基于raid備份的數(shù)據(jù)處理方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及存儲技術領域，尤其涉及基于RAID備份的數(shù)據(jù)處理方法及裝置。
【背景技術】
[0002] RAID (Redundant Arrays of Independent Disks，獨立冗余磁盤陣列）陣列在長 時間使用時，會因振動、腐蝕或磁盤本身的機械故障等影響，出現(xiàn)磁盤無法被識別，或者出 現(xiàn)無法容錯的介質故障，導致陣列失效。陣列失效的時候，該陣列上的業(yè)務完全中斷，對業(yè) 務連續(xù)性要求較高的應用來說，這是不可接受的。業(yè)務中斷，對用戶的影響可能非常大，甚 至帶來很大的損失。
[0003] 業(yè)界有很多的技術來提供陣列失效的備份，保證業(yè)務的連續(xù)性，如鏡像、復制軟件 等基于業(yè)務層面的N+M備份等。
[0004] 鏡像軟件進行的備份方式為，當需要通過LUN(Logical Unit Number，邏輯單元 號）層向業(yè)務RAID陣列寫入數(shù)據(jù)時，在LUN層就將接收到的數(shù)據(jù)進行鏡像，在LUN層配置 一個大小完全相同的鏡像副本實現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份。復制軟件進行的備份方式則是配置一個跟 原LUN層完全相同大小的本地或遠端LUN，業(yè)務寫入的時候，原LUN會將數(shù)據(jù)同時復制到本 地或遠程LUN。
[0005] 在必須使用與業(yè)務RAID陣列相同大小的RAID陣列/邏輯資源作為備份空間進行 鏡像、復制，對備份陣列的大小要求嚴格，同時只有故障的RAID陣列會用到備份空間，沒有 故障的RAID陣列的備份空間是閑置的，不能被共享，造成存儲資源的浪費。
[0006] 因此，現(xiàn)有的備份技術存在備份空間利用率低下的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術備份存在的利用率低下的問題，本發(fā)明提供了一種基于RAID 層面?zhèn)浞莸臄?shù)據(jù)處理方法。
[0008] -種基于RAID備份的數(shù)據(jù)處理方法，包括：
[0009] 設定至少一個RAID陣列作為備份陣列；
[0010] 當向業(yè)務RAID陣列發(fā)送數(shù)據(jù)處理命令時，判斷所述數(shù)據(jù)處理命令對應的RAID條 帶是否失效，在失效的情況下查找所述失效的RAID條帶到所述備份陣列中數(shù)據(jù)塊的映射 關系，并在找到所述映射關系后在備份陣列的對應數(shù)據(jù)塊中執(zhí)行數(shù)據(jù)處理命令。
[0011] 業(yè)務RAID陣列為用于業(yè)務處理的非備份RAID陣列。失效的RAID條帶根據(jù)映射關 系映射到備份空間中，多個業(yè)務RAID陣列通過建立映射關系可共享一個備份陣列，對備份 陣列的大小沒有嚴格限制，只有失效的RAID條帶會將數(shù)據(jù)備份在備份陣列中，其他正常的 RAID條帶可正常使用，因此極大地提高了備份空間的利用率；且上層下發(fā)的對失效的RAID 條帶進行的數(shù)據(jù)處理命令可直接在備份空間中進行，上層不會感知，不需要進行上層的處 理。
[0012] 在建立映射關系后，需要將失效RAID條帶與備份陣列中的數(shù)據(jù)塊之間的映射關 系進行保存，以便進行失效RAID條帶對應的數(shù)據(jù)塊的查找。
[0013] 進一步而言，所述失效RAID條帶與對應數(shù)據(jù)塊的映射關系存于映射關系表中，每 個具有失效RAID條帶的業(yè)務RAID陣列對應一張映射關系表。
