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TW200821818A - Enclosure-based RAID parity assist - Google Patents

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TW200821818A
TW200821818A TW096107840A TW96107840A TW200821818A TW 200821818 A TW200821818 A TW 200821818A TW 096107840 A TW096107840 A TW 096107840A TW 96107840 A TW96107840 A TW 96107840A TW 200821818 A TW200821818 A TW 200821818A
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Robert A Kubo
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    • G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/08—Error detection or correction by redundancy in data representation, e.g. by using checking codes
    • G06F11/10—Adding special bits or symbols to the coded information, e.g. parity check, casting out 9's or 11's
    • G06F11/1076—Parity data used in redundant arrays of independent storages, e.g. in RAID systems

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  • Quality & Reliability (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Description

200821818 九、發明說明： 【相關申請案之對照】 本發明申請案係與以下共同申請並具有相同的讓渡
者的美國申請案相關：美國專利申請案號u/_(IBM 案號TUC920050141)，名稱為：「從磁碟陣列隔離一驅動 裔以用於診斷操作(ISOLATING A DRIVE FROM DISK ARRAYFORDIAGNOSTIC OPERATIONS)」；以及美國專 利申請案號11/_(IBM案號TUC920050142)，名稱 為：「在交換的驅動器連結封閉網路中從RAJD轉接器卸 載與磁碟相關任務至分散的服務處理器(〇FFL〇ADING DISK-RELATED TASKS FROM RAID ADAPTER TO DISTRIBUTED SERVICE PROCESSORS IN SWITCHED DRIVE CONNECTION NETWORK ENCLOSURE)」，上述 兩案均於本案的申請日提出，且在此一併提出並完整引用 以為參考。 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於RAID儲存系統，更特別地是關於管理 此等系統内之同位產生。 【先前技術】 在一獨立磁碟冗餘陣列(RAID)儲存系統中，產生同位 (parity)不僅要耗費處理器工作，且要耗費許多頻寬。