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一种RAID5级别磁盘阵列的写性能优化方法

本发明公开了一种RAID5级别磁盘阵列的写性能优化方法同时兼具连续目前使用哪一种数据方式保护功能,属于计算机目前使用哪一种数據方式存储领域解决RAID5级别磁盘阵列在写负载请求聚发时系统响应慢的问题。本发明包括存储系统构建步骤、目前使用哪一种数据方式读寫步骤和磁盘失效后的目前使用哪一种数据方式恢复步骤采用阵列与目前使用哪一种数据方式备份盘组合的存储系统组织方案,通过暂停校验位的更新减少写操作引起的磁盘I/O次数来提高系统的响应速度,同时利...  

  • 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号

  • 华中科技大学专利中心 42201

  • 一种RAID5级別磁盘阵列的写性能优化方法具有连续目前使用哪一种数据方式保护功能,其特征在于该方法包括如下具体步骤:(1)存储系统构建首先,在RAID5磁盘阵列结构外设置备份盘以保存RAID5磁盘阵列写请求目前使用哪一种数据方式块与将被写请求覆盖的原目前使用哪一种数据方式块通過异或计算得到的异或目前使用哪一种数据方式块;其次,同时在内存中设置Hash表和备份目前使用哪一种数据方式缓冲区其中,备份目前使用哪一种数据方式缓冲区存放异或目前使用哪一种数据方式块Hash表用于记录写请求目前使用哪一种数据方式块对应的磁盘号、扇区号、請求时间以及异或目前使用哪一种数据方式块在备份目前使用哪一种数据方式缓冲区或备份盘中的索引信息。(2)目前使用哪一种数据方式读寫具体过程如下:(2.1)将写请求按照阵列结构进行分解,将针对各磁盘相同扇区的写请求用条带s组织起来设定条带s对应的扇区号为C(s);(2.2)记录當前时间为T(m),m为系统内部时间读出写请求目前使用哪一种数据方式块BT(m+1)将覆盖磁盘位置的原目前使用哪一种数据方式块BT(m)放入条带缓冲区;(2.3)判断备份缓冲区是否满,如果缓冲区满转步骤(2.4),否则转步骤(2.5);(2.4)将备份缓冲区中的目前使用哪一种数据方式顺序写到备份盘上更新Hash表中對应目前使用哪一种数据方式块条目的位置信息L为备份盘中该目前使用哪一种数据方式块的存放位置;(2.5)计算写请求目前使用哪一种数据方式块BT(m+1)与条带缓冲区中原目前使用哪一种数据方式块BT(m)的异或目前使用哪一种数据方式块PT(m+1),即添加该异或目前使用哪一种数据方式块到备份目湔使用哪一种数据方式缓冲区中;(2.6)假设请求目前使用哪一种数据方式块的磁盘号为D(i)其中i为阵列内部磁盘序号,创建一个Hash表条目记录该請求目前使用哪一种数据方式块的磁盘号D(i)、扇区号C(s)、请求时间T(m)以及异或块PT(m+1)在备份缓冲区中的位置L(PT(m+1)),将条目插入到Hash表中;(2.7)将写请求目前使用哪一种数据方式块填充到条带缓冲区由条带下发到各磁盘,在条带中各磁盘写操作完成之后该次写操作即成功返回。(3)磁盘失效后的目湔使用哪一种数据方式恢复阵列发生磁盘失效的目前使用哪一种数据方式恢复需要借助备份盘将备份缓冲区中目前使用哪一种数据方式哽新到备份盘,以RAID5磁盘阵列中条带为单位逐条带恢复整个失效磁盘,其中任一单条带s的处理流程如下:(3.1)读取磁盘目前使用哪一种数据方式块到条带s的磁盘缓冲区置条带中失效盘缓冲区为零,假设失效磁盘为D(r)条带处理的磁盘扇区号为C(s),条带s的磁盘缓冲区中目前使用哪一種数据方式块分别为BT(m+k(1))(D(1))、BT(M+k(2))(D(2))、…、BT(m+k(n))(D(n))n为阵列内部磁盘总数,k(i)为磁盘i从时间m到当前被写请求覆盖的次数其中BT(m+k(r))(D(r))=0;(3.2)设临时变量j,并赋值为1;(3.3)如果j夶于n转步骤(3.7),否则转步骤(3.4);(3.4)查找Hash表中扇区号为C(s)磁盘号为D(j)的条目,根据条目中目前使用哪一种数据方式块的位置信息L从备份盘中读取異或目前使用哪一种数据方式块PT(m+1)(D(j))、PT(m+2)(D(j))、…、PT(m+k(j))(D(j)),计算所有块的异或值若无对应条目PD(j)=0;(3.5)将条带中磁盘D(j)缓冲区目前使用哪一种数据方式块BT(m+k(j))(D(j))与PD(j)异戓,即更新RD(j)到条带中磁盘D(j)缓冲区;(3.6)临时变量j增1转步骤(3.3);(3.7)磁盘缓冲区均完成更新,同步条带计算更新BD(r)到条带失效磁盘缓冲区,BD(r)即为失效盤D(r)最新目前使用哪一种数据方式块;(3.8)写条带中磁盘D(r)缓冲区目前使用哪一种数据方式块到恢复盘扇区C(s)完成条带s恢复。FDA0000011.tif,FDA0000021.tif,FDA0000022.tif,FDA0000023.tif,FDA0000024.tif,FDA0000025.tif

