重建驅動數(shù)據(jù)的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]獨立磁盤的冗余陣列(RAID)是通過存儲具有冗余的數(shù)據(jù)而控制多個磁盤驅動并且提供容錯(fau 11 to 1 erance)的存儲技術。訪問存儲在磁盤驅動中數(shù)據(jù)的故障將使得陣列控制器使磁盤驅動發(fā)生故障并且啟動從RAID中的其他磁盤驅動再生丟失的數(shù)據(jù)的重建進程。在該重建進程期間，RAID處于退化狀態(tài)并且可以不是容錯性的，這取決于所使用的特定RAID配置。如果發(fā)生另一故障，則來自故障磁盤驅動的整批數(shù)據(jù)可以丟失。
【附圖說明】
[0002]參照附圖在以下詳細描述中描述了某些示例性實施例，其中:
[0003]圖1是獨立磁盤冗余陣列(RAID)系統(tǒng)的框圖；
[0004]圖2是重建預測性故障磁盤驅動的方法的進程流程圖；
[0005]圖3是示出了根據(jù)圖2的方法200所執(zhí)行的具體重建進程的示例的時間線；以及
[0006]圖4是示出了存儲了被配置為重建預測性故障磁盤驅動的代碼的有形、非暫時性、計算機可讀介質的框圖。
【具體實施方式】
[0007]本公開涉及用于被預測為將要故障的RAID的磁盤重建磁盤驅動數(shù)據(jù)的技術。預測性備用重建(PSR:Predictive Spare Rebuild)是這樣的進程:陣列控制器通過該進程識別被預測為將要故障的數(shù)據(jù)磁盤并且該進程在真實故障之前為其激活備用磁盤。通過直接地從預測性故障磁盤復制數(shù)據(jù)或者從陣列中的其他磁盤再生數(shù)據(jù)而在備用磁盤上重建關于預測性故障磁盤的主機數(shù)據(jù)。一旦備用重建操作完成，預測性故障磁盤被識別為已故障，因此其可以由客戶替換。通過積極主動地替換被預測為將要故障的磁盤，可以避免RAID陣列的退化和潛在的數(shù)據(jù)丟失。
[0008]實施預測性備用重建的一種方式是從預測性故障磁盤復制主機數(shù)據(jù)并且僅在遇到不可糾正的讀取錯誤時再生數(shù)據(jù)。然而，在一些情形中，預測性故障磁盤可以處于退化工作狀態(tài)，并且因此可以緩慢地處理數(shù)據(jù)操作請求。在這些情況下，從預測性故障磁盤復制主機數(shù)據(jù)可以比從已有的良好數(shù)據(jù)磁盤再生主機數(shù)據(jù)花費更長時間，這導致低效的預測性備用重建。此外，在重建期間，主機(輸入/輸出)1/0將均寫入至備用和預測性故障磁盤兩者。因此，重建中的任何時間損失導致對以次優(yōu)條件執(zhí)行的磁盤的不必要的寫入工作量。差的I/O工作量性能全局地影響存儲陣列并且對整體系統(tǒng)性能產(chǎn)生負面影響。
[0009]本公開描述了可以通過實施重建性能監(jiān)控工具而加速的預測性故障磁盤的重建的技術。性能算法通過基于每個模式的相對性能而在復制模式與再生模式之間切換而優(yōu)化重建時間。結果是，可以更快地完成預測性備用重建。
[0010]圖1是獨立磁盤冗余陣列(RAID)系統(tǒng)的框圖。RAID系統(tǒng)100可以包括被配置為操作磁盤驅動器陣列104的陣列的控制器102 AAID系統(tǒng)還可以包括主機計算機106，其可以通過陣列控制器102訪問磁盤驅動器陣列104。每個磁盤驅動器110被配置為在一個或多個部分116或盤片(platter)上存儲從主機106接收到的數(shù)據(jù)。陣列控制器102可以包括被配置為如果檢測到故障條件則重建磁盤驅動數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)重建引擎108。數(shù)據(jù)重建引擎108可以以硬件或者硬件與編程代碼的組合而實施。例如，重建引擎108可以包括用于存儲指令的非暫時性計算機可讀介質、用于執(zhí)行指令的一個或多個處理器、或者其組合。
