CN101625627B - 写入数据的方法、磁盘冗余阵列的控制器及磁盘冗余阵列 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例涉及一种写入数据的方法、磁盘冗余阵列的控制器及磁盘冗余阵列。其中写入数据的方法包括：接收写请求消息，所述写请求消息中包括待写入数据和所述待写入数据要写入的逻辑块地址；根据映射表在设置的逻辑独立磁盘冗余阵列RAID中查找与所述逻辑块地址对应的逻辑磁盘单元以及与所述逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元；将所述待写入数据写入所述空闲物理磁盘单元中。本发明实施例可以有效提高磁盘的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术，尤其涉及一种写入数据的方法、磁盘冗余阵列的控制器及磁盘冗余阵列。
背景技术
如何增加磁盘的存取速度，如何防止数据因磁盘的故障而丢失，以及如何有效的利用磁盘空间，一直是电脑专业人员和用户的困扰，而大容量磁盘的价格非常昂贵，对用户形成很大的负担。
磁盘阵列技术的产生一举解决了这些问题。独立磁盘冗余阵列(Redundant Array ofIndependent Drive，以下简称：RAID)的优点存在于三个方面，即可用性(Availability)、容量(Capacity)和性能(Performance)。在存储系统中利用RAID技术的好处主要有以下三种：一是通过把多个磁盘组织在一起作为一个逻辑卷，以提供磁盘跨越功能，该多个磁盘称为RAID的成员盘；二是通过把数据分成多个数据块(Block)并行写入或读出多个磁盘，以提高访问磁盘的速度，该性能被称为RAID的并发性；三是通过镜像或校验操作提供容错能力。根据实际情况选择适当的RAID级别可以满足用户对存储系统可用性、容量和性能的要求。常用的RAID级别有以下几种：NRAID、JBOD、RAID0、RAID1、RAID0+1、RAID3、RAID5等等。
现有的RAID技术基于整个磁盘进行构建，即使一个RAID组只使用了磁 盘上的少量空间，该磁盘也无法再次分配给其他RAID组了，从而导致磁盘的空间利用率较低。
发明内容
本发明实施例提供了一种写入数据的方法、磁盘冗余阵列的控制器及磁盘冗余阵列，可以有效提高磁盘的空间利用率。
本发明实施例提供了一种写入数据的方法，包括：
接收写请求消息，所述写请求消息中包括待写入数据和所述待写入数据要写入的逻辑块地址；
根据映射表在设置的逻辑独立磁盘冗余阵列RAID中查找与所述逻辑块地址对应的逻辑磁盘单元以及与所述逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元；
将所述待写入数据写入所述空闲物理磁盘单元中；
所述逻辑RAID的设置包括：将物理磁盘按照设定大小划分为物理磁盘单元；根据所需的逻辑RAID的成员盘数量，将所述物理磁盘单元划分为所述成员盘数量的逻辑磁盘，从而组成所需的逻辑RAID；
所述逻辑磁盘包括与均匀分布在所述物理磁盘上的物理磁盘单元对应的所述逻辑磁盘单元，其中，均匀分布在所述逻辑磁盘上的所述成员盘数量的逻辑磁盘单元构成逻辑磁盘条带，所述逻辑磁盘条带上的逻辑磁盘单元与均匀分布在所述物理磁盘上的物理磁盘单元对应。；
所述的方法还包括：当与所述逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元发生故障时，重新分配空闲物理磁盘单元，并将所述待写入数据写入重新分配的空闲物理磁盘单元中；修改所述映射表，使得所述逻辑磁盘单元与所述重新分配的空闲物理磁盘单元对应。
本发明实施例还提供了一种磁盘冗余阵列的控制器，包括：
接收模块，用于接收写请求消息，所述写请求消息中包括待写入数据和所述待写入数据要写入的逻辑块地址；
查找模块，用于根据映射表在设置的逻辑独立磁盘冗余阵列RAID中查找 与所述逻辑块地址对应的逻辑磁盘单元以及与所述逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元；
写入模块，用于将所述待写入数据写入所述空闲物理磁盘单元中；
设置模块，用于设置所述逻辑RAID；
