[发明专利]一种基于条带版本的瓦记录RAID写顺序化方法及系统

说明书

本发明提出一种基于条带版本的瓦记录RAID写顺序化方法及系统，涉及计算机存储技术领域，该方法包括设置高速持久缓存，用于接收所有非顺序写请求，当所述高速持久缓存被写到水位时触发下刷，其中以组为单位进行下刷，下刷时为要写入组中的各条带生成新版本；对于条带的每一个版本，计算一次校验，并将条带数据与校验顺序的写入带内。本发明避免了传统RAID5/6小写产生的RMW过程和瓦记录磁盘的RMW过程，提升了系统的整体性能。

技术领域

本发明涉及计算机存储技术领域，特别涉及一种基于条带版本的瓦记录RAID写顺序化方法及系统。

背景技术

作为主要存储介质的传统磁盘的面密度很快将要接近1TB/In²极限，也就意味着单盘的存储空间已经很难再有大幅度的提升。为了解决这一问题，近几年，一种新的磁盘技术被业内提出，即瓦记录技术。其采用部分叠加相邻磁道的方式进一步提升磁盘的存储密度，然而，这种叠加磁道的方式在增大了磁盘存储容量的同时却使得磁盘无法直接原地更新，因为更新写一条磁道上的数据会覆盖其相邻磁道上的数据。为避免相邻磁道数据的损坏，需要做读修改写(Read-Modify-Write，RMW)。正如名字描述的那样，首先从磁盘上读出部分数据，然后修改其中的一部分数据，最后再将修改后的和未修改的数据一起写回磁盘。其中读出的部分数据要保证在写回时不会覆盖磁盘上其他位置的有效数据。因此，最坏的情况下，如果磁盘存满有效数据，一次RMW可能需要操作整个磁盘，导致严重的写放大，极大的降低磁盘的非顺序写性能。为了减小写放大，将RMW控制在一定范围内，减小写性能开销，可以将磁盘划分为连续的区域，即带(Band)，如图1所示(假设写一条磁道(Track)最远只会覆盖下一条磁道上的数据，即覆盖率K＝2，每个带由两条磁道组成)，带之间的编址是连续的，但是带之间需预留一定空间(Gap)，确保写带1上的任意位置都不会覆盖到带2上的任何数据。这样，就可以将写放大控制在一条带的范围内，因此写放大程度取决于带的大小(Band Size)。由于以带划分磁盘需要在相邻带间预留空间，浪费了磁盘存储容量，为减小磁盘容量浪费，带大小不能太小，因为带大小越小，磁盘上带的数量就越多，磁盘空间浪费就越严重。但即使带大小设置为几十MB左右，用户的每个写请求都可能会引发RMW，在最坏的情况下需要将整个带上的数据都读出，修改完再写回，性能也会大幅下降。

对于RAID5/6或者更高维基于条带的带校验的RAID系统，在非顺序写场景下，由于小写的存在，在磁盘的每一个带上都会引入频繁的非顺序读写操作，由于瓦记录磁盘非顺序写性能很差，RAID系统整体的非顺序写性能会收到严重的影响。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明对瓦记录磁盘的带采用了循环日志的结构进行管理，如图2，写请求写入头指针位置，并将头指针前移，黑色区域为有效数据块，阴影区域是由于更新操作产生的无效数据块，由于瓦记录技术不支持原地更新，无效数据块只能通过回收操作才能重新被利用。回收是从尾指针处向头指针方向顺序读取有效数据，略过无效数据块，并将有效数据块写入头指针位置，从而释放出无效数据块占用的空间，来实现带内空间的释放。带内循环日志结构确保写是顺序化的，避免瓦记录磁盘的RMW操作。本方法避免了传统RAID5/6的小写流程，通过对条带做版本，用临时增加条带冗余的方法，避免了小写过程中的随机读操作，并将非顺序写转换成了带内顺序写从而提升了瓦记录RAID系统非顺序写性能，本发明提出一种基于条带版本的瓦记录RAID写顺序化方法及系统。

本发明提出一种基于条带版本的瓦记录RAID写顺序化方法，

步骤1，设置高速持久缓存，用于接收所有非顺序写请求，当所述高速持久缓存被写到水位时触发下刷，其中以组为单位进行下刷，下刷时为要写入组中的各条带生成新版本；

步骤2，对于条带的每一个版本，计算一次校验，并将条带数据与校验顺序的写入带内。

所述步骤1中不同磁盘上具有相同带号的带组成一个组。

还包括通过自动去冗与版本合并，去除历史版本中已经无效的数据和校验。