[发明专利]对盘阵列控制器执行基于驱动器的更新的方法和设备

说明书

                   技术领域

本发明总的涉及海量存储系统，并且更具体地说，本发明涉及一种对盘阵列控制器执行基于驱动器的更新的方法和设备。

                   背景技术

现代的海量存储子系统为了满足来自主计算机系统应用的用户需求继续提供渐增的存储容量。而且，计算机存储系统可靠地运行也十分重要。例如，一些实时计算机存储系统用于控制复杂的并且有时是危险的生产过程。这类存储系统内的失效即会对正在生产的产品也会对周围环境的健康和安全产生负面的后果。作为另一实例，计算机存储系统经常用作任务关键的角色。这类存储系统内的失效又可能产生及其严重的后果。当然，即使在计算机系统的失效不危险的情况下，失效依然会是不方便的和/或昂贵的。

各种存储装置的配置和几何结构通常应用于满足对更高存储容量同时又保持或增强海量存储子系统的可靠性的需求。对这些增加的容量和可靠性的需求的常规解决方案是使用按几何结构配置的多个更小的存储模块(module)，为了确保在各种失效的情况下数据的完整性，这些存储模块允许存储的数据的冗余。在许多这类冗余子系统中，由于使用了数据冗余、错误代码和所谓的“热备份(hot spares)”(额外的存储模块，它可以被激活以替换已失效的、先前有效的存储模块)，在存储子系统内能够自动完成许多公共失效的恢复。这些子系统特别地指廉价(或独立)盘的冗余阵列(或者更普遍地用字母缩写RAID来表示)。由加州大学伯克利分校的David A.Patterson等人所著的名为“廉价盘冗余阵列的情况”的1987年的出版物回顾了RAID技术的基本概念。

在Patterson的出版物中定义了五个“等级”的标准几何结构。最简单的阵列，RAID等级1系统，包括一个或多个用于存储数据的盘和相同数量的用于存储写入数据盘的信息的备份的附加“镜像”盘。其余的RAID等级，确定为RAID等级2、3、4和5系统，将数据分割成用于贯穿几个数据盘存储的部分。一个或多个附加盘用于存储差错校验或者奇偶信息。还存在着许多其它种类的RAID等级，其中许多是具有知识产权的。然而，其目的是对存储系统的失效提供保护的总体方面。

RAID存储系统典型地应用了对用户或主机系统屏蔽管理冗余阵列的细节的阵列控制器。控制器使子系统对于主计算机表现为一个(或多个)、高度可靠的、高容量的盘驱动器。实际上，RAID可以将主计算机提供的数据连同冗余和差错校验信息分配在多个小而独立的驱动器中，从而提高了子系统的可靠性。为了进一步提高RAID子系统的性能，RAID子系统经常提供大的高速缓存存储器(cache memory)结构。高速缓存存储器与控制模块结合，从而在盘阵列上的存储块映射到高速缓存存储器中的块上。这种映射对主机系统而言也是透明的。主机系统简单地要求读取或写入数据块并且RAID控制器按要求控制盘阵列和高速缓存存储器。

根据性能或可靠性的需求，这些配置(几何结构或RAID等级)中的每一种在具体应用中可能优先于其它种类的配置。对于RAID存储子系统的正确的运行，维护配置信息是至关重要的。至于各种接口和控制总线，盘阵列的每个盘驱动器必须处于可知的地址和/或物理位置上。在其各个分组(grouping)中各种盘驱动器的顺序对于RAID子系统的正确的运行而言是重要的。而且，许多RAID存储子系统允许在子系统内可同时运行的盘驱动器的多个分组。为了满足具体应用的需要，每个分组可以在不同的RAID几何结构下运行。

RAID最初的实现是以必须添加到主计算机系统的软件装置驱动器的形式实现的。包含在RAID管理中的开销很大并且使计算机的运行变得更慢的情况很快变得明显。因为存储需求严重地影响了处理器，所以执行盘系统上的所有读取和写入操作导致了大量的I/O(输入/输出)中断。如果这些操作由主机CPU来处理，则主机将只做很少的其它操作。为了减轻这种负担，存储器供应商和主板设计者已经在考虑处理I/O的选择方法。