舉例 4IBM/07023TW ； TUC9-2005-0124TWl(JHW) 6 200821818 來說，大型RAID系統包括RAID轉接器或控制器的冗餘 對、多個冗餘對之磁碟陣列交換器、相等數目之硬碟驅動 器組(HDDs)以及相等數目之次處理器(sub_pr〇cess〇rs)等。 這些元件係透過一「交換結構(fabric)」互連··轉接器係與 一第一對交換器互連，第一對交換器係與一第二對互連， 並以菊鏈(daisy chain)的方式繼續下去。每一子處理器係耦 接至一對處理器，而每一組HDD也同樣地耦接至一對交 ， 換器。為使一指令從一轉接器傳送至一交換器，該指令必 ’ 須先穿過上游之任-錢結構與錢器。同樣地，資料必 須穿過上游之任一交換器才能到轉接器。 一般產生同位數值之流程需要用到大量的轉接器資 源與交換結構頻寬。RAID轉接器對HDD群組的資料區塊 執行互斥離QR)_，喊生―眺㈣卿此⑻： Αρ=Α1 +^Α2 + ···+Αη，其中Ap為同位區塊，且，，+，，代表 XOR運^。舉例來説’在一典型的MID 5等級陣列中如 U 果要產生6顆資料硬碟驅動器組加-顆同位硬碟驅動器組 的資料區塊同位，轉接器必須執行6次讀取操作、產生同 位數值、以及一次寫入操作，以儲存同位寫入至第七顆 HDD H如果要冑人—個沒有延伸至群組巾所有驅動 器(drive)的資料，則必須讀取於驅動器内之資料區塊或需 要先前資料和先前同位，以便產生新的同位區塊。這些操 料雜機m且在交換結構上產生流量。在重建 一故障驅動科，甚至需要更多的·。轉接ϋ再次從其 4IBM/07023TW ； TUC9-2005-0124TWl(JHW) 200821818 料區4塊與同位區塊，將同位區塊使用至資 系絲麵創造㈣失之#料區塊。軸為了將儲存 的、、先回设到所需的冗餘層級’快速的重建時間是很重要 能就比較不_執行其他的功 哭次=此，需要有效率地進行同位產生，且以較少的轉接 貝’、及車义少的父換結構頻寬，進行驅動器重建操作。 【發明内容】 /本發明提供-種於-獨立磁碟冗餘陣列(RAID)儲存 糸統中’產生—同位數值的方法，此儲存系統包括，一 RAID轉接ϋ、複數個管理對應的咖
U 磁碟陣列處理器、以及-連結錢結構。方法包含 忒RAID轉接器啟動一同位產生操作；傳送平行指令认該 磁碟陣列處理器，使每-陣列處理器從該些個別的被ϋ RAID儲存驅動器之驅動器的資料區塊產生一部分同位數 值’㈣RAID轉接器接收從每一陣列處理器來的該部份 同位數值；以及於該ΚΑΠ)轉接器内，結合同位數值，以 產生一完整的同位數值。該同位數值可為一儲存於一硬碟 驅動态上之實際同位區塊，或一於故障驅動器中之一重 資料區塊。 本發明同樣亦提供一種RAID儲存轉接器，與包括一 4IBM/07023TW ； TUC9-2005-0124TWl(JHW) 8 200821818 儲存裝置冗餘陣列(RAID)儲存轉接器的RAID儲存系統。 轉，包含減域數伽碟陣列錢ϋ之交換結 構介面，每一磁碟陣列交換器控制RAID磁碟之一個別群 =，並耦接至一相關陣列處理器；啟動一同位產生功能之 裝置；透過交換器傳送指令至相關的陣列處理器之裝置， 以f示每一陣列處理器，從RAro磁碟之個別群組之磁碟 的資料區塊’產生—部份同位數值；從陣列處理器接收被 產生之部朗位數值之裝置；錢—肋騎接收之部分 同位數值結合成為一完整的同位數值。 ^㈣狀包括-種可用於—可程式化電腦的一電腦 :項媒體之電難式產品。該電腦程式產品具有實施於其 中之》可讀程式碼，賴於r^D儲存純中產生一^ 位數值，該儲存系統具有一疆)轉接器、複數個管理對 應的RAID儲存驅動II組之磁碟_處理器、以及一連姓 =換=。電腦可讀程式碼包含指令，用以執行以下的;; 方丨走。xRAID轉接益啟動一同位產生操作；傳送磁碟陣 列處理器之平行指令’使每—_處理^從個別的管理 RAID儲存驅動||之驅動器上的資料區塊，產生一部分同 ^數^位^ 轉懸接收從每―_處理器來的該 挪數值；以及於該RAID轉接和 以產生-完整的同錄值。 ⑼職值 【實施方式】 4IBM/07023TW ； TUC9-2005-0l24TWl(JHW) 200821818 第一圖所示為可用以實施本發明的獨立磁碟冗餘陣 列(RAID)儲存系統100之方塊圖。系統1〇〇包括，麵接至 一或多個伺服器之RAID轉接器或控制器1 l〇A、11 〇B (共 同以標號110表示）的冗餘對。系統1〇〇更包括磁碟陣列 交換器120的冗餘對，其中有三對122八與122B，124A 與124B、以及126A與126B，如圖所示。系統100亦包 含硬碟驅動器組(HDD) 130A、130B、130C (共同以標號 130表示），每一組與一對交換器相關。系統亦包括與每一 對父換裔120相關之服務處理器(service processor)i4〇A、 140B、140C (共同以標號i4〇表示）。一般來說，一對交 換器120、一組HDD 130、以及一服務處理器140置於一 封閉機殼（圖未顯示）中。如系統100所述，服務處理器 140 為 SCSI 封閉服務(SCSI Enclosure Service，SES)處理 器’用以管理交換功能與封閉環境。 每一個RAID轉接器110A、110B皆透過一通訊網路 或交換結構150耦接至第一組交換器U2A與122B之冗 餘埠。接著，第一組交換器122A與122B，皆透過交換結 構150耦接至第二組交換器124八與124B之冗餘埠。然 後，第二組交換器124A與124B，皆透過交換結構150耦 接至第三組交換器126A與126B之冗餘埠。因此，在第 二封閉機殼内，轉接器11〇與交換器或HDD之通訊，會 通過第一和第二組交換器。 4IBM/07023TW ; TUC9-2005-0124TWl(JHW) 10 200821818 參考第二圖的流程圖，當產生同位時，RAID轉接器 110傳送一命令（步驟2〇〇)給服務處理器14()，以針對^ 定的資料區塊執行X〇R操作，並回傳結果給轉接器u〇。 服務處理器140從相關的HDD 130讀取特定的資料區塊 (步驟202 )，接著，每一服務處理器執行一 XOR操作（步 驟204)以產生用於特定資料區塊的同位數值（步驟如6)。 這些同位數值，每一個都是整個群組的一部分同位數值， 它們會被傳送回轉接器110 (步驟2〇8)。轉接器11〇藉由 執行XOR操作，結合部分同位數值（步驟21〇)，以產生 一 7G整同位區塊（步驟212)。接著，完整同位區塊傳送至 -指定的錢H 120 (步驟214)，以儲存於航之硬碟驅 動器組(HDD) 130 (步驟216)。因此，轉接器11〇不需要 6次獨立的讀取操作與1次寫人操作，僅執行相當於2次 讀取（從服務處理器M0接收部分同位數值），以及i次 寫入即可做到，如此-來可大幅節省轉接器資源與交換結 構頻寬。 由一故障的驅動器重建資料係為類似的程序。第三圖 =錢圖，假設硬碟驅動器組(HDD)八卜A2與A5位於 第二封閉機殼内（由第三服務處理器14QC與交換器 =6A 126B所官理）。硬碟驅動器組(HDD) A3與A4位於 第-封閉機殼内（由第二服務處理器丨棚與交換器 =4A、124B所官理）。以及硬碟驅動器組(HDD) A6位於 第封閉機殼内（由第-服務處理器14〇A與交換器 4IBM/07023TW ; TUC9-2005-0124TWl(JHW) 200821818 122A、122B所管理）。還有同位驅動器Ap，也在第二封 閉機殼中，包含一驅動器群組。若驅動器A6故障則資料 必須重建與恢復。RAID轉接器11〇傳送一命令至第二與 第三封閉機櫃(enclosure)内的第二與第三服務處理器 140B、140C，使每一服務處理器產生一部份同位數值。第 一服務處理态140B從HDD A3、A4與Ap讀取資料與同 位區塊，並執行X0R操作·· A34p = A3 +A4 + Ap。