磁盘阵列及磁盘块级容量提升技术研究

发布时间：2021-03-04 10:19

　　随着数据量的爆炸性增长,特别是近年来大数据应用的飞速发展,数据存储系统面临着严峻的考验,容量和性能的压力越来越大。不仅如此,数据量的持续不断增长需要存储容量的不断增长,因而需要存储设备具有在线扩容的功能,这使得存储设备的容量扩展成为一个重要的研究方向；另外,磁盘的容量需要提升,除了磁记录物理密度的提升外,也需要探索新的记录方式。磁盘阵列作为一种应用非常广泛的存储设备,数据的不断增长特性需要其存储容量具备在线扩展的能力,并在扩展后能提高性能。为了对RAID5进行扩容,数据必须从旧磁盘迁移到新磁盘,以此来获得更多的空间和更好的性能。传统方法对RAID5进行扩容时需要移动几乎所有数据并需要重计算所有的校验块,因而速度非常慢。针对RAID5提出一种基于校验块数据迁移的容量扩展新方案（PBM）,该方案从数据块分布图中特定的平行四边形选择数据进行迁移,而且平行四边形的一条边全部由校验块构成。当增加m个磁盘到n个磁盘组成的RAID5中时,PBM可以实现最小数据迁移,迁移量为总数据量的m/（n+m）,并且不需要重新计算任何校验块。扩容之后,虽然磁盘阵列已经不是标准RAID5,但是校验块同样能保证均匀分... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2-1分组迁移数据

性能也更差。从图2-13中也可以看到，在某些情况下，PBM扩容后的磁盘阵列相对于标准RAID 5的平均响应时间要少。这种情况可以用图2-14来解释。当一个请求访问的是3,4，5三个数据块时，在PBM扩容之后的磁盘阵列里，这三个数据正好在一个条带中，因此包括P1在内，总共需要8次I/O操作。而对于标准RAID 5，P0和PI两个校验块都需要通过read-modify-write过程

而垂直编码具有部分条带的连续写复杂度高的缺点。H-Code很好地解决了这些问题。基于上述问题的考虑，本章提出了一种对H-Code编码的RAID 6扩容方法HCS。3.2 HCS概述H-Code作为一种水平编码，采用2个校验带分别对数据块进行校验，这样就保证了能够在发生两个磁盘失效的情况下，磁盘阵列能够进行重构而恢复数据。H-Code能对n个磁盘进行编码，其中n=p+l，P是一个素数。图3-1描述了 H-Code这种RAID6编码中一个条带的数据布局情况。图3-l(a)列出了水平校验块分布在一个磁盘中，例如PA是四个标号为A的数据块的校验值，PA及四个A数据块构成了一个水平校验域。空白部分是存储反对角校验块的区域，不参与水平校验。图3-l(b)则列出了反对角校验的情况，所有编号相同的数据块校验值放置在对应的Q中，Q与其对应的数据块构成了反对角线校验域。同样的道理，水平校验也不参与反对角校验。

【参考文献】：
期刊论文
[1]RAID6编码的扩展算法及性能研究[J]. 金超,冯丹,刘景宁,田磊.  电子学报. 2012(01)
[2]计算机存储技术的发展现状和趋势[J]. 邢继元,张义德.  科协论坛(下半月). 2008(02)



本文编号：3063042