专利名称：建立稳定存储机制的方法
技术领域：
本发明是关于一种数据保护技术，特别是关于一种在磁盘出现异常状况时启动一保护机制，避免磁盘存储数据损坏及磁盘冗余阵列降阶等情况发生的建立稳定存储机制的方法。
背景技术：
由于信息技术发展迅速，网络成为人们信息与数据来源的一大途径，以现今大型门户网站为例，它需具备提供多元化信息的网络服务功能，已成为一庞大的数据来源与数据存储中心，除此之外，许多企业界本身的内部数据、文件等也都统一管理存储，也成为一很庞大的数据库，对于如此众多的数据存储需求来说，为达到单位面积存储数据量增加的效果，计算机数据的存取设备由以前的磁带机转换成现今的硬盘驱动器，单一磁盘驱动器的存储容量也由数MB(Mega Byte)不断提升到现在的数GB(Giga Byte)，使用者在单位面积下可以存储更多的文件、信息、影像、图片及声音等数据，因为单位面积内可存储的数据变多，所以一旦重要数据损坏，其受损的程度就会很严重，尤其对企业与政府机关，发生这种情况常会带来相当大的损失。
为降低上述状况发生的机率与提高磁盘驱动器的效率，产生了数据保护与备份的技术，其中较为人知的是磁盘冗余阵列(RedundanArray of Inexpensive Disk，RAID)系统，它包括多个磁盘驱动器与磁盘阵列控制单元，磁盘冗余阵列系统降低了受损的机率并提高了可靠性，现已有多种不同的存储模式，如RAID 0、RAID 1、RAID 0+1、RAID 2、RAID 3、RAID 4、RAID 5、RAID 6、RAID 7、RAID 10、RAID 30及RAID 50等应用在不同方面的磁盘冗余阵列(RAID)系统。
图1A所示为磁盘冗余阵列系统的RAID 0(磁盘分割)模式，它将数据分别存入最少两个以上的磁盘所组成的存储单元13，其优点是可利用两个磁盘传送不同数据以提升输入/输出(I/O)存取性能，其存储数据的方式是将一要存储的数据流11经由磁盘冗余阵列控制单元12，依照磁盘冗余阵列分别将数据流11的每一区块(Block)依序分开存储到第一磁盘131与第二磁盘132内，例如，数据流11存储A、B、C、D、E、F、G、H、I及J等十个数据，经磁盘冗余阵列控制单元12的工作模式写入，第一磁盘131存储A、C、E、G及I等5个数据，第二磁盘132存储B、D、F、H及J等5个数据，因此下次读取数据流11时，将由第一磁盘131与第二磁盘132两个磁盘所组成的RAID系统14提供完整的数据流11，若第二磁盘132’受损(如图1B所示)，则无法提供完整的数据流11，此时RAID系统14’数据全部损坏。
由于上述问题仅考虑I/O存取性能的问题，所以有了RAID 1(磁盘映射)的机制产生，用以执行数据备份(如图2A所示)，它将数据同时存放在最少两个以上磁盘所组成的存储单元23中，其优点是可以利用映射技术避免因其中一个磁盘突然故障，造成数据无法读写的情况发生；如图2A所示，数据流21经由磁盘冗余阵列控制单元22，依照磁盘冗余阵列同时将数据流21的每一区块(Block)，依序同时存储到第一磁盘231与第二磁盘232内，例如，数据流21由A、B、C、D、E、F、G、H、I及J等十个数据组成，经由磁盘冗余阵列控制单元22的工作模式写入后，第一磁盘231存储A、B、C、D、E、F、G、H、I及J等十个数据，第二磁盘232也存放A、B、C、D、E、F、G、H、I及J等十个数据，因此下次读取数据流21时，将由第一磁盘231与第二磁盘232两个磁盘组成的RAID系统24提供完整的数据流21，若第二磁盘232’有可能受损(如图2B所示)，计算机设备将在不安全的状况下运行，称为降阶运行，此时，由第一磁盘231负责读取A、B、C、D、E、F、G、H、I及J等十个数据，使RAID系统24的数据不致受损，但必须将有可能受损的第二磁盘232’替换为备用磁盘232”(如图2C所示)，减少第一磁盘231的负担；随后，RAID控制单元22会读取第一磁盘231与备用磁盘232”不同的磁盘数据与区块奇偶校验(Parity Block check)，重建备用磁盘232”上应有的A、B、C、D、E、F、G、H、I及J等十个数据，此时，重建备用磁盘232”的数据区块将反复执行输入/输出(I/O)的存取动作，从而导致系统性能降低与I/O资源浪费。
