[发明专利]管理存储器阵列的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及存储器设备，更具体而言，涉及对存储器设备构成的存储器阵列进行管理和控制的方法和装置。

背景技术

随着信息技术的快速发展，需要存储和处理的数据量越来越庞大。为此，在增大单个存储器设备的存储密度和存储容量的同时，往往还采用由多个存储器设备构成的存储器阵列来存储数据。典型地，存储器阵列由多个独立的非易失性存储器设备构成，例如磁盘、SSD等设备；这些存储器设备共同连接到存储器阵列控制器，在该控制器的控制下执行与数据存储相关的操作。

除了控制阵列中的数据读写操作之外，存储器阵列控制器还控制存储器设备对读写操作中可能出现的各种错误进行检测和恢复。如本领域技术人员所知，存储器阵列中存在三种设备错误：设备故障（device failure）、潜在错误（latent error）和无记载错误（silent error）。

设备故障是指，整个存储器设备出现故障，因而无法进行读写操作的情况。潜在错误是指，存储器设备的一部分数据块（例如磁盘中的某个扇区）出现故障，因而无法对故障数据块进行读写操作的情况。由于无法对故障设备或其中的数据块进行数据的读写操作，因此，设备故障和潜在错误都可以由存储器设备自身检测出来。

为了能够对设备故障和潜在错误进行恢复，提出了RAID（冗余磁盘阵列）技术。该技术中使用最广泛的容错能力为1的RAID5通过把数据条带化（stripping）分布到不同的存储设备上以提高数据访问的并行性，并在每个条带中采用一个校验数据块以使得磁盘阵列能够容忍一个磁盘故障或容忍一个条带中出现一个潜在扇区错误。然而，在一个磁盘故障和一个潜在扇区错误同时出现的时候，RAID5无法对包含两个失效数据块的条带进行修复。针对该问题，容错能力为2的RAID6被提出并被逐渐应用。RAID6能够同时容忍一个设备故障和一个潜在错误。然而，现有RAID具有以下不足：首先，容错能力仍然不够理想，其次，存储效率不够高，造成一定的存储空间浪费。

另一种设备错误是无记载错误。无记载错误是存储器设备自身无法检测到的错误，通常是由不成功的数据写入导致。无记载错误的原因包括以下几种典型情况：一种是在数据写入时，由于磁头定位错误导致将数据写入错误的存储位置；一种是数据写入过程未执行完毕，数据未能完整地写入；还有一种是数据写入操作未得到真正执行，目标存储位置仍保留失效的旧数据。以上几种情况中，前两种情况会导致数据损坏（corrupted），最后一种会导致数据过期（stale）。对于以上的无记载错误的情况，存储器设备自身无法进行检测和报错；如果在出现无记载错误的情况下照常执行数据读取，就会读出错误的数据。因此，对于无记载错误，需要附加地提供一定的机制来检测这样的错误，进而修复错误的数据。

对于无记载错误，现有技术提出了几种方案来进行检测。一种是改进数据的编码和解码方法，通过更完善的编码来实现无记载错误的检测。然而，在这样的方法中，对于无记载错误的定位过程较为复杂，执行效率不高。另一种方案是为数据添加并存储校验值。然而，当存储校验值的存储区出现无记载错误时，这样的方案仍然无法进行检测。

因此，综合以上，希望提出改进的机制来对存储器阵列进行管理，使得存储器阵列能够对至少一种设备错误进行检测和恢复。

发明内容

鉴于以上提出的问题，提出本发明，旨在提供一种方案，能够更好地管理存储器阵列，提高其错误检测和恢复能力。

根据本发明一个实施例，提供一种管理存储器阵列的方法，所述存储器阵列由n个存储器设备构成，所述方法包括：将所述存储器阵列条带化以形成m个条带，其中每个条带包含n个存储块，所述n个存储块分别来自所述n个存储器设备；从每个条带中选择F个存储块作为本地校验块，并从所述存储器阵列中另外选择L个存储块作为全局校验块，将所述存储器阵列中除所述本地校验块和全局校验块之外的存储块的至少一部分作为数据块；对条带中的所有数据块中的数据进行（F+L）容错纠删编码，以生成（F+L）组校验数据，将其中的F组校验数据分别存储在该条带中的F个本地校验块中；对于所述（F+L）组校验数据中的L组校验数据，进行跨条带运算以生成L组全局校验数据，将所述L组全局校验数据分别存储在所述L个全局校验块中。