[发明专利]用于独立磁盘冗余阵列(RAID)系统的文件服务器

说明书

本申请是申请日为2007年7月17日、申请人为马维尔国际贸易有限公司、题为“用于独立磁盘冗余阵列(RAID)系统的文件服务器”的发明专利申请No.200780035418.4的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年7月24日递交的美国临时申请第60/820,180号、2007年3月15日递交的美国申请第11/724,549号、2006年11月1日递交的美国申请第11/591,325号的优先权。上述申请的所有公开内容通过引用被结合于此。

技术领域

本发明涉及独立磁盘冗余阵列(RAID)系统。

背景技术

在此提供的背景技术描述是为了一般地呈现本发明的背景。到本背景技术部分所描述的程度的、目前所提名的发明人的工作，以及另一方面在递交时不能作为现有技术的该描述的多个方面，既没有明确地也没有隐含地被承认是与本发明相对的现有技术。

独立磁盘冗余阵列(RAID)系统将数据冗余地存储在多个硬盘上。在某些RAID级别中，数据块被分割并被存储在不同的磁盘上，这缩短了数据存储和取回的等待时间。多个磁盘还趋向于增大平均无故障时间(MTBF)并且增强容错性。

RAID系统类似于如单个逻辑硬盘驱动器那样的访问或主机设备。RAID系统可以采用硬盘分条(striping)，这涉及将每个驱动器的存储空间分割为单元。单元的大小将根据应用在从扇区(512字节)到至多若干兆字节的范围内变化。所有磁盘的分条通常是交错的并且是顺序编址的。

除了非冗余阵列(RAID-0)外，还有多种类型的RAID系统。在RAID-0中，采用分条然而没有数据冗余。其提供最佳的性能然而没有容错性。在RAID-1中，使用磁盘镜像而非分条并且至少需要两个驱动器来在存储数据期间实现复制。因为可以同时读取任一个磁盘，所以读性能得到改善。写性能与单个磁盘存储相同。RAID-1在多用户系统中提供最佳的性能以及最佳的容错性。

在RAID-2中，使用跨磁盘的分条。某些磁盘存储错误检查和纠正(ECC)信息。在RAID-3中，使用分条并且一个驱动器专用于存储奇偶校验信息。嵌入的错误检查(ECC)信息用于检查错误。通过计算记录在其他驱动器上的信息的异或(XOR)来完成数据恢复。因为I/O操作同时寻址所有的驱动器，所以RAID-3不能够使I/O交叠(overlap)。因此，RAID-3最适用于具有长记录应用的单用户系统。

在RAID-4中，使用大分条。可以从任一单个驱动器中读取记录。这允许针对读操作使I/O交叠。因为写操作更新奇偶校验驱动器，所以不能够使I/O交叠。在RAID-5中，使用旋转奇偶阵列(rotating parity array)，这解决了RAID-4的写限制。因此，读和写操作可以是交叠的。RAID-5存储奇偶校验信息然而并不使用冗余数据。然而，奇偶校验信息可以用于重构数据。RAID-5至少需要三个并且一般是五个用于该阵列的磁盘。RAID-5最适用于性能不是很关键的或者执行较少写操作的多用户系统。

除了使用在不同驱动器上分布的第二奇偶校验方案外，RAID-6与RAID-5类似。RAID-6提供高容错性以及高驱动故障耐受性。在RAID-7中，使用实时的嵌入式操作系统和控制器。RAID-7使用经由高速总线的高速缓存以及独立计算机的其他特性。

RAID-10组合RAID-0和RAID-1。存在两种子类型：在RAID-0+1中，数据被组织为多个磁盘上的分条，然后产生分条化的磁盘组的镜像；而在RAID-1+0中，产生数据的镜像然后镜像被分条化。

在RAID-50(或RAID-5+0)中，使用一系列RAID-5的组。这些组被以RAID-0的方式分条化从而改善RAID-5的性能而不减弱数据保护。在RAID-53(或RAID-5+3)中，(RAID-0类型中的)分条被用于RAID-3的虚拟磁盘块。这提供了比RAID-3更高的性能然而花费了更高成本。

当主机设备发送要存储的数据块时，针对所选RAID方法来执行RAID处理。RAID处理可以包括所选RAID级别的冗余和恢复处理(例如错误检查和纠正(ECC))和/或其他处理。