上述RAID系统架构是将两个磁盘映射相同数据，但磁盘的容量并不是2倍，而是原来一个磁盘的容量，因此，进一步发展出另一种RAID 0+1的磁盘冗余阵列模式(如图3A所示)，该模式将数据同时存放在至少四个以上磁盘组成的存储单元33中，它存储数据的方式是将一要存储的数据流31经由磁盘冗余阵列控制单元32，依照磁盘冗余阵列的分配，同时将数据流31的每一区块(Block)，依序存储到第一磁盘331与第二磁盘332的区块中，并同时将数据映射到第三磁盘333与第四磁盘334；例如数据流31为A、B、C、D、E、F、G、H、I及J等十个数据，经磁盘冗余阵列控制单元32写入后，第一磁盘331存储A、C、E、G及I五个数据，第二磁盘332存储B、D、F、H及J五个数据，同时，第三磁盘333存放A、C、E、G及I五个数据，第四磁盘334映射B、D、F、H及J五个数据，因此下次读取数据流31时，将由第一磁盘331、第二磁盘332、第三磁盘333及第四磁盘334等四个磁盘组成的RAID系统34提供完整的数据流31；当第三磁盘333有异常状况(如图3B所示)成为一可能有故障的第三磁盘333’时，由第一磁盘331与第二磁盘332负责读取A、B、C、D、E、F、G、H、I及J等十个数据，此时RAID系统34数据虽然不会受损，但须将有可能受损的第三磁盘333’替换，在数据存取时仍留有备份。如图3C所示，用备用磁盘333”替换，此时，RAID系统34处于不安全状况下的降阶运行，处于降阶运行时RAID控制单元32会先读取第一磁盘331与第二磁盘332的合并数据后，再与备用磁盘333”与第四磁盘334的数据执行区块奇偶校验(Parity Block check)，重建备用磁盘333”上应有的A、C、E、G及I五个数据，重建备用磁盘333”的数据区块则需要其它3个磁盘的输入/输出(I/O)反复存取，如此将导致系统进行重建时的性能降低与浪费I/O资源。
改善后的RAID 0+1系统架构，虽然兼顾输入/输出传输性能与数据备份的功效，但因此却耗费更多的硬件设备(因多使用一个磁盘)，因此又发展出另一种RAID 5磁盘冗余阵列模式(如图4A所示)，它的优点是可减少硬件使用量又兼顾数据备份模式，它先将数据同时存放在至少三个以上磁盘组成的存储单元43，其数据存储方式是将数据流41经由磁盘冗余阵列控制单元42，依照磁盘冗余阵列的系统分配，依序将数据流41的每一区块(Block)存储到第一磁盘431、第二磁盘432及第三磁盘433的区块中，并加入区块奇偶校验(Parity Block check)，例如数据流41为A、B、C、D、E、F、G、H、I及J等十个数据，经磁盘冗余阵列控制单元42写入后，第一磁盘431存储A、CD、F、G及IJ等五个数据，第二磁盘432存储B、C、EF、H及I五个数据，第三磁盘433存储AB、D、E、GH及J五个数据，其中，第一磁盘431的CD、IJ、第二磁盘432的EF及第三磁盘433的AB、GH区块为区块奇偶校验(Parity Block check)，将区块奇偶校验区块散布到各磁盘，减少各磁盘的负担且达到备份的作用，并允许其中一个磁盘损坏，再用其它两个磁盘的数据与区块奇偶校验区块执行XOR运算，重建原本损坏磁盘的存放数据。