專利名稱：一種基于節(jié)能磁盤陣列的網(wǎng)絡(luò)恢復系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種網(wǎng)絡(luò)恢復系統(tǒng)，特別涉及一種基于節(jié)能磁盤陣列的網(wǎng)絡(luò)恢復 系統(tǒng)，屬于計算機存儲領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡(luò)恢復系統(tǒng)NRS (Network Recovery System)是一種被廣泛采用的容災(zāi)系統(tǒng)， NRS利用連續(xù)或間隔復制策略，復制被保護的信息系統(tǒng)到本地或異地，以確保信息系統(tǒng)癱瘓 時，恢復數(shù)據(jù)到最新時間點。連續(xù)數(shù)據(jù)保護CDP(Continuous Data Protection)通過記錄 被保護數(shù)據(jù)的變化，實現(xiàn)任意時間點的快速恢復，是目前最有效的NRS實現(xiàn)方案。為了保證數(shù)據(jù)的安全性，⑶P —般采用獨立磁盤冗余陣列(RAID)作為存儲設(shè)備。 RAID是一種將多塊磁盤形成一個有機整體，使之能夠在硬盤故障時提供數(shù)據(jù)保護的技術(shù)， RAID技術(shù)具有以下優(yōu)點海量存儲，如RAID支持16個磁盤，還可外接磁盤擴展柜；數(shù)據(jù)保 護，RAID中任意一塊磁盤(如RAID 5)或兩塊磁盤(如RAID 6)損壞后，可重建該磁盤上 的數(shù)據(jù)；高性能，由于連續(xù)數(shù)據(jù)按照指定的策略分割后，分散存儲到RAID中的不同磁盤上， 可并行訪問多個磁盤，具有很高的順序和隨機讀寫性能。⑶P對存儲設(shè)備的要求，主要體現(xiàn)在(1)海量存儲需求。如采用基于塊級的CDP時，被保護數(shù)據(jù)中每個發(fā)生過修改的數(shù)據(jù)塊，都要打上時 間戳，按時間順序保存起來，據(jù)統(tǒng)計，一個IT的數(shù)據(jù)卷，每天需要1 2T的空間來存儲CDP 數(shù)據(jù)。(2)數(shù)據(jù)保護需求。CDP數(shù)據(jù)的安全，是被保護系統(tǒng)能夠從故障中恢復的基本保障，因此，CDP數(shù)據(jù)必 須保證完好無損。(3)性能需求。CDP數(shù)據(jù)都可按復制時間進行順序存儲，對存儲設(shè)備的隨機性能要求低。根據(jù)以上分析，在CDP中采用RAID存儲設(shè)備，雖然能夠提供海量存儲和實現(xiàn)數(shù)據(jù) 保護，但RAID中磁盤并行工作提供的高性能，尤其是很高的隨機讀寫性能，并沒有被有效 利用。此外，還存在如下缺點磁盤故障率高，磁盤壽命取決于磁盤的工作時間，所有磁盤全 天候并行工作，即使某塊磁盤當前沒有讀寫任務(wù)，也必須空轉(zhuǎn)；能耗高，所有磁盤全天候并 行工作，消耗電能，并且磁盤工作時產(chǎn)生熱量，需要風扇降溫。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種基于節(jié)能 磁盤陣列的網(wǎng)絡(luò)恢復系統(tǒng)。本實用新型提供了一種基于節(jié)能磁盤陣列的網(wǎng)絡(luò)恢復系統(tǒng)，采用連續(xù)數(shù)據(jù)保護方 案，如圖1所示，包括CDP服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)接口和節(jié)能磁盤陣列，其中網(wǎng)絡(luò)接口一端與CDP服務(wù)器相連，另一端與被保護系統(tǒng)或交換機相連；節(jié)能磁盤陣列包括節(jié)能磁盤陣列控制器和磁 盤組，節(jié)能磁盤陣列控制器與⑶P服務(wù)器另一端相連。