[发明专利]一种磁盘存储系统及其数据访问方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机以及网络信息存储技术，尤其涉及计算机或网络设备内磁盘存储系统及其数据访问方法。

背景技术

独立冗余磁盘阵列(RAID，Redundant Array of Independent Disks)技术，是将N台硬盘通过RAID控制器(由硬件或软件实现)组成虚拟单台大容量的硬盘使用，其特点是加快对N台硬盘同时读取速度及提供容错性，主要包含RAID0～RAID6数个类型规范。

在各类存储介质中，磁盘设备由于采用了电机驱动，因此故障率最高，平均故障间隔(MTBF，Mean Time Between Failure)指标也最低，因此使用磁盘保护技术至关重要。使用RAID技术便是为了在磁盘出现故障的情况下保护数据。当故障发生时，根据用户所使用的RAID类型，故障磁盘上的数据会通过校验值计算或者从镜像盘拷贝的方式重新生成。

在RAID技术刚产生及被采用的时期，单磁盘容量一般只有几个GB，故RAID重建时间通常只需要数十分钟至一小时即可完成。但是随着磁盘设备制造商不断地增加磁盘设备的单位存储密度，目前已经有了2TB(1TB＝1024GB)的SATA(Serial Advanced Technology Attachment，硬盘接口规范)磁盘，而4TB的高容量磁盘也会在2010年底出现；即便是高性能的SAS(Serial Attached SCSI，SCSI即Small Computer System Interface)磁盘和光纤通道磁盘，也在向单磁盘高容量(600GB)发展。在对这些高容量磁盘进行数据重建的时候，重建时间可能会达到数小时甚至数天；并且，长时间频繁地读写磁盘上数据导致磁盘失效的情况也越来越常见。由此可见，普通高容量磁盘采用传统的RAID技术的弱点已经尤为明显。

目前，多数由高端磁盘阵列组成的高端存储系统正在向PB级(1PB＝1024TB)存储容量迈进，其磁盘数量也已经到达数百块；而多数高端磁盘阵列仍采取传统的RAID技术，其固有的可靠性缺陷在数以百计的磁盘数量和PB级存储容量面前表现的更加突出。

因此，无论是针对日益发展的普通高容量磁盘系统，还是针对高端存储系统对数据可靠性要求很高的情况，都需对现有的数据存储技术加以改进，以有效地提高磁盘存储数据的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种磁盘存储系统及其数据访问方法，能够提高数据存储的可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁盘存储系统，包括管理调度模块以及与该管理调度模块分别连接的副本层控制模块、独立冗余磁盘阵列RAID层控制模块、物理层控制模块，其中：

管理调度模块，用于针对物理层的磁盘创建RAID层的RAID，划分RAID分区，针对RAID分区创建副本层的逻辑卷；管理和调度副本层控制模块、RAID层控制模块以及物理层控制模块；

副本层控制模块，用于根据应用设备对副本层逻辑卷的数据访问操作，向RAID层控制模块提交在相应的RAID分区上访问数据的指令；

RAID层控制模块，用于在收到副本层控制模块访问数据的指令时，向物理层控制模块提交在相应的物理硬盘上访问数据的指令；

物理层控制模块，用于在收到RAID层控制模块访问数据的指令时，对相应的物理硬盘进行访问数据的操作。

进一步地，

管理调度模块通过提供管理接口，由用户通过该管理接口在创建RAID层的RAID的同时设定相应的RAID等级，并划分RAID分区；在创建副本层的逻辑卷的同时为相应的应用设备设定副本冗余策略。

进一步地，

通过管理接口设定的副本冗余策略包括以下策略中的一种或多种：

零副本策略，逻辑卷包含的RAID分区数量至少为一个，任何数据在逻辑卷中仅写入一份；

单副本策略，逻辑卷包含的RAID分区数量至少为两个，任何数据在写入逻辑卷时，都将同时被写入两个RAID分区中；

多副本策略，逻辑卷包含的RAID分区数量至少为(n+1)个，任何数据在写入逻辑卷时，都将同时被写入(n+1)个RAID分区中；其中n≥2。

进一步地，

副本层控制模块根据用户设定的RAID等级，针对应用设备对相应的逻辑卷的写数据操作，向RAID层控制模块提交在相应的RAID分区上写数据的指令；

RAID层控制模块根据用户设定的副本冗余策略，针对副本层控制模块写数据的指令向物理层控制模块提交在相应的磁盘上写数据的指令；