当读取数据流41时，将由第一磁盘431、第二磁盘432及第三磁盘433这三个磁盘组成的RAID系统44提供完整的数据流41，此时若第三磁盘433(如图4B所示)是一可能有故障的第三磁盘433’时，由第一磁盘431与第二磁盘432负责读取A、B、C、D、E、F、G、H、I及J等十个数据，使RAID系统44数据不致受损，但须替换有可能受损的第三磁盘433’，避免系统的其它磁盘再度损坏。如图4C所示，替换备用磁盘433”后，系统处于不安全状况下的降阶运行，处于降阶运行时，RAID控制单元42会读取第一磁盘431、第二磁盘432的数据与区块奇偶区块值(Parity Block)，并做XOR运算，将损坏磁盘数据重构在备用磁盘433”上，可重建出应有的AB、D、E、GH及J五个资料。虽然RAID 5系统已改善许多RAID系统的缺点，但重建备用磁盘433”的数据区块仍需要其它2个未损坏磁盘输入/输出(I/O)反复存取，同样系统因降阶重建导致性能降低与I/O资源浪费。
上述各种RAID系统是多种磁盘冗余阵列的核心概念，但为了克服服务器数据的存取量、容错率、执行效率及I/O资源应用的问题，有更多应用上述概念的RAID系统产生，如RAID 10、RAID 30、RAID 50，为实现降低磁盘同时损坏的机率，达到系统数据备份的完整性，且利用多磁盘堆栈的同时，也可减少单一磁盘的存取负担，延长磁盘寿命并降低成本，增进I/O的效率。
但上述系统都存在一基本问题，当有磁盘可能损坏或已经损坏时，必须将该磁盘更换为正常磁盘补上安全缺口，此时相关人员能否实时配合是一考虑问题，且数据重构时，系统降阶运行产生的效率降低与频繁的I/O数据存取都是降低系统可利用性的因素。
因此，如何提供一种可解决上述现有技术的缺点，建立更稳定的数据存储及保护机制，让使用者方便且易于维护服务系统提供的功能，是目前亟待解决的问题。
发明内容
为克服上述现有技术的缺点，本发明的主要目的在于提供一种建立稳定存储机制的方法，它应用于至少具有一磁盘存储硬件的计算机设备中，且该计算机设备具有一磁盘冗余阵列控制单元，并由一磁盘检测工具检测存储单元的工作状况是否正常，在存储单元出现异常状况时启动一保护机制，避免存储单元存放的数据损坏及磁盘冗余阵列系统降阶等情况发生。
本发明的另一目的在于提供一种建立稳定存储机制的方法，它可借由实时的数据备份，能及时有效地减轻存储单元的负荷、增加I/O执行效率并延长存储单元的寿命。
本发明的再一目的在于提供一种建立稳定存储机制的方法，它可应用在不同磁盘接口的存储单元(可为ATA接口磁盘驱动器中)。
为达上述及其它目的，本发明提供一种建立稳定存储机制的方法，该方法应用在至少有一存储单元的计算机设备中，该存储单元可为ATA接口磁盘驱动器(Advanced Technology Attachment，ATA)与SerialATA接口磁盘驱动器或SCSI接口磁盘驱动器(Small Computer SystemInterface，SCSI)，且该计算机设备具有一磁盘冗余阵列控制单元，在磁盘检测工具检测存储单元有异常状况出现时，自动进行一数据保护机制；该磁盘检测工具针对各个磁盘进行物理性质监控，对有可能失效的磁盘发出警告，并借由修改磁盘冗余阵列控制单元的支持指令文件(script file)触发动态映射式磁盘冗余阵列机制(RAID 1)，让存储单元可进行数据保护机制，避免存储单元中的磁盘冗余阵列系统因降阶导致执行效率降低的问题，并可大幅减低资料受损的机率；本发明的建立稳定存储机制的方法包括以下步骤用该计算机设备的磁盘检测工具对磁盘的工作状况进行检测，并输出正常、警告、危险、损坏的状况信息；当磁盘检测工具检测到状况信息为警告或危险时，立即触发该磁盘冗余阵列控制单元进行运行，并将存储单元内可能损坏的磁盘存放的数据映射到一动态备份磁盘中；用该磁盘冗余阵列控制单元修改磁盘冗余阵列控制单元中的支持指令文件，在存储单元架构下动态建立一映射磁盘冗余阵列群组；将可能有故障的磁盘与动态备份磁盘形成一映射式磁盘冗余阵列群组，并将可能有故障磁盘存储的数据映射到该动态备份磁盘中，当有数据写入到可能有故障的磁盘时，也同步写入到动态备份磁盘中；以及该动态备份磁盘在完成映射式磁盘冗余阵列数据备份后接管可能有故障磁盘的工作。