所述设置模块包括：物理磁盘单元划分单元，用于将物理磁盘按照设定大小划分为物理磁盘单元；逻辑磁盘划分单元，用于根据所需的逻辑RAID的成员盘数量，将所述物理磁盘单元划分为所述成员盘数量的逻辑磁盘，从而组成所需的逻辑RAID；
所述逻辑磁盘包括与均匀分布在所述物理磁盘上的物理磁盘单元对应的所述逻辑磁盘单元，其中，均匀分布在所述逻辑磁盘上的所述成员盘数量的逻辑磁盘单元构成一个逻辑磁盘条带，所述逻辑磁盘条带上的逻辑磁盘单元与均匀分布在所述物理磁盘上的物理磁盘单元对应；
所述的控制器还包括：重组模块，用于当与所述逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元发生故障时，重新分配空闲物理磁盘单元，并将所述待写入数据写入重新分配的空闲物理磁盘单元中；映射表修改模块，用于修改所述映射表，使得所述逻辑磁盘单元与所述重新分配的空闲物理磁盘单元对应。
本发明实施例通过将磁盘划分为磁盘单元，将磁盘单元根据需要组成所需的逻辑RAID，并采用写时分配技术，将待写入数据写入与逻辑RAID中的逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元中，有效提高了磁盘的空间利 用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明写入数据的方法第一实施例的流程示意图；
图2为本发明写入数据的方法第一实施例中映射表的结构示意图；
图3为本发明写入数据的方法第二实施例的流程示意图；
图4为本发明写入数据的方法第二实施例中划分为物理磁盘单元的物理磁盘示意图；
图5为本发明写入数据的方法第二实施例中逻辑磁盘的示意图；
图6为本发明磁盘冗余阵列的控制器第一实施例的结构示意图；
图7为本发明磁盘冗余阵列的控制器第二实施例的结构示意图；
图8为本发明磁盘冗余阵列实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明写入数据的方法第一实施例的流程示意图，可以 包括如下步骤：
步骤11、接收写请求消息，该写请求消息中包括待写入数据和该待写入数据要写入的逻辑块地址；
步骤12、根据映射表，在设置的逻辑独立磁盘冗余阵列RAID中查找与逻辑块地址对应的逻辑磁盘单元以及与该逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元；
如图2所示，为本发明写入数据的方法第一实施例中映射表的结构示意图，其中，共有4个逻辑磁盘：LD0、LD1、LD2和LD3，DU0:0表示与LD0上的逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元，该空闲物理磁盘单元分布在第1个物理磁盘上，DU1:0表示与LD1上的逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元，该空闲物理磁盘单元分布在第2个物理磁盘上，...DU6:0表示与LD2上的逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元，该空闲物理磁盘单元分布在第7个物理磁盘上；
步骤13、将待写入数据写入空闲物理磁盘单元中。
本发明实施例通过将磁盘划分为磁盘单元，将磁盘单元根据需要组成所需的逻辑RAID，并采用写时分配技术，将待写入数据写入与逻辑RAID中的逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元中，有效提高了磁盘的空间利用率。
如图3所示，为本发明写入数据的方法第二实施例的流程示意图，在图1所示技术方案的基础上，步骤12中逻辑磁盘的设置可以包括如下步骤：
将物理磁盘按照设定大小划分为物理磁盘单元；
根据所需的逻辑RAID的成员盘数量，将物理磁盘单元划分为成员盘数量的逻辑磁盘，从而组成所需的逻辑RAID。
具体的，如图4所示，为本发明写入数据的方法第二实施例中划分为物理 磁盘单元的物理磁盘示意图，假设存储系统中有6个物理磁盘，分别从0～5进行编号，即，编号为物理磁盘0～物理磁盘5。存储系统按照设定大小将每个物理磁盘等分为物理磁盘单元，该设定大小可以为存储系统最大可配置条带深度的整数倍，一般为1兆比特(MB)的倍数，此时可以用“物理磁盘编号+物理磁盘内的物理磁盘单元编号”为每个物理磁盘单元进行唯一编号，例如：DU 2:0表示第物理磁盘2号的0号物理磁盘单元，DU 5:2号表示物理磁盘5的2号物理磁盘单元。