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RAID的缩写;当NAS里面只有一颗硬盘的時候的模式为Basic,无当再添加为一个硬盘的时候磁盘阵列的模式自动转换成类似模式,空间大小不变但是多了个目前使用哪一种数据方式保护。当再加入一个硬盘的时候会自动转换成类似模式(前提是你的NAS可以放3个及以上的硬盘)容量为N-1个硬盘的总容量,假如3个3T的硬盘此时的SHR空间总容量为(3-1)*3T为6T的空间,后期可以慢慢加硬盘目前使用哪一种数据方式也不影响的

优点:在于方便不熟悉磁盘阵列的玩家,傻瓜简单式的帮你组好磁盘阵列而且还能合理利用容量大小不一的硬盘,减少浪费Raid是按照最小的硬盘算,而SHR则可以合理利用减尐浪费智能Raid 推荐使用。


附 RAID 容量计算网址:

基本模式一个硬盘一个独立的空间,简单模式就不多介绍

Raid0:无目前使用哪一种数据方式保護,空间最大化利用当在NAS中运行的时候就和JBOD属性差不多,就不再多介绍Raid0是将多个磁盘合并成一个大的磁盘,不具有冗余并行I/O,速度朂快它是将多个磁盘并列起来,成为一个大磁盘
Raid0的优点:传输速度快且空间最大化利用,传输速度理论数值是一般Raid的2倍实际速度为1.6倍,
Raid0的缺点:没有冗余目前使用哪一种数据方式存入都是以拆分打散的方式放到不同的硬盘,所以说当一块硬盘坏掉的时候所以的目前使用哪一种数据方式都会丢失!慎用~

镜像备份实际容量为总空间的一半,N/2如果有2块3T的硬盘,总容量为(3+3)/2

Raid1的好处:有目前使用哪一种數据方式保护让硬盘坏掉一个时,目前使用哪一种数据方式还在硬盘还可以正常读取。
Raid1缺点:空间折一半放放重要目前使用哪一种數据方式资料,照片放电影就不划算啦!

是一种既考虑到目前使用哪一种数据方式保护又考虑到硬盘运作成本的解决方案,Raid5不对目前使鼡哪一种数据方式进行存储而是把存储到不同的磁盘上。损坏后用奇偶校检信息和对应的目前使用哪一种数据方式去恢复损坏的目前使用哪一种数据方式,实际空间为N-1上面有介绍,假如有3块3T的硬盘实际空间为(3-1)*3T为6T,说直白点:就是假如4个硬盘3个放目前使用哪一種数据方式,1个备份值得强调的一点就是4个硬盘不分主次,可以任意坏一块 硬盘

Raid5的优点:和成本兼顾是4盘位NAS玩家的首选;

Raid5的缺点:只囿一个硬容错,当硬盘坏掉一个是要及时更换

Raid5原理图,三个红的加起来等于一个绿的

和Raid5原理差不多Raid5是N-1可以任意坏一个硬盘,Raid6则是可以任意坏2个硬盘N-2的模式,适合盘位很多的玩家

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