本實用新型的工作原理為⑶P服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)接口，可直接與被保護系統(tǒng)相連， 也可經(jīng)交換機與被保護系統(tǒng)相連；節(jié)能磁盤陣列包括節(jié)能磁盤陣列控制器和磁盤組，節(jié)能 磁盤陣列控制器與CDP服務(wù)器相連，根據(jù)CDP服務(wù)器發(fā)來的讀、寫命令，控制磁盤組進行讀、 寫操作，磁盤組負責數(shù)據(jù)存儲。CDP服務(wù)器包括數(shù)據(jù)備份模塊和數(shù)據(jù)恢復模塊。寫入被保護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，同時也傳 給CDP服務(wù)器，CDP服務(wù)器的數(shù)據(jù)備份模塊進行如下操作(1)生成該寫操作的元數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)一般包括本次寫操作的時間戳、數(shù)據(jù)長度、 在CDP中的起始塊號、在被保護系統(tǒng)中的起始塊號，元數(shù)據(jù)標識。(2)令元數(shù)據(jù)占一個扇區(qū)，其后是本次寫操作的寫數(shù)據(jù)，然后把元數(shù)據(jù)與寫數(shù)據(jù)順 序?qū)懭牍?jié)能磁盤陣列。進行數(shù)據(jù)恢復時，CDP服務(wù)器的數(shù)據(jù)恢復模塊根據(jù)恢復時間點，從節(jié)能磁盤陣列中 先找出符合要求的元數(shù)據(jù)(根據(jù)元數(shù)據(jù)的時間戳)，再根據(jù)元數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)恢復。節(jié)能磁盤陣列具有如下特點磁盤組由N(N ^ 3)個磁盤構(gòu)成，全部磁盤劃分成N個條帶，每個條帶上有N個存 儲塊，其中M個(M = 1為單盤容錯；M = 2為雙盤容錯)為校驗塊，其余N-M個為數(shù)據(jù)塊，M 個校驗塊由相同條帶內(nèi)的N-M個數(shù)據(jù)塊運算得出(M = 1時，采用異或運算；M = 2時，一個 校驗塊采用異或運算，另一個采用伽羅華域運算)。數(shù)據(jù)塊內(nèi)部的邏輯地址相鄰，同一磁盤 中位置相鄰數(shù)據(jù)塊(如果是分布式校驗，校驗塊兩側(cè)的數(shù)據(jù)塊認為是位置相鄰)的邏輯地 址相鄰，陣列中前一磁盤的末尾數(shù)據(jù)塊與下一磁盤的首個數(shù)據(jù)塊邏輯地址相鄰。進行數(shù)據(jù) 存儲時，數(shù)據(jù)順序?qū)懭氲谝粔K磁盤的第一個數(shù)據(jù)塊、第二個數(shù)據(jù)塊、……、該盤最后一個數(shù) 據(jù)塊；第一塊磁盤全部數(shù)據(jù)塊寫滿后，再寫入第二塊磁盤的第一數(shù)據(jù)塊、第二數(shù)據(jù)塊、……、 該盤最后一個數(shù)據(jù)塊；……；最后寫入第N塊磁盤的第一數(shù)據(jù)塊、第二數(shù)據(jù)塊、……、該盤 最后一個數(shù)據(jù)塊。磁盤組中每塊磁盤都具有停止、運行、就緒三種狀態(tài)停止時磁盤轉(zhuǎn)軸停止旋轉(zhuǎn)、 磁頭停止尋道；運行時磁盤執(zhí)行讀寫操作，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)、磁頭尋道；就緒時磁盤將要被訪問， 磁盤轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)、磁頭不尋道。