在本实施例中，逻辑磁盘包括与均匀分布在物理磁盘上的物理磁盘单元对应的逻辑磁盘单元，其中，均匀分布在逻辑磁盘上的成员盘数量的逻辑磁盘单元构成一个逻辑磁盘条带，逻辑磁盘条带上的逻辑磁盘单元与均匀分布在物理磁盘上的物理磁盘单元对应。具体的，如图5所示，为本发明写入数据的方法第二实施例中逻辑磁盘的示意图，系统中共有7个物理磁盘，LDU0表示与分布在第1个物理磁盘上的物理磁盘单元对应的逻辑磁盘单元，LDU1表示与分布在第2个物理磁盘上的物理磁盘单元对应的逻辑磁盘单元...LDU6表示与分布在第7个物理磁盘上的物理磁盘单元对应的逻辑磁盘单元，其中，各列逻辑磁盘单元组成逻辑磁盘：LD0、LD1、LD2和LD3，各行LDU组成逻辑磁盘条带：LDS0、LDS1、LDS2...。通过布局，最终达到每行和每列上的LDU都与均匀地分布在存储系统中的每个物理磁盘上的物理磁盘单元对应。
如图3所示，在图1所示技术方案的基础上，步骤13之后还可以包括：
步骤31、当与逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元发生故障时，重新分配空闲物理磁盘单元，并将待写入数据写入重新分配的空闲物理磁盘单元中；
步骤32、修改映射表，使得逻辑磁盘单元与重新分配的空闲物理磁盘单 元对应。
本实施例通过将物理磁盘按照设定大小划分成物理磁盘单元，将物理磁盘单元划分为逻辑磁盘，当用户写入数据时，按照逻辑磁盘单元与物理磁盘单元的对应关系，将数据写入空闲物理磁盘单元中，从而采用写时分配技术，有效提高了磁盘的空间利用率。
此外，在本实施例中，当物理磁盘的部分扇区坏掉而导致写入数据失效时，只需要重新分配一个空闲磁盘单元，将数据写入重新分配的磁盘单元中即可，由于物理磁盘单元的容量较小，因此重组速度较块，从而有效提高了重组速度。
如图6所示，为本发明磁盘冗余阵列的控制器第一实施例的结构示意图，可以包括接收模块61、查找模块62和写入模块63，其中：
接收模块61，用于接收写请求消息，该写请求消息中包括待写入数据和待写入数据要写入的逻辑块地址。
查找模块62，用于根据映射表在设置的逻辑独立磁盘冗余阵列级别RAID中查找与逻辑块地址对应的逻辑磁盘单元以及与逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元。
写入模块63，用于将待写入数据写入空闲物理磁盘单元中。
本实施例通过磁盘划分为磁盘单元，将磁盘单元根据需要组成所需的逻辑RAID，并采用写时分配技术，通过写入模块63将待写入数据写入与逻辑RAID中的逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元中，有效提高了磁盘的空间利用率。
如图7所示，为本发明磁盘冗余阵列的控制器第二实施例的结构示意图，在图6所示结构示意图的基础上，本实施例还可以包括设置模块71，用于设置逻辑RAID；该设置模块71可以包括物理磁盘单元划分单元711和逻辑磁盘划 分单元712，其中：
物理磁盘单元划分单元711，用于将物理磁盘按照设定大小划分为物理磁盘单元；
逻辑磁盘划分单元712，用于根据所需的逻辑RAID的成员盘数量，将物理磁盘单元划分为成员盘数量的逻辑磁盘，从而组成所需的逻辑RAID。
在本实施例中，逻辑磁盘包括与均匀分布在物理磁盘上的物理磁盘单元对应的逻辑磁盘单元，其中，均匀分布在逻辑磁盘上的成员盘数量的逻辑磁盘单元构成一个逻辑磁盘条带，逻辑磁盘条带上的逻辑磁盘单元与均匀分布在物理磁盘上的物理磁盘单元对应。
本实施例磁盘冗余阵列的控制器还可以包括重组模块72和映射表修改模块73，其中：
重组模块72，用于当与逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元发生故障时，重新分配空闲物理磁盘单元，并将待写入数据写入重新分配的空闲物理磁盘单元中。
映射表修改模块73，用于修改映射表，使得逻辑磁盘单元与重新分配的空闲物理磁盘单元对应。