上述可应用的存储单元类型分为磁盘冗余阵列存储单元与非磁盘冗余阵列存储单元，非磁盘冗余阵列存储单元又可分为具有单一磁盘与具有多个磁盘的存储单元，磁盘冗余阵列存储单元则可为巢式磁盘冗余阵列存储单元，本发明方法通过动态映射式磁盘冗余阵列建立的备份技术应用在不同的存储单元类型；例如应用在单一磁盘的存储单元时，磁盘检测工具检测出该磁盘工作状况出现警告，随即触发一磁盘数据保护机制，将备份磁盘与该出现警告的磁盘，动态形成一映射式(RAID 1)存储单元，映射该出现警告磁盘的所有数据，运行同时如有数据写入该出现警告的磁盘时，则会一起写入该备份磁盘，因此不会因磁盘损坏而造成数据的损坏，待映射完成后由备份磁盘接管原磁盘的工作，管理者只需将问题磁盘抽出并更换成正常磁盘即可，不需重新启动系统而中断服务；应用在具有多个磁盘的存储单元时，操作方法与单一磁盘的存储单元相似，差异处仅为磁盘检测工具可随时检测多个磁盘的工作状况，并对任一出现警告的磁盘动态建立映射式磁盘冗余阵列存储单元，保护该磁盘的存放数据，同样，映射的同时如有数据写入，则将一起写入到备份磁盘中，完成后，原磁盘的工作由备份磁盘接管，管理者只需将问题磁盘抽出并更换成正常磁盘即可，仍不需重新启动系统而中断服务。
此外，本发明的方法除了可解决无磁盘冗余阵列的存储单元磁盘损坏的备份外，最重要的特点是，它可一起解决磁盘冗余阵列存储单元的数据容错备份问题，并能有效减轻存储单元在更换新磁盘时，系统因降阶重建数据而产生频繁的硬盘读写而导致I/O资源浪费及避免磁盘冗余阵列系统因降阶运行造成效率降低等问题，因减少过多的I/O运行而提高其它硬件工作寿命及使存储单元更加的安全及稳定；若磁盘检测工具检测出磁盘冗余阵列存储单元包括的某个工作磁盘出现警告信息，随即导入本发明的建立稳定存储机制的方法，将备份磁盘与该出现警告的磁盘，在磁盘冗余阵列系统下，动态形成一映射式(RAID1)存储单元，将该出现警告磁盘的所有数据映射到备份磁盘中，同时，如有数据写入原有的磁盘冗余阵列存储单元，则依照磁盘冗余阵列安排顺序存入对应的工作磁盘中，若该存入数据的工作磁盘并不是出现警告的磁盘，则工作磁盘直接存储该条数据，若数据分配到该出现警告的磁盘时，则会一起写入该备份磁盘，避免出现警告磁盘损坏造成数据的损坏，映射完成后，由备份磁盘接管原磁盘的工作，管理者只需更换问题磁盘并更换新磁盘为备份磁盘即可，不需重新启动系统而中断服务，因此可避免系统重建新磁盘数据而降阶运行，也不需要其它正常磁盘反复读取区块奇偶校验数据，重建新磁盘数据区块而导致I/O资源的浪费；如应用于巢式磁盘冗余阵列存储单元(如RAID 0+1、RAID 10、RAID 50等磁盘冗余阵列系统)时，其做法与磁盘冗余阵列存储单元相似，差异点仅为巢式磁盘冗余阵列存储单元更需重视数据容错的备份，因而须使用的磁盘也较多，存储相同数据所需的磁盘也较多，区块奇偶校验区块也是如此，因此磁盘检测工具检测出某工作磁盘工作状况出现警告，须导入本发明的触发建立稳定存储机制的方法，将备份磁盘与该出现警告的磁盘，在巢式磁盘冗余阵列系统下，动态形成一映射式(RAID 1)存储单元，将该出现警告磁盘的所有数据映射到备份磁盘中，如有数据写入原有的磁盘冗余阵列存储单元时，则依照磁盘冗余阵列的安排顺序存入对应的工作磁盘中，若该存入数据的工作磁盘并不是出现警告的磁盘，则工作磁盘将直接存储该条数据，若数据分配到该出现警告的磁盘时，则会一起写入该备份磁盘，避免出现警告的磁盘损坏造成数据的损坏，映射完成后由备份磁盘接管原磁盘的工作，管理者只须将有问题磁盘抽出并更换新磁盘为备份磁盘即可，不需重新启动系统而中断服务，相对地，巢式磁盘冗余阵列存储单元的架构需要更多的工作磁盘，也存放较多的区块奇偶校验数据；因此，本发明的建立稳定存储机制的方法，可避免系统为重建磁盘数据而降阶运行的情况发生，无需其它正常磁盘为重建新磁盘数据区块而频繁的反复读取区块奇偶校验数据，可避免更多的I/O资源浪费。