[0011]在一些實施例中，檢測到的故障條件是預測的故障，其中磁盤驅動仍然是可操作的，但是基于各種可靠性的指示器而被預測為將要在不久的未來故障。各種自動監(jiān)控系統(tǒng)可以用于預測磁盤驅動的故障。這種監(jiān)控系統(tǒng)可以稱作自我監(jiān)控、分析及報告技術^^.1?.1'.)。如在此所使用，例如，術語“預測性故障磁盤”是指由諸如3.1^.1?.1'.系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)預測為將要故障的磁盤驅動。監(jiān)控系統(tǒng)可以在陣列控制器102中實施。如果監(jiān)控系統(tǒng)檢測到故障條件，則監(jiān)控系統(tǒng)可以觸發(fā)預測性備用重建，其是在備用磁盤驅動上重新創(chuàng)建關于預測故障磁盤的數(shù)據(jù)的進程。
[0012]磁盤陣列104的RAID級別可以是任何合適的RAID級別，其可以基于特定實施方式的設計考慮而確定，諸如期望的冗余級別和性能特性。例如，磁盤陣列104可以配置作為RAID級別0、1、2、3、4、5或6。磁盤陣列104可以包括許多磁盤驅動110。磁盤陣列104還可以包括如果檢測到故障條件則可以被激活的備用驅動112。在一些實施例中，磁盤陣列104還包括奇偶校驗(parity)驅動114。奇偶校驗驅動114可以包含如果原始數(shù)據(jù)毀壞或不可訪問則可以用于再生預測性故障磁盤的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)或邏輯。奇偶校驗驅動114中的數(shù)據(jù)可以基于保留在磁盤驅動110上的現(xiàn)有數(shù)據(jù)而重新創(chuàng)建丟失的數(shù)據(jù)。
[0013]在一些實施例中，奇偶校驗驅動114包含多個部分118，其中每個部分118對應于其各自的磁盤驅動部分116。在一些實施例中，驅動陣列114可以不包括專用的奇偶校驗驅動114，而是奇偶校驗部分118分布在磁盤驅動116之中。在一些實施例中，驅動陣列104可以具有多于一個的奇偶校驗驅動114。在一些實施例中，驅動陣列104不包括奇偶校驗驅動114。
[0014]取決于RAID配置，數(shù)據(jù)分條(striping)可以用于將主機數(shù)據(jù)存儲至磁盤驅動陣列104。在數(shù)據(jù)分條中，諸如文件的邏輯有序的數(shù)據(jù)被分段并且存儲在不同的磁盤驅動110或者磁盤驅動110的不同部分116上。被稱作“數(shù)據(jù)條(stripe)”的數(shù)據(jù)分段可以均是相同的固定大小，其可以由用戶指定。在將數(shù)據(jù)從預測性故障磁盤重建至備用驅動上期間，數(shù)據(jù)以被稱作重建數(shù)據(jù)條操作的增量而在備用驅動上被重現(xiàn)創(chuàng)建。每個重建數(shù)據(jù)條操作在備用驅動上重建單個數(shù)據(jù)條的數(shù)據(jù)。
[0015]數(shù)據(jù)重建引擎可以使用用于在備用驅動112上重建預測性故障磁盤的數(shù)據(jù)的任何合適的技術。在數(shù)據(jù)的重建期間，數(shù)據(jù)重建引擎108可以在再生模式和復制模式之間切換。在復制模式下，數(shù)據(jù)從預測性故障磁盤被直接復制并且被存儲至備用驅動112。在一些實施例中，陣列控制器102使用小型計算機系統(tǒng)接口(SCSI)命令以從預測性故障磁盤請求數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)存儲至備用磁盤112。在再生模式下，數(shù)據(jù)重建引擎108使用在其他磁盤驅動110上的冗余數(shù)據(jù)而重建數(shù)據(jù)，在一些實施例中包括奇偶校驗驅動114。如在此使用的，術語“再生”或“再生模式”是指用于未使用預測性故障磁盤而重建預測性故障磁盤的數(shù)據(jù)的任何技術。