進行順序數(shù)據(jù)訪問時，根據(jù)訪問的邏輯地址，調(diào)度訪問數(shù)據(jù)所 在磁盤、同條帶檢驗數(shù)據(jù)所在磁盤運行，其余磁盤暫時沒有任務(wù)，調(diào)度到停止狀態(tài)，實現(xiàn)節(jié) 能和減輕磁盤損耗的目的。陣列中某塊磁盤故障，需要數(shù)據(jù)重構(gòu)時，需要調(diào)度所有磁盤工 作。磁盤組的數(shù)據(jù)寫入操作以“讀-改-寫”的方式實現(xiàn)。為了提高寫性能，進行了寫 優(yōu)化，即把用于產(chǎn)生新校驗數(shù)據(jù)的舊數(shù)據(jù)與舊校驗數(shù)據(jù)預讀到緩沖區(qū)，以便從預讀區(qū)讀取 舊數(shù)據(jù)與舊校驗數(shù)據(jù)，磁盤可以連續(xù)執(zhí)行寫操作，只有預讀區(qū)中的數(shù)據(jù)用完后，才進行一次 預讀來填滿預讀區(qū)，寫優(yōu)化后，多個讀操作被轉(zhuǎn)換為一個連續(xù)的讀操作，減少了磁盤尋道次 數(shù)，陣列的連續(xù)寫帶寬接近單塊磁盤連續(xù)寫帶寬的一半，能夠滿足對帶寬沒有苛刻要求的 CDP系統(tǒng)。當⑶P系統(tǒng)需要更高的帶寬時，可采用分組并行的磁盤組，工作原理如下將每個 條帶上的數(shù)據(jù)塊平均分成P組，每組包含q個數(shù)據(jù)塊，可并行訪問組內(nèi)的q個數(shù)據(jù)塊，其余P-I組數(shù)據(jù)塊所在磁盤停止工作，寫優(yōu)化處理后，其連續(xù)寫帶寬約為q ·ΒΙΜ3 /2，連續(xù)讀帶寬 約q · BRDisk，其中BWllisk為單塊磁盤的連續(xù)寫帶寬，BRllisk單塊磁盤的連續(xù)讀帶寬，當ρ = 1 時，磁盤組還原為普通RAID形式。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于采用節(jié)能磁盤陣列存儲CDP數(shù)據(jù)，既滿足了 CDP的海量存儲與數(shù)據(jù)保護需求，又克 服了普通RAID為提供高性能，陣列中所有磁盤全天候并行工作，能耗高與磁盤壽命短的缺
點ο節(jié)能磁盤陣列絕大部分時間里，只進行CDP數(shù)據(jù)的寫入操作，此時只有1+M塊磁盤 工作，功耗約為相同盤數(shù)普通RAID的(1+M)/N ；設(shè)單塊磁盤的使用壽命為h小時，普通RAID 中所有磁盤并行工作，其使用壽命也為h小時，節(jié)能磁盤陣列的壽命約為h ·Ν/(1+Μ)小時， 其中M = 1或2，N為磁盤數(shù)，N值越大節(jié)能與壽命延長效果越好。對于分組并行的節(jié)能磁 盤陣列，在絕大部分時間里，只有q+M塊磁盤工作，其功耗約為相同盤數(shù)普通RAID的(q+M)/ N，q為組內(nèi)磁盤數(shù)，陣列的壽命h · N/ (q+M)。

圖1為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實用新型實施例中磁盤組的總體數(shù)據(jù)布局；圖4為本實用新型實施例中磁盤組的詳細數(shù)據(jù)布局。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，具體說明本實用新型的優(yōu)選實施方式。本實施例提供的一種基于節(jié)能磁盤陣列的NRS系統(tǒng)如圖2所示，采用塊級CDP方 案，包括被保護計算機、CDP服務(wù)器、節(jié)能磁盤陣列，其中節(jié)能磁盤陣列由節(jié)能磁盤陣列控制 器和磁盤組組成。被保護計算機通過網(wǎng)絡(luò)接口與CDP服務(wù)器連接。被保護計算機的工作狀況為每天寫入的數(shù)據(jù)總量不大與1TB，平均每秒寫入的 數(shù)據(jù)不大與20MB ；對CDP系統(tǒng)的要求能夠提供1周5個工作日的連續(xù)數(shù)據(jù)保護。