本发明的建立稳定存储机制的方法可针对非磁盘冗余阵列存储单元与各种模式的磁盘冗余阵列存储单元，进行动态建立映射磁盘冗余阵列，维护该系统运作的正常。因此，本发明的方法在存储单元出现异常状况时启动一保护机制，避免存储单元存放的数据损坏及磁盘冗余阵列系统降阶等情况发生，管理者与使用者均无须通过较低性能的降阶运行即可由该动态映射磁盘冗余阵列进行快速、安全且有效率的数据备份程序，完成存储单元的维护，从而避免因降阶运行而导致效率降低、大量I/O读写增加而加重其它磁盘负担等问题，它可应用在不同磁盘接口的存储单元，借由实时的数据备份，能及时有效地减轻存储单元的负荷、增加I/O执行效率并延长存储单元的寿命，管理者与使用者在较短时间内对存储单元存放数据的安全进行维护。
图1A是现有磁盘冗余阵列RAID 0系统数据读写示意图；图1B是现有磁盘冗余阵列RAID 0系统第二磁盘受损后示意图；图2A是现有磁盘冗余阵列RAID 1系统数据读写示意图；图2B是现有磁盘冗余阵列RAID 1系统第二磁盘受损后示意图；图2C是现有磁盘冗余阵列RAID 1系统受损磁盘更换新磁盘后数据重构示意图；图3A是现有磁盘冗余阵列RAID 0+1系统数据读写示意图；图3B是现有磁盘冗余阵列RAID 0+1系统第三磁盘受损后示意图；图3C是现有磁盘冗余阵列RAID 0+1系统受损磁盘更换新磁盘后数据重构示意图；图4A是现有磁盘冗余阵列RAID 5系统数据读写示意图；图4B是现有磁盘冗余阵列RAID 5系统第三磁盘受损后示意图；图4C是现有磁盘冗余阵列RAID 5系统受损磁盘更换新磁盘后数据重构示意图；图5是本发明建立稳定存储机制的方法的磁盘检测工具运行示意图；图6是本发明建立稳定存储机制的方法在磁盘冗余阵列RAID 0系统实施磁盘备份示意图；图7是本发明建立稳定存储机制的方法在磁盘冗余阵列RAID 1系统实施磁盘备份示意图；图8是本发明建立稳定存储机制的方法在磁盘冗余阵列RAID 0+1系统实施磁盘备份示意图；图9是本发明建立稳定存储机制的方法在磁盘冗余阵列RAID 5系统实施磁盘备份示意图；以及图10是本发明建立稳定存储机制的方法在非磁盘冗余阵列存储单元实施磁盘备份示意图。
具体实施例方式
图5是一流程图，它显示了本发明的建立稳定存储机制的方法通过磁盘检测工具对磁盘状况进行检测的程序。如图所示，本发明的建立稳定存储机制的方法先通过磁盘检测工具(该磁盘检测工具是现有的工具，如SMART、Bad sector recovery等，因此不加以赘述)，该磁盘检测工具是具有SMART(Self-Monitoring Analysis and ReportingTechnology，自我检测分析报告技术)技术的工具，它可针对计算机设备的磁盘工作状况进行检测，判断当前磁盘的工作状况是否正常，并输出正常、警告、危险、损坏的状况信息，当不正常时进入步骤S2，正常时重新返回步骤S1，继续监测每一硬盘的工作状况。
在步骤S2中，当检测到磁盘处于异常的警告或危险状况时，随即用修改磁盘冗余阵列控制单元的支持指令文件(script file)，改变磁盘冗余阵列存储单元的架构并建立备份磁盘冗余阵列群组，对异常的磁盘建立一动态磁盘系统，预防存储单元突发故障导致数据备份不及时的情况发生。
