一种全新的磁盘数据校验方法与流程

本发明涉及存储数据校验领域，具体涉及一种全新的磁盘数据校验方法。该数据校验方法通过存储设置的raid类别来区分，不必局限于raid种别，主要实现方式是采用三重数据校验的方法对数据进行校验，同时采用全局热备，将热备盘打散存放在各个磁盘上，使得数据校验更准确，数据更安全，重构速度更快。

背景技术：

随着服务器在企业的应用越来越广泛，数据安全，数据存储，数据恢复，存储速度等方面对企业用户来说越来越重要，而raid卡在此过程中起着至关重要的作用。raid(磁盘阵列redundantarraysofindependentdisks，raid)是一种把多块独立的硬盘(物理硬盘)按不同的方式组合起来形成一个硬盘组(逻辑硬盘)，从而提供比单个硬盘更高的存储性能与数据备份能力的技术。raid特色是n块硬盘同时读取速度加快及提供容错性。根据磁盘陈列的不同组合方式，可以将raid分为不同级别。级别并不代表技术高低，选择哪一种raidlevel的产品纯视用户的操作环境及应用而定，与级别高低没有必然关系。

raid扩大了存储能力可由多个硬盘组成容量巨大的存储空间，并且降低了单位容量的成本，市场上最大容量的硬盘每兆容量的价格要大大高于普及型硬盘，因此采用多个普及型硬盘组成的阵列其单位价格要低得多。提高了存储速度单个硬盘速度的提高均受到各个时期的技术条件限制，要更进一步往往是很困难的，而使用raid，则可以让多个硬盘同时分摊数据的读或写操作，因此整体速度有成倍地提高。可靠性方面，raid系统可以使用两组硬盘同步完成镜像存储，这种安全措施对于网络服务器来说非常最重要。

raid控制器的一个关键功能就是容错处理。容错阵列中如有单块硬盘出错，不会影响到整体的继续使用，高级raid控制器还具有拯救数据功能。raid3是最常使用的硬盘阵列技术。raid3至少需要3个硬盘。raid3的总容量为各个硬盘容量之和减去一块硬盘的容量。应用此技术，数据被分条存储在多个磁盘内。另外，会产生奇偶校验，并一并存储在磁盘内.使用raid3，数据知识块会比平均i/o大小来的小的多，同时磁盘主轴会被同步，以便提高数据传送的带宽。由于使用奇偶校验，raid3的数据条带可以抵抗其中的一个磁盘出错而不丢失任何信息。raid3对于大量的连续数据可提供很好的传输率，但对于随机数据，奇偶盘会成为写操作的瓶颈。利用单独的校验盘来保护数据虽然没有镜像的安全性高，但是硬盘利用率得到了很大的提高，为(n-1)/n。

raid5和raid3极为相似，都是数据分条，奇偶校验产生冗余。但是，它不采用一个固定的硬盘来存储奇偶校验值，所有数据和校验值都分布在所有硬盘上。raid5最大的好处是在一块盘掉线的情况下，raid照常工作，相对于raid0必须每一块盘都正常才可以正常工作的状况容错性能更好。raid5把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成raid5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和相对应的数据分别存储于不同的磁盘上，其中任意n-1块磁盘上都存储完整的数据，也就是说有相当于一块磁盘容量的空间用于存储奇偶校验信息。因此当raid5的一个磁盘发生损坏后，不会影响数据的完整性，从而保证了数据安全。当损坏的磁盘被替换后，raid还会自动利用剩下奇偶校验信息去重建此磁盘上的数据，来保持raid5的高可靠性。

传统存储数据校验方法是基于存储设置时，选用磁盘所做的raid种别而定，如上所述，不同raid种别数据的校验方法也有所区别，且热备盘的设置一般是独立于raid盘之外，这样的设置虽然安全但是在磁盘发生故障时，重构时间延长。

针对上述问题，本申请发明一种全新的磁盘数据校验方法，该校验方法是将存储的磁盘建成一个整体的raid，不需要用户自己设置。在存储的整体raid中，采用三重数据校验的方法对数据进行校验，同时采用全局热备，将热备盘打散存放在各个磁盘上，而不是传统的设置一个或多个热备盘的方法。

技术实现要素：

本申请所述的数据校验方法简单的说就是三层数据校验：

将存储设备中所有的磁盘放到一个整体的raid之中，将数据存放分散到每一个磁盘之上。

在每一个磁盘上都设有数据区(data)、校验区(parity)和热备区(spare)。

校验区分三层存储在于每一个磁盘之上，写入磁盘的数据都会对元数据进行奇偶校验。

元数据(metadata)，又称中介数据、中继数据，为描述数据的数据(dataaboutdata)，主要是描述数据属性(property)的信息，用来支持如指示存储位置、历史数据、资源查找、文件记录等功能。元数据算是一种电子式目录，为了达到编制目录的目的，必须在描述并收藏数据的内容或特色，进而达成协助数据检索的目的。在本申请发明的校验方法中，对每个写入的数据都会进行元数据的奇偶校验。

假如一套存储有24个磁盘，一般会设有20个数据盘，三个校验盘以及一个热备盘，而按照本申请所发明的数据校验方法，这些区域会平均打散存在于每个磁盘之上，并不是集中单独存在。

具体地，本申请请求保护一种全新的磁盘数据校验方法，其特征在于该数据校验方法具体包括：在存储设备上的每一个磁盘都设置数据区d、校验区p、和热备区s；校验区p由p、q、r三层组成；每个数据d写入时都会进行元数据的奇偶校验。

如上所述的全新的磁盘数据校验方法，其特征还在于，热备盘是打散存放在各个磁盘上。

如上所述的全新的磁盘数据校验方法，其特征还在于，数据重建时仅重建磁盘上的损坏数据块，未发生错误的区域直接使用拷贝方式将数据块复制到热备盘。

附图说明

图1、设有12块磁盘的存储装置示意图

图2、磁盘数据区、校验区和热备区的分布图

图3、元数据的奇偶校验示意图

具体实施方式

本申请发明一种全新的磁盘数据校验方法，主要实现方式是采用三重数据校验的方法对数据进行校验，同时采用全局热备，将热备盘打散存放在各个磁盘上。

下面将结合附图对本发明所述的实施例做进一步地详细描述：

图1所示为一个有12块磁盘存储设备；

图2所示为按本发明所述方法，在存储设备上不同的磁盘上都设置数据区d、校验区p、和热备区s。

图3中，校验区p具体由p、q、r三层组成，对每个写入的数据d都会进行元数据的奇偶校验。

本申请发明的数据校验方法支持快速数据重建：

重建时仅重建磁盘上的损坏数据块，未发生错误的区域直接使用拷贝方式将数据块复制到热备盘，这种重建方式相比于传统raid机制，可明显降低重建过程对raid组性能造成的影响。

显而易见地，附图中所示的仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的技术方案，都属于本发明保护的范围。

本申请发明的全新的算法和三重数据校验方法，可以提供更高的数据安全机制，允许在同一个磁盘组中任意三块磁盘出现整盘物理故障(加热备盘可以同时坏四块)时，存储依然可以正常运行，数据不受任何影响。数据不丢失，业务不中断，继续为前端应用提供支持。在更换三块新磁盘后，及时支持并行重建。

本发明所述的数据校验方法技术效果显著，在实践中应用广泛。