在本实施例中，物理磁盘单元划分单元711将物理磁盘按照设定大小划分成物理磁盘单元，逻辑磁盘划分单元712将物理磁盘单元划分为逻辑磁盘，当用户写入数据时，查找模块62和写入模块63按照逻辑磁盘单元与物理磁盘单元的对应关系，将数据写入空闲物理磁盘单元中，从而采用写时分配技术，有效提高了磁盘的空间利用率。
此外，在本实施例中，当物理磁盘的部分扇区坏掉而导致写入数据失效时，只需要重组模块72重新分配一个空闲磁盘单元，将数据写入重新分配的 磁盘单元中即可，由于物理磁盘单元的容量较小，因此重组速度较快，从而有效提高了重组速度。
如图8所示，为本发明磁盘冗余阵列实施例的结构示意图，可以包括控制器81和物理磁盘82；
控制器81用于接收写请求消息，该写请求消息中包括待写入数据和该待写入数据要写入的逻辑块地址；根据映射表，在设置的逻辑独立磁盘冗余阵列RAID中查找与逻辑块地址对应的逻辑磁盘单元以及与逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元；将待写入数据写入空闲物理磁盘单元中。
需要说明的是，控制器81可以包括前述磁盘冗余阵列的控制器的实施例中任一模块，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，简称RAM)等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (2)
1.一种写入数据的方法，其特征在于，包括：
接收写请求消息，所述写请求消息中包括待写入数据和所述待写入数据要写入的逻辑块地址；
根据映射表在设置的逻辑RAID中查找与所述逻辑块地址对应的逻辑磁盘单元以及与所述逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元；
将所述待写入数据写入所述空闲物理磁盘单元中；
所述逻辑RAID的设置包括：
将物理磁盘按照设定大小划分为物理磁盘单元；
根据所需的逻辑RAID的成员盘数量，将所述物理磁盘单元划分为所述成员盘数量的逻辑磁盘，从而组成所需的逻辑RAID；
所述逻辑磁盘包括与均匀分布在所述物理磁盘上的物理磁盘单元对应的所述逻辑磁盘单元，其中，均匀分布在所述逻辑磁盘上的所述成员盘数量的逻辑磁盘单元构成逻辑磁盘条带，所述逻辑磁盘条带上的逻辑磁盘单元与均匀分布在所述物理磁盘上的物理磁盘单元对应；
所述的方法还包括：
当与所述逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元发生故障时，重新分配空闲物理磁盘单元，并将所述待写入数据写入重新分配的空闲物理磁盘单元中；
修改所述映射表，使得所述逻辑磁盘单元与所述重新分配的空闲物理磁盘单元对应。
2.一种磁盘冗余阵列的控制器，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收写请求消息，所述写请求消息中包括待写入数据和所述待写入数据要写入的逻辑块地址；
查找模块，用于根据映射表在设置的逻辑RAID中查找与所述逻辑块地址对应的逻辑磁盘单元以及与所述逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元；
写入模块，用于将所述待写入数据写入所述空闲物理磁盘单元中；
设置模块，用于设置所述逻辑RAID；
所述设置模块包括：
物理磁盘单元划分单元，用于将物理磁盘按照设定大小划分为物理磁盘单元；
逻辑磁盘划分单元，用于根据所需的逻辑RAID的成员盘数量，将所述物理磁盘单元划分为所述成员盘数量的逻辑磁盘，从而组成所需的逻辑RAID；
所述逻辑磁盘包括与均匀分布在所述物理磁盘上的物理磁盘单元对应的所述逻辑磁盘单元，其中，均匀分布在所述逻辑磁盘上的所述成员盘数量的逻辑磁盘单元构成一个逻辑磁盘条带，所述逻辑磁盘条带上的逻辑磁盘单元与均匀分布在所述物理磁盘上的物理磁盘单元对应；
所述的控制器还包括：
重组模块，用于当与所述逻辑磁盘单元对应的空闲物理磁盘单元发生故障时，重新分配空闲物理磁盘单元，并将所述待写入数据写入重新分配的空闲物理磁盘单元中；
映射表修改模块，用于修改所述映射表，使得所述逻辑磁盘单元与所述重新分配的空闲物理磁盘单元对应。
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