上的數(shù)據(jù)塊，然后對數(shù)據(jù)塊進(jìn)行合并，獲得完整數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的光盤盤片失效時(shí)，計(jì)算機(jī)主機(jī)讀取同一個(gè)串所有其他光盤盤片上的數(shù)據(jù)，然后按照與編碼容錯(cuò)方法相應(yīng)的解碼方法，生成失效光盤盤片上的數(shù)據(jù)。
從以上的說明可以看出，在光盤陣列塔中，由于它具有塔結(jié)構(gòu)，使得它在多用戶支持方面繼承了光盤塔的優(yōu)點(diǎn)；由于它具有陣列結(jié)構(gòu)，使得其具有很高的操作并行度，在數(shù)據(jù)傳輸率方面繼承了光盤陣列的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際上，光盤陣列可以被認(rèn)為是塔規(guī)模為1的分布校驗(yàn)結(jié)構(gòu)光盤陣列塔，而光盤塔可以被認(rèn)為是子陣列規(guī)模為1，并且沒有校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)器的分布校驗(yàn)結(jié)構(gòu)光盤陣列塔。因此光盤陣列和光盤塔都可以被認(rèn)為是光盤陣列塔的特殊應(yīng)用。在設(shè)計(jì)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的光盤陣列塔時(shí)，根據(jù)實(shí)際要求選擇不同的塔規(guī)模參數(shù)和子陣列規(guī)模參數(shù)，使其在多用戶訪問支持能力、數(shù)據(jù)傳輸率和數(shù)據(jù)可靠性這三個(gè)方面都能夠滿足要求。因此，光盤陣列塔具有比光盤塔和光盤陣列更優(yōu)的性能。
光盤陣列塔的結(jié)構(gòu)可以用硬件方法實(shí)現(xiàn)，也可以用軟件方法實(shí)現(xiàn)。
附圖簡要說明圖1為本發(fā)明的分布校驗(yàn)結(jié)構(gòu)的光盤陣列塔結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的集中校驗(yàn)結(jié)構(gòu)的光盤陣列塔結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的實(shí)施例的軟件流程框圖。
本發(fā)明利用軟件方法，設(shè)計(jì)出了應(yīng)用于Windows NT平臺(tái)的分布校驗(yàn)方案的光盤陣列塔實(shí)施例和集中校驗(yàn)方案的光盤陣列塔實(shí)施例。
圖3是在Windows NT平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)光盤陣列塔讀功能的軟件流程圖。當(dāng)系統(tǒng)接收到操作系統(tǒng)的讀命令I(lǐng)rp0時(shí)，因?yàn)殛嚵兴臄?shù)據(jù)是分塊存儲(chǔ)在子陣列的各個(gè)數(shù)據(jù)盤上的，因此需要根據(jù)Irp0創(chuàng)建出多個(gè)新的讀命令I(lǐng)rp(k),Irp(k)內(nèi)存儲(chǔ)有分塊后的目標(biāo)緩沖區(qū)和子陣列光盤驅(qū)動(dòng)器的物理存儲(chǔ)地址等信息，然后將Irp(k)發(fā)送至下層驅(qū)動(dòng)器。如果所有Irp(k)都正確完成，那么釋放Irp(k)，并根據(jù)各個(gè)Irp(k)的狀態(tài)設(shè)置Irp0的返回參數(shù)。如果有某個(gè)Irp(k)出錯(cuò)，那么記該Irp(k)為Irpe，并根據(jù)容錯(cuò)方式，創(chuàng)建讀子命令I(lǐng)rp(ke)，讀取與Irpe相關(guān)的光盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的數(shù)據(jù)，也即根據(jù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他相關(guān)光盤上的數(shù)據(jù)恢復(fù)失效數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)恢復(fù)成功，那么釋放Irp(ke)并設(shè)Irpe的狀態(tài)為正確；如果數(shù)據(jù)恢復(fù)失敗，那么釋放Irp(ke)并設(shè)Irpe的狀態(tài)為錯(cuò)誤。
在分布校驗(yàn)方案的光盤陣列塔實(shí)施例中，如圖1所示，SCSI適配器組11由兩塊ADAPTEC AHA-2940UW SCSI適配器構(gòu)成，每塊SCSI適配器都通過SCSI總線12分別與15個(gè)Panasonic LF-1000型PD/CD-ROM驅(qū)動(dòng)器相連接。這30個(gè)Panasonic LF-1000型PD/CD-ROM驅(qū)動(dòng)器被分為5個(gè)子陣列13，每個(gè)子陣列內(nèi)有5個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器131和1個(gè)校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)器132，也即塔規(guī)模=5，子陣列規(guī)模=5，校驗(yàn)盤上的數(shù)據(jù)是根據(jù)子陣列內(nèi)的數(shù)據(jù)盤上相應(yīng)位置的數(shù)據(jù)，按照奇偶校驗(yàn)碼生成的。