磁盤組結(jié)構(gòu)如下本實施例中，采用分布式校驗，單盤容錯(M = 1)，未分組并行的磁盤組，陣列由6 塊ST32000542AS磁盤組成，參數(shù)見表1。如圖3所示，劃分6個條帶，每個條帶包含5個數(shù) 據(jù)塊和1個校驗塊，校驗塊由同條帶的5個數(shù)據(jù)塊異或運算得出。如第1條帶的數(shù)據(jù)塊的 編號為11、21、31、41、51，該條帶校驗塊P(I)由數(shù)據(jù)塊11、21、31、41、51異或運算而得。令數(shù)據(jù)子塊大小為4KB，把每個數(shù)據(jù)塊分成K (K =磁盤容量/條帶數(shù)/4KB)個數(shù)據(jù) 子塊，如圖4所示，位置相鄰的數(shù)據(jù)子塊的邏輯地址是相鄰的；每個校驗塊也分成K個校驗 子塊，校驗子塊由同條帶各個數(shù)據(jù)塊中偏移位置相同的5個數(shù)據(jù)子塊異或運算得出。對全 部數(shù)據(jù)子塊編號，同一磁盤中位置相鄰數(shù)據(jù)塊的邏輯地址相鄰，前一磁盤的末尾數(shù)據(jù)塊與 下一磁盤的首個數(shù)據(jù)塊邏輯地址相鄰。表1ST32000542AS磁盤的相關(guān)參數(shù)
權(quán)利要求1.一種基于節(jié)能磁盤陣列的網(wǎng)絡(luò)恢復系統(tǒng)，其特征在于，包括連續(xù)數(shù)據(jù)保護服務(wù)器、網(wǎng) 絡(luò)接口和節(jié)能磁盤陣列，其中網(wǎng)絡(luò)接口一端與連續(xù)數(shù)據(jù)保護服務(wù)器相連，另一端與被保護 系統(tǒng)或交換機相連；節(jié)能磁盤陣列包括節(jié)能磁盤陣列控制器和磁盤組，節(jié)能磁盤陣列控制 器與連續(xù)數(shù)據(jù)保護服務(wù)器另一端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于節(jié)能磁盤陣列的網(wǎng)絡(luò)恢復系統(tǒng)，其特征在于，所述 連續(xù)數(shù)據(jù)保護服務(wù)器包括數(shù)據(jù)備份模塊和數(shù)據(jù)恢復模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于節(jié)能磁盤陣列的網(wǎng)絡(luò)恢復系統(tǒng)，其特征在于所述 節(jié)能磁盤陣列為適于連續(xù)存儲的節(jié)能磁盤陣列。
專利摘要本實用新型涉及一種網(wǎng)絡(luò)恢復系統(tǒng)，特別涉及一種基于節(jié)能磁盤陣列的網(wǎng)絡(luò)恢復系統(tǒng)，屬于計算機存儲領(lǐng)域。本實用新型包括CDP服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)接口和節(jié)能磁盤陣列，其中網(wǎng)絡(luò)接口一端與CDP服務(wù)器相連，另一端與被保護系統(tǒng)或交換機相連；節(jié)能磁盤陣列適于連續(xù)數(shù)據(jù)存儲，包括節(jié)能磁盤陣列控制器和磁盤組，節(jié)能磁盤陣列控制器與CDP服務(wù)器另一端相連。本實用新型既滿足了CDP的海量存儲與數(shù)據(jù)保護需求，又克服了普通RAID為提供高性能，陣列中所有磁盤全天候并行工作，能耗高與磁盤壽命短的缺點。
文檔編號H04L29/08GK201887800SQ201020645640
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者周澤湘, 孫志卓, 李艷國, 武志民, 王道邦, 章珉, 譚毓安 申請人:北京同有飛驥科技股份有限公司