[0014]映射關系表記錄原失效RAID條帶和備份陣列數(shù)據(jù)塊的對應關系。備份陣列與失 效陣列不是一一對應的，可能只有部分RAID條帶失效需要重新映射，沒有失效的條帶還是 在原陣列中提供數(shù)據(jù)訪問，失效條帶重新映射到備份空間，從備份空間中訪問。映射關系表 位于內(nèi)存中，可以通過LBA地址為索引進行查找。
[0015] 進一步而言，所述數(shù)據(jù)處理命令為數(shù)據(jù)寫入命令，在查找所述映射關系時，如果所 述映射關系不存在，則先在所述備份陣列中查找空閑的數(shù)據(jù)塊，再建立所述失效RAID條帶 與所述空閑數(shù)據(jù)塊之間的映射關系。
[0016] 如果映射關系表中不存在失效RAID條帶對應的備份陣列數(shù)據(jù)塊，則表明當前數(shù) 據(jù)寫入命令為當前RAID條帶失效后首次進行數(shù)據(jù)寫入，因此此時要去備份陣列中尋找空 閑的數(shù)據(jù)塊并建立對應的映射關系存入映射關系表中。其中映射關系表保存在內(nèi)存中，每 次內(nèi)存掉電重啟都會丟失內(nèi)容，因此，每次在映射關系表中增加映射關系后，均對備份陣列 的頭部信息更新保存相應的映射關系。在內(nèi)存上電重啟后，均進行備份陣列的頭部信息掃 描以重新生成映射關系表。
[0017] 進一步而言，與失效RAID條帶具有映射關系的數(shù)據(jù)塊被劃分為多個空間，對應 地，所述映射關系表包含：失效RAID條帶的起始LBA地址、備份陣列中對應失效RAID條帶 的數(shù)據(jù)塊起始LBA地址以及對應數(shù)據(jù)塊各空間的比特位，每個比特位用于表示對應的數(shù)據(jù) 塊空間是否被占用。
[0018] 映射關系表中包含了失效RAID條帶及其對應數(shù)據(jù)塊兩者的LBA地址，且通過表 示各空間的比特位將數(shù)據(jù)塊的占用情況進行記錄保存。由于每個數(shù)據(jù)塊被劃分為若干個 空間，因此從下發(fā)的數(shù)據(jù)處理命令中存在的失效RAID條帶中的LBA地址中，可以根據(jù)失效 RAID條帶起始LBA地址與備份陣列數(shù)據(jù)塊的起始LBA地址的對應關系，以及被劃分的數(shù)據(jù) 塊空間大小，得到在數(shù)據(jù)塊中對應的數(shù)據(jù)塊空間位置（相當于對應數(shù)據(jù)處理命令中LBA地 址的數(shù)據(jù)塊LBA地址），從而進行相應位置的數(shù)據(jù)寫入。并且由于數(shù)據(jù)塊空間由各比特位表 示，因此易于知道各空間的占用情況。
[0019] 進一步而言，所述數(shù)據(jù)寫入命令包括待寫入數(shù)據(jù)的LBA地址，向對應失效RAID條 帶的數(shù)據(jù)塊執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入命令的方法包括：
[0020] 根據(jù)失效RAID條帶起始LBA地址與備份陣列數(shù)據(jù)塊的起始LBA地址的對應關系， 以及被劃分的數(shù)據(jù)塊空間大小得到待寫入數(shù)據(jù)在備份陣列中所在數(shù)據(jù)塊空間的位置；
[0021] 如果待寫入的數(shù)據(jù)塊為空閑數(shù)據(jù)塊，則在寫入數(shù)據(jù)后將對應的比特位狀態(tài)從未占 用更改為已占用；如果待寫入的數(shù)據(jù)塊已寫入數(shù)據(jù)時，根據(jù)比特位狀態(tài)判斷待寫入數(shù)據(jù)的 數(shù)據(jù)塊空間是否已被占用：如果是，則用待寫入數(shù)據(jù)更新已寫入的數(shù)據(jù)；否則，將待寫入數(shù) 據(jù)寫入到數(shù)據(jù)塊空間中并在寫入數(shù)據(jù)后將對應的比特位狀態(tài)從未占用更改為已占用。