实施例1图6是本发明的建立稳定存储机制的方法应用在一已具有磁盘冗余阵列RAID 0系统的实施例。在本实施例中，当第二磁盘132’为警告或危险状况时，磁盘检测工具(未标出)随即触发RAID控制单元12(具有组成映射式磁盘冗余阵列群组的能力与执行映射式磁盘群组读写的功能)执行动态映射式磁盘冗余阵列程序，保护系统数据在可能有故障的第二磁盘132’未损坏前完成备份，其做法是先修改磁盘冗余阵列控制单元12的支持指令文件(script file)，使动态备份磁盘6与可能有故障的第二磁盘132’组成一映射式磁盘冗余阵列群组，在数据写入时，读取磁盘冗余阵列控制单元12的支持指令文件(script file)，当数据需存入可能有故障的第二磁盘132’时，将动态备份磁盘6与可能有故障的第二磁盘132’视为一映射式磁盘冗余阵列群组，因此当数据流11通过RAID控制单元12存储时，也将同时写入动态备份磁盘6与可能有故障的第二磁盘132’，数据若经RAID控制单元12分别存入第一磁盘131时则正常存入，当可能有故障的第二磁盘132’无数据进出时，动态备份磁盘6与可能有故障的第二磁盘132’通过RAID控制单元12执行磁盘映射备份的动作，待动态备份磁盘6映射完成后，随即接管原本须由可能有故障的第二磁盘132’执行的I/O任务，因此，本发明的建立稳定存储机制的方法即可解决磁盘冗余阵列RAID 0存储单元在磁盘损坏时无法复原的问题，也保持了RAID 0存储单元利用两个磁盘传送不同数据提升输入/输出(I/O)存取性能的优势。
实施例2图7是本发明的建立稳定存储机制的方法应用在一已具有磁盘冗余阵列RAID 1的实施例。在本实施例中，当存储单元23的第二磁盘232’处于警告或危险状况时，磁盘检测工具(未标出)触发RAID控制单元22执行动态映射式磁盘冗余阵列，保护系统数据在可能有故障的第二磁盘232’未损坏前完成备份，其做法是先修改磁盘冗余阵列控制单元22的支持指令文件(script file)，使动态备份磁盘6与可能有故障的第二磁盘232’组成一映射式磁盘冗余阵列群组，在数据写入时，读取磁盘冗余阵列控制单元22的支持指令文件(script file)，当数据需存入可能有故障的第二磁盘232’时，将动态备份磁盘6与可能有故障的第二磁盘232’视为一映射式磁盘冗余阵列群组，因此数据流21在通过RAID控制单元22存储时，也将同时写入动态备份磁盘6与可能有故障的第二磁盘232’，数据若经RAID控制单元22分别存入第一磁盘231时则可正常存入，可能有故障的第二磁盘232’在无数据进出时，动态备份磁盘6与可能有故障的第二磁盘232’通过RAID控制单元22执行磁盘映射备份的动作，待动态备份磁盘6映射完成后，随即接管原本须由可能有故障的第二磁盘232’执行的I/O任务，因此，本发明的建立稳定存储机制的方法即可解决磁盘冗余阵列RAID 1存储单元在磁盘损坏时需要先更换故障磁盘为新磁盘，再将磁盘冗余阵列系统降阶重建新磁盘可能导致的效率降低与重建时第一磁盘231大量I/O存取造成负荷增加等问题，并保持了RAID 1存储单元利用两个磁盘映射相同数据增加数据容错能力与数据安全的优势。
实施例3图8是本发明的建立稳定存储机制的方法应用在一已具有磁盘冗余阵列RAID 0+1的实施例。在本实施例中，当存储单元33的第二磁盘333’处于警告或危险状况时，磁盘检测工具(未标出)触发RAID控制单元32执行动态映射式磁盘冗余阵列，保护系统数据在可能有故障的第三磁盘333’未损坏前完成备份，其做法是先修改磁盘冗余阵列控制单元32的支持指令文件(script file)，使动态备份磁盘6与可能有故障的第三磁盘333’组成一映射式磁盘冗余阵列群组，在数据写入时，读取磁盘冗余阵列控制单元32的支持指令文件(script file)，当数据需要存入可能有故障的第三磁盘333’时，将动态备份磁盘6与可能有故障的第三磁盘333’视为一映射式磁盘冗余阵列群组，因此数据流31通过磁盘冗余阵列控制单元32存储时可同步写入动态备份磁盘6与可能有故障的第三磁盘333’，当数据经由磁盘冗余阵列控制单元232分别存入第一磁盘331与第二磁盘332组成的磁盘冗余阵列RAID 