[0016]數(shù)據(jù)重建引擎108還可以包括重建監(jiān)控工具120和模式選擇器122。重建監(jiān)控工具120監(jiān)控在再生模式期間和在復制模式期間所實現(xiàn)的性能。例如，重建監(jiān)控工具120可以監(jiān)控并記錄其利用數(shù)據(jù)再生而重建一部分預測性故障驅動所花費的時間量以及其利用直接復制而重建一部分預測性故障驅動所花費的時間量。在一些實施例中，可以通過測量重建數(shù)據(jù)條操作的執(zhí)行時間而監(jiān)控每個模式的相對性能。兩種技術的相對性能用于確定哪個模式用于重新創(chuàng)建預測性故障磁盤的數(shù)據(jù)。模式選擇器122指示數(shù)據(jù)重建引擎108在再生模式或復制模式下操作，這取決于如由重建監(jiān)控工具120所報告的兩種模式的相對性能。例如，如果數(shù)據(jù)的再生比直接復制更快地被完成，則模式選擇器122可以指示數(shù)據(jù)重建引擎108SP便所再生的數(shù)據(jù)在預測性故障磁盤上仍然可以是可訪問的也使用再生模式。
[0017]圖2是重建預測性故障磁盤驅動的方法的進程流程圖。方法200可以例如由圖1中所示的陣列控制器102的數(shù)據(jù)重建引擎108而執(zhí)行。
[0018]在方框202處，陣列控制器102檢測磁盤驅動的預測性故障。如上所述，例如可以由分析磁盤驅動的各個度量來預測故障的S.M.A.R.T.系統(tǒng)檢測預測性故障。預測性故障的檢測觸發(fā)了數(shù)據(jù)重建引擎108以在備用驅動112上重建預測性故障磁盤的磁盤驅動數(shù)據(jù)。進程流程可以隨后前進至方框204。
[0019]在方框204處，數(shù)據(jù)重建引擎108在初始時間段在復制模式下重建磁盤驅動數(shù)據(jù)。在該初始時間段期間，數(shù)據(jù)重建引擎108不監(jiān)控復制模式的性能。實施初始時間段以使得較小數(shù)據(jù)容量磁盤驅動可以在再生模式開始之前完成重建。如果預測性故障磁盤包含足夠低的存儲量，則數(shù)據(jù)重建可以在初始時間段內完成并且進程流程可以終止而不會前進至方框206。如果在初始時間段期間遇到不可恢復的錯誤，則可以再生與不可恢復錯誤對應的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)再生之后，復制模式可以恢復。初始時間段的持續(xù)時間可以是任何合適的持續(xù)時間。在一些實施例中，初始時間段可以大約為五分鐘。在一些實施例中，該初始時間段可以消除，在該情形中將跳過方框204。
[0020]在方框206處，陣列控制器102進入再生模式并且針對指定數(shù)目的樣本重建驅動數(shù)據(jù)。如在此所使用的，術語“樣本”是指在每個重建數(shù)據(jù)條操作期間重建的許多數(shù)據(jù)條。例如，如果每個樣本存在五個數(shù)據(jù)條，每個重建數(shù)據(jù)條操作將重建五個數(shù)據(jù)條。每個樣本的數(shù)據(jù)條的數(shù)目由數(shù)據(jù)重建引擎在運行時刻基于RAID容量的特性而確定。樣本的執(zhí)行時間用于建立再生時間基線。再生時間基線可以是在再生模式期間特征化樣本的執(zhí)行時間的任何合適的值。例如，再生時間基線可以被計算作為每個樣本的平均執(zhí)行時間。在一些實施例中，再生時間基線可以被確定為針對指定數(shù)目樣本的總執(zhí)行時間。用于建立再生時間基線的樣本的指定數(shù)目可以是任何合適的數(shù)目，這取決于特定實施方式的設計考慮。例如，樣本的數(shù)目可以是1、5、10、15、25、100、或任何其他合適的數(shù)目。
[0021]在一些實施例中，再生時間基線將僅基于潔凈樣本而確定。術語潔凈在此意味著在樣本的執(zhí)行期間并未存在錯誤，例如沒有不可恢復的讀取錯誤(URE)、重試、超時、或者指示了已恢復錯誤的額外感測代碼