[0022] 如果待寫入的數(shù)據(jù)塊是新建立的空閑數(shù)據(jù)塊，則各數(shù)據(jù)塊空間未被占用，比特位 均為未占用狀態(tài)，直接寫入即可，并在寫入以后更改比特位狀態(tài)為已占用；如果映射關系在 先前已經(jīng)建立，則表示已有數(shù)據(jù)寫入的命令，數(shù)據(jù)塊中存在被占用的數(shù)據(jù)，此時，被占用的 數(shù)據(jù)塊空間所表示的比特位為已占用狀態(tài)，如果數(shù)據(jù)寫入命令中對應LBA地址的數(shù)據(jù)塊空 間位置為已占用狀態(tài)，則對應地將待寫入的數(shù)據(jù)用來更新已寫入的數(shù)據(jù)塊空間，比特位狀 態(tài)不需要進行更改；如果對應的數(shù)據(jù)塊空間位置未被占用，則與空閑數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)寫入方 法一樣。
[0023] 進一步而言，在查找所述映射關系時先查找是否存在對應的映射關系表，如果不 存在，則在查找到所述空閑數(shù)據(jù)塊并建立所述映射關系時建立所述映射關系表。
[0024] 映射關系表是保存在內(nèi)存中的，只有在RAID條帶失效并進行數(shù)據(jù)寫入時才進行 建立，可以減少內(nèi)存占用。
[0025] 進一步而言，所述數(shù)據(jù)讀取命令包括待讀取數(shù)據(jù)的LBA地址，向對應失效RAID條 帶的數(shù)據(jù)塊執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取命令的方法包括：根據(jù)失效RAID條帶起始LBA地址與備份陣列數(shù) 據(jù)塊的起始LBA地址的對應關系，以及被劃分的數(shù)據(jù)塊空間大小得到待讀取的數(shù)據(jù)命令在 備份陣列中所在數(shù)據(jù)塊空間的對應位置并讀取對應位置的數(shù)據(jù)。
[0026] 數(shù)據(jù)讀取命令包含LBA地址，在RAID條帶失效的情況下直接從映射關系表中找 到對應的數(shù)據(jù)塊，根據(jù)命令中的LBA地址，通過失效RAID條帶起始LBA地址與數(shù)據(jù)塊起始 LBA地址的對應關系，換算出所要讀取的數(shù)據(jù)所在數(shù)據(jù)塊位置進行相應的讀取，上層也不會 感知到讀取位置的變化。
[0027] 本發(fā)明還提供了一種數(shù)據(jù)處理裝置，用于實施本發(fā)明方法，以解決備份空間利用 率低下的問題。
[0028] 一種基于RAID備份的數(shù)據(jù)處理裝置，包括：
[0029] 備份陣列設定單元，設定至少一個RAID陣列作為備份陣列；
[0030] 備份數(shù)據(jù)處理單元，當向業(yè)務RAID陣列發(fā)送數(shù)據(jù)處理命令時，判斷所述數(shù)據(jù)處理 命令對應的RAID條帶是否失效，在失效的情況下查找所述失效的RAID條帶到所述備份陣 列中數(shù)據(jù)塊的映射關系，并在找到所述映射關系后在備份陣列的對應數(shù)據(jù)塊中執(zhí)行數(shù)據(jù)處 理命令。
[0031] 失效的RAID條帶根據(jù)映射關系映射到備份空間中，多個業(yè)務RAID陣列通過建立 映射關系可共享一個備份陣列，對備份陣列的大小沒有嚴格限制，只有失效的RAID條帶會 將數(shù)據(jù)備份在備份陣列中，其他正常的RAID條帶可正常使用，因此極大地提高了備份空間 的利用率；且上層下發(fā)的對失效的RAID條帶進行的數(shù)據(jù)處理命令可直接在備份空間中進 行，上層不會感知，不需要進行上層的處理。
[0032] 在建立映射關系后，需要將失效RAID條帶與備份陣列中的數(shù)據(jù)塊之間的映射關 系進行保存，以便進行失效RAID條帶對應的數(shù)據(jù)塊的查找。
[0033] 進一步而言，備份數(shù)據(jù)處理單元還包括用于生成映射關系表的映射關系表生成子 單元，所述失效RAID條帶與對應數(shù)據(jù)塊的映射關系存于映射關系表中，每個具有失效RAID 條帶的業(yè)務RAID