0或第四磁盘334可正常存入，可能有故障的第三磁盘333’在无数据进出时，动态备份磁盘6与可能有故障的第三磁盘333’通过RAID控制单元32执行磁盘映射备份的动作，待动态备份磁盘6映射完成后，随即接管原本须由可能有故障的第三磁盘333’执行的I/O任务，此时本发明的建立稳定存储机制的方法即可解决磁盘冗余阵列RAID 0+1存储单元在磁盘损坏时需先更换故障磁盘为新磁盘(若不更换系统处于RAID0模式下，若第一磁盘331发生损坏，则RAID系统34失效，存储单元33无法重建)，再将磁盘冗余阵列系统降阶重建新磁盘时可能导致的效率降低与重建时第一磁盘331与第二磁盘332大量I/O存取造成负荷增加而导致寿命减少等问题，且保持了RAID 0+1存储单元利用两组RAID 0映射相同数据并利用各组RAID 0内的两个磁盘传送不同数据，提升输入/输出(I/O)存取性能和增加数据容错能力与数据安全的优势。
实施例4图9是本发明的建立稳定存储机制的方法应用在已具有磁盘冗余阵列RAID 5的实施例。在本实施例中，当存储单元43的第三磁盘433’处于警告或危险状况时，磁盘检测工具(未标出)触发RAID控制单元42执行动态映射式磁盘冗余阵列，确保系统数据在可能有故障的第三磁盘433’未损坏前完成备份，其做法是修改磁盘冗余阵列控制单元42的支持指令文件(script file)，使动态备份磁盘6与可能有故障的第三磁盘433’组成一映射式磁盘冗余阵列群组，在数据写入时读取磁盘冗余阵列控制单元42的支持指令文件(script file)，当数据需要存入可能有故障的第三磁盘433’时，将动态备份磁盘6与可能有故障的第三磁盘433’视为一映射式磁盘冗余阵列群组，因此数据流41通过RAID控制单元42存储时也将同步写入动态备份磁盘6与可能有故障的第三磁盘433’中，数据经RAID控制单元42分别存入到第一磁盘431与第二磁盘432时可正常存入，可能有故障的第三磁盘433’在无数据进出时，动态备份磁盘6与可能有故障的第三磁盘433’通过RAID控制单元42执行磁盘映射备份的动作，待动态备份磁盘6映射完成后，随即取代原本须由可能有故障的第三磁盘433’执行的I/O任务，此时本发明的建立稳定存储机制的方法解决了磁盘冗余阵列RAID 5存储单元在磁盘损坏时需先更换故障磁盘为新磁盘(若不更换系统所有存取由第一磁盘431与第二磁盘432负责，若任一磁盘发生损坏，RAID系统44失效，存储单元43无法重建)，再将系统降阶重建新磁盘时可能导致的效率降低与重建时第一磁盘431与第二磁盘432大量I/O存取造成负荷加重导致寿命减少等问题，且保持了RAID 5存储单元利用区块奇偶校验区块分散在不同磁盘降低损坏风险与利用其它磁盘传送不同数据提升输入/输出(I/O)存取性能并增加数据容错能力与数据安全的优势。
实施例5图10是本发明的建立稳定存储机制的方法应用在非磁盘冗余阵列组成的存储单元53，当存储单元53是警告或危险状况时，磁盘检测工具(未标出)也将触发RAID控制单元52执行动态映射式磁盘冗余阵列，保护系统数据在存储单元53未损坏前完成备份，其过程是先修改磁盘冗余阵列控制单元52的支持指令文件(script file)，使动态备份磁盘6与存储单元53组成一映射式磁盘冗余阵列群组，在数据写入时，读取磁盘冗余阵列控制单元52的支持指令文件(script file)，将动态备份磁盘6与存储单元53视为一映射式磁盘冗余阵列群组，因此当数据流51通过RAID控制单元52存储时也可同时写入动态备份磁盘6与存储单元53中，不会造成数据丢失的情况发生，当无数据进出时，动态备份磁盘6与存储单元53也通过RAID控制单元52执行磁盘映射备份的动作，待动态备份磁盘6映射完成后，随即接管原本须由存储单元53执行的I/O任务，管理员或使用者只需更换已完成映射并出现警告的存储单元53，无需重新执行开机而中断服务，也不用承担因系统降阶而须重建新磁盘数据的风险，从而提升效率与节省管理成本。