同樣地， 第二服務處理器140C從HDDA1、A2與A5讀取資料與 同位區塊，並執行X0R操作：a152 = A1 +A5 + A2。接著'， 两個刀同位數值傳送至RAID轉接器11(J，田轉接器結 &匕們並產生这失資料區塊八6:八6=八340+八152。接著， 遺失區塊A6傳駐料—封__之__交換器 122，寫入至用以替換故障HDD之HDD中之一。再次， 轉接器僅執行相當於2次的讀取（接收從服務處理器刚 傳來的部分同位數值）以及_次的寫入，大幅節省轉接器 資源與交換結構頻寬。 此外’·由於轉接器11〇與交換器m是以非阻擋 作’在部分同位操作中之大量資料移 理哭二二：一個驅動器之交換域。因此，當服務處 理°° 140於一個驅動器執行部份X0R操作時，豆他驅動 讀鄰近封P顿櫃之間較換 交換器120用錄行其他麵。爾U0與 4腿_TW ; TUC9-2005侧TWl(JHw) 12 200821818 在此要注意的是’儘管本發明已具備完整功能的資料 處理系統說明於上下文中，熟悉此技藝者應可了解本發明 ^流程可以指令的電腦可讀媒體形式，及各種不同形^而 =配’*而本發明與實際用來分配的訊號承載媒體無關。電 ，可讀媒體的範例包括可錄式媒體像是軟碟、硬碟驅動 器、RAM、以及CD-ROM，還有傳輸型態媒體像是數位 與類比通訊連結。 f \ 、本發明已經透過圖說與敘述的方式說明，但本發明非 為所揭路之形式所限制。熟悉此技藝者應可了解其他修改 與變化的方式。所選之實施例係用來解釋本發明的原則、 實際應用，並使其他熟悉此技藝者了解本發明可針對特殊 的用途，提出具有各種修改的各種實施例。此外，儘管上 述已對本發明的方法與系統作說明，然而包含指令的電腦 程式產品，亦適用於RAID儲存系統中產生同位數值。 U 【圖式簡單說明】 第一圖所不為可用以實施本發明的RAID儲存系統之方塊 圖； 第一圖所不為本發明的方法之流程圖；以及 第二圖所不為自一故障驅動器重建資料的流程之RAID儲 存系統之方塊圖。 4IBM/ 07023TW ； TUC9-2〇〇5.〇i24JWl(JHW) 13 200821818 【主要元件符號說明】 100 獨立磁碟冗餘陣列儲存系統 110A，110B 獨立磁碟冗餘陣列轉接器 122A, 122B 磁碟陣列交換器 124A，124B 磁碟陣列交換器 126A，126B 磁碟陣列交換器 130A，130B，130C 硬碟驅動器組 140A，140B，140C 服務處理器 150 交換結構 4IBM/07023TW ； TUC9-2005-0124TWl(JHW) 14

Claims (1)

  1. 200821818 十、申請專利範圍·· 1 · 一種於獨立磁碟冗餘陣列(RAID)儲存系統中產生一同位數 值之方法，該儲存系統具有一 RAID轉接器，複數個管理 對應的RAID儲存驅動器組之磁碟陣列處理器，以及一連 結交換結構，該方法包含： 藉由該RAID轉接器啟動一同位產生操作； 傳送平行指令給該磁碟陣列處理器，使該每一陣列處理器 從該些個別被管理RAID儲存驅動器之驅動器上的資料區 塊，產生一部分同位數值； 於該RAID轉接器接收從每一陣列處理器來的該部份同仪 數值；以及 於該RAID轉接器，結合該些部分同位數值，以產生一^敕 的同位數值。 2·如申請侧麵第i項之方法，更包含將該完整的同位數 值從該顯轉接器傳送至一磁碟陣列處理 至一儲存驅動器。 文馬入 3.::=;Γ項之方法’更包含從該完整的同倾 更包含由該陣列處理器以 使得其他操作可藉以在該 4·如申請專利範圍第1項之方法， 一非阻擋的方式執行該些指令， 4IBM/07023TW ； TUC9-2005-0124TWl(JHW) 15 200821818 儲存系統内繼續進行。 5.如申請專利範圍第1項之方法，其中該些磁碟陣列處理器 為SCSI封閉服務（SES)處理器。 