磁盘阵列可靠性研究.pdf

磁盘阵列可靠性研究





重庆大学硕士学位论文

(专业学位)


学生姓名：胡明德
指导教师：朱冰莲 教 授
学位类别：工程硕士(电子与通信工程领域)



重庆大学通信工程学院
二 O 一二年五月
The Research of Disk Array Reliability




A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Professional Degree
By
Hu Ming-de


Supervised by Prof. Zhu Bing-lian
Specialty: ME (Electronic and Communication
Engineering Field)


College of Communication Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China
May, 2012
重庆大学硕士学位论文 中文摘要

摘 要

随着数字信息的爆炸性增长，种类繁多的多媒体应用以及大量的用户群导致
了人们对海量信息存储系统的需求。大量的数据，也给数据存储系统带来了挑战，
尤其是以移动运营商和银行金融系统为首的客户，对数据存储系统有着更高的可
靠性要求，在当今存储系统中，由于磁盘是构成海量存储系统不可或缺的存储介
质，因此，如何尽早的发现并修复潜在扇区错误，进而构造一个高可靠、高性能
的磁盘存储系统就成为了一个重要的任务。
目前用于消除潜在扇区错误对磁盘数据存储系统影响的方法，主要是两大类，
一类是磁盘冗余算法，代表算法有 IPC 和 RS 磁盘冗余算法，通过增加数据冗余，
来降低潜在扇区错误对磁盘可靠性的影响。另一种是磁盘扫描检测算法，扫描检
测算法操作最重要的作用就是通过对磁盘下发读取 IO，来发现磁盘上的潜在扇区
错误，进行修复，进而提高磁盘阵列可靠性。本文在全盘扫描算法和随机扫描算
法的基础上提出来一种新扫描算法——交叉扫描算法，交叉扫描算法结合了全盘
扫描算法和随机扫描算法的优点，能够快速的发现潜在扇区错误，提高磁盘的可
靠性。
大规模存储系统中，由于数据的增长，数据存储系统上的潜在扇区错误出现
的概率也在增大，而 IPC、RS 磁盘冗余算法，以及全盘、随机以及交叉扫描算法
都仅是提供预防性措施的算法，它们可以处理扫描到的单个磁盘坏道，但是在磁
盘阵列重构过程中，恰巧磁盘阵列的冗余已经达到上限的情况下，在其它数据磁
盘上出现一个或多个磁盘坏道，上述各种预防性的磁盘扫描算法就会失去作用，
磁盘阵列就会失效，数据就会丢失。针对这种情况，本文提出了一种新技术——
坏块标记技术，它可以将出现的磁盘坏道所在的分条进行标记，使失效磁盘上的
其它数据通过重构恢复，磁盘阵列仍可使用，进而提高了磁盘阵列的可靠性，使
用户数据的丢失和影响降低到最小。

关键词：磁盘阵列，交叉磁盘扫描，扇区错误，坏块标记