与现有技术相比，本发明的建立稳定存储机制的方法，可在磁盘损坏前由磁盘检测工具分析磁盘工作状况是否正常，预先建立动态映射式磁盘冗余阵列备份系统，从而避免不具有容错能力的存储单元存放数据的损坏，在具有容错能力的磁盘冗余阵列在系统降阶运行时，不会出现系统效率降低及导致大量I/O资源浪费而增加其它磁盘负荷等问题。因此，通过本发明的建立稳定存储机制的方法，管理者与使用者无需等待磁盘损坏或出现危险警告后才使用系统降阶的方式重建新磁盘上的数据，仅由磁盘检测工具检测并触发动态磁盘冗余阵列备份，即可完成存储数据的保护，避免因降阶运行导致的效率降低、大量I/O读写增加其它磁盘负担等问题，使管理者与使用者在较短时间内即可维护该存储单元的数据安全且不会影响本身存储单元的架构优势。
权利要求
1.一种建立稳定存储机制的方法，适用于具有一磁盘控制单元的计算机设备中，保护磁盘数据及避免磁盘冗余阵列系统降阶的情况发生，其特征在于，该方法包括用该计算机设备的磁盘检测工具对磁盘的工作状况进行检测，并输出正常、警告、危险、损坏的状况信息；当磁盘检测工具检测到状况信息为警告或危险时，立即触发该磁盘冗余阵列控制单元进行运行，并将存储单元内可能损坏的磁盘存放的数据映射到一动态备份磁盘中；用该磁盘冗余阵列控制单元修改磁盘冗余阵列控制单元中的支持指令文件，在存储单元架构下动态建立一映射磁盘冗余阵列群组；将可能有故障的磁盘与动态备份磁盘形成一映射式磁盘冗余阵列群组，并将可能有故障磁盘存储的数据映射到该动态备份磁盘中，当有数据写入到可能有故障的磁盘时，也同步写入到动态备份磁盘中；以及该动态备份磁盘在完成映射式磁盘冗余阵列数据备份后接管可能有故障磁盘的工作。
2.如权利要求1所述的建立稳定存储机制的方法，其特征在于，该磁盘检测工具是具有SMART技术的工具。
3.如权利要求1所述的建立稳定存储机制的方法，其特征在于，该磁盘冗余阵列控制单元具有组成映射式磁盘冗余阵列群组的能力与执行映射式磁盘群组读写的功能。
4.如权利要求1所述的建立稳定存储机制的方法，其特征在于，该存储单元是ATA接口磁盘驱动器、Serial ATA接口磁盘驱动器或SCSI接口磁盘驱动器。
5.如权利要求1所述的建立稳定存储机制的方法，其特征在于，该存储单元是非磁盘冗余阵列的存储单元或磁盘冗余阵列存储单元。
6.如权利要求5所述的建立稳定存储机制的方法，其特征在于，该非磁盘冗余阵列的存储单元是具有单一磁盘驱动器的存储单元或具有多个磁盘驱动器的存储单元。
7.如权利要求5所述的建立稳定存储机制的方法，其特征在于，该磁盘冗余阵列存储单元是RAID0、RAID1、RAID0+1、RAID2、RAID3、RAID4、RAID5、RAID6、RAID7、RAID10、RAID30或RAID50。
8.如权利要求1所述的建立稳定存储机制的方法，其特征在于，该支持指令文件是可写入修改磁盘冗余阵列架构的档案，并在数据写入时读取磁盘冗余阵列架构，将数据写入到相对应架构下的存储单元。
全文摘要
一种建立稳定存储机制的方法，应用于至少具有一磁盘存储硬件的计算机设备中，该计算机设备具有一磁盘冗余阵列控制单元，用磁盘检测工具检测磁盘的工作状况，并在检测到磁盘工作出现异常状况时启动一保护机制，对各个磁盘进行监控，再对可能失效的磁盘发出警告，并触发动态映射式磁盘冗余阵列机制，保护写入磁盘及磁盘存放的数据不会受损，避免系统因降阶而导致执行效率降低的问题，本发明可应用在不同磁盘接口的存储单元，借由实时的数据备份，能及时有效地减轻存储单元的负荷、增加I/O执行效率并延长存储单元的寿命。
文档编号G11B20/18GK1959647SQ20051011550
公开日2007年5月9日 申请日期2005年11月4日 优先权日2005年11月4日
发明者林文华 申请人:英业达股份有限公司