6· —種獨立磁碟冗餘陣列(raid)儲存轉接器，包含·· 一交換結構，耦接至複數個磁碟陣列交換器，該每一磁碟 陣列交換器控制RAH)磁碟之一個別群組，並耦接至一相 關的陣列處理器； 啟動一同位產生功能之裝置； 透過交換器傳送指令至該些相關之陣列處理器之裝置，以 指示每一陣列處理器，從RAID磁碟之該個別群組之磁碟 之資料區塊，產生一部份同位數值； 從該些陣列處理器接收產生之該些部份同位數值之 裝置；以及 同位產生裔，用以將接收之該些部分同位數值結合成一 完整的同位數值。 7·如申請專利範圍第6項之RAn)轉接器，其中該些磁碟陣 列處理為為SCSI封閉服務（ses)處理器。 8·=申請專利範圍第6項之从瓜轉接器，更包含用以傳送 才曰令至一選擇的磁碟陣列處理器，使該完整的同位數值儲 4IBM/07023TW ； TUC9-2005-0124TWl(JHW) 200821818 存至一磁碟之設備。 9.如申請專利範圍第6項之raid轉接器，更包含用以從該 完整的同位數值重建磁碟資料之裝置。 10· —種獨立磁碟冗餘陣列(RAID)儲存系統，包含： 一 RAro轉接器； 複數個搞接至該RAID轉接器之磁碟陣列交換器； 複數個儲存麟群組，每-贿剌群域接至該磁碟陣列 交換器之一個別交換器； 複數個服務處理器，每一服務處理器耦接至一磁碟陣列交換 裔， 一部份同位產生器，與每一服務處理器相關，該部份同位產 生器用以從選擇的資料區塊產生一部份同位數值，並傳送 產生的該些部份同位數值至該RAJD控制器；以及 农終同位產生益，與該RAID轉接器相關，該最終同位產 生裔用以結合產生的該些部份同位數值，並產生一完整的 同位數值。 11·如申明專利範圍弟1〇項之r^jD儲存系統，其中該些月艮矛务 處理器為SCSI封閉服務（SES)處理器。 12·如申請專利範圍第1〇項之raID—存系統，更包含與該 4IBM/07023TW ； TUC9-2005-0124TWl(JHW) 17 200821818 RAID轉接裔相關之裝置，用以傳送指令至一選擇的磁碟陣 列處理器，使該完整的同位數值儲存至一磁碟。 13·如申請專嫌圍第⑴項之从仍儲存系統，更包含用以從 該完整的同位數值重建磁碟資料之裝置。 14·-種可驗—可程式化電腦之電腦可讀取媒體之電腦程式 產品，該電腦程式產品具有實施於其中之電腦可讀程式 碼，用以於-獨立磁碟冗餘陣列(RAID)儲存系統中產生一 同位數值，該儲存系統具有一 j^D轉接器、複數個管理 對應的RAID儲存驅動器組之磁碟陣列處理器、以及一連 結交換結構，該電腦可讀程式碼包含指令，用以執行以下 的步驟： 猎由π亥RAID轉接器啟動一同位產生操作； 傳送平行齡給該些磁雜顺·，使每—陣列處理器 從該些個別的被管理RAID儲存驅動器的驅動器上的資料 區塊’產生一部分同位數值； 於该RAID猶H接收從每—陣顺來的該部份同位 數值；以及 於該儲存裝置·_(κΑω)轉接糾結合該些同位數 值，以產生一完整的同位數值。 I5.如申請專職圍第μ項之電職式產品，其中該電腦可讀 ,4ΙΒΜ/ 07023TW ； TUC9-2005-0124TWl(JHW) 18 200821818 私式碼更包含將該完整的同位數值從該轉接器傳送 至-磁碟_處理H，以便寫人至—齡鶴^的指令。、 16·如申請專利範圍第14項之電腦程式產品，其中該電腦可讀 程式碼更包含從該完整的同位數值重建磁碟資料的指令。 17.如申凊專利範圍苐14項之電腦程式產品，其中該電腦可讀 程式碼更包含由該陣列處理器以一非阻擋的方式執行該些 指令，使得其他操作可藉以在該儲存系統内繼續進行的指 〇 18·如申請專利範圍第14項之電腦程式產品，其中該些磁碟陣 列處理器為SCSI封閉服務（SES)處理器。 ϋ 4IBM/07023TW ； TUC9-2005-0124TWl(JHW) 19
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