在集中校驗(yàn)方案的光盤陣列塔實(shí)施例中，如圖2所示，物理結(jié)構(gòu)組成與上述實(shí)施例相同，也是由兩塊ADAPTEC AHA-2940UW SCSI適配器構(gòu)成SCSI適配器組21，每塊SCSI適配器都通過SCSI總線22分別與15個(gè)Panasonic LF-1000型PD/CD-ROM驅(qū)動(dòng)器相連接。這30個(gè)Panasonic LF-1000型PD/CD-ROM驅(qū)動(dòng)器形成1個(gè)串23，在這個(gè)串內(nèi)有4個(gè)子陣列231，有2個(gè)驅(qū)動(dòng)器232被用作校驗(yàn)驅(qū)動(dòng)器；每個(gè)子陣列內(nèi)有7個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器2311。校驗(yàn)盤上的數(shù)據(jù)是根據(jù)串內(nèi)所有子陣列數(shù)據(jù)盤上相應(yīng)位置的數(shù)據(jù)，按照奇偶雙盤容錯(cuò)編碼生成的。
權(quán)利要求
1．一種光盤陣列塔結(jié)構(gòu)，其物理結(jié)構(gòu)為多個(gè)SCSI接口的數(shù)據(jù)光盤驅(qū)動(dòng)器和校驗(yàn)光盤驅(qū)動(dòng)器通過SCSI總線與由多個(gè)SCSI適配器組成的SCSI適配器組相連接；其特征在于，其邏輯結(jié)構(gòu)為將光盤驅(qū)動(dòng)器分為多個(gè)組構(gòu)成子陣列，數(shù)據(jù)在所說的光盤驅(qū)動(dòng)器組內(nèi)分塊儲(chǔ)存，每組內(nèi)的光盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)目相等構(gòu)成子陣列規(guī)模，多個(gè)子陣列數(shù)目構(gòu)成為塔規(guī)模。
2．如權(quán)利要求1所述的光盤陣列塔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所說的每個(gè)子陣列當(dāng)中，有一個(gè)或多個(gè)光盤驅(qū)動(dòng)器被用作校驗(yàn)光盤驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)子陣列內(nèi)的數(shù)據(jù)光盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)目相等，校驗(yàn)光盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)目也相等。
3．如權(quán)利要求1所述的光盤陣列塔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所說的多個(gè)子陣列中的光盤驅(qū)動(dòng)器均為數(shù)據(jù)光盤驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)子陣列與一個(gè)或多個(gè)校驗(yàn)光盤驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成一個(gè)串；所說的光盤陣列塔由多個(gè)串組成，每個(gè)串的子陣列數(shù)目相等，校驗(yàn)盤數(shù)目也相等，而每個(gè)子陣列內(nèi)的數(shù)據(jù)光盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)目也都相等。
全文摘要
本發(fā)明屬于集成化光存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。由多個(gè)數(shù)據(jù)和校驗(yàn)光盤驅(qū)動(dòng)器通過SCSI總線與SCSI適配器組相連接;其邏輯結(jié)構(gòu)為將光盤驅(qū)動(dòng)器分為多個(gè)組構(gòu)成子陣列,數(shù)據(jù)在所說的光盤驅(qū)動(dòng)器組內(nèi)分塊儲(chǔ)存,每組內(nèi)的光盤驅(qū)動(dòng)器數(shù)目相等構(gòu)成子陣列規(guī)模,多個(gè)子陣列數(shù)目構(gòu)成為塔規(guī)模。本發(fā)明能夠?yàn)槎鄠€(gè)用戶提供高數(shù)據(jù)傳輸率的同時(shí),數(shù)據(jù)具有很高的可靠性,能在某一光盤數(shù)據(jù)損壞時(shí),亦能自動(dòng)恢復(fù)原數(shù)據(jù)的完整性,而且具有可擴(kuò)展性。
文檔編號(hào)G11B7/00GK1228582SQ9910291
公開日1999年9月15日 申請日期1999年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月12日
發(fā)明者徐端頤, 徐敏, 陸達(dá) 申請人:清華大學(xué)