CN1173265C - 可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其包含有：一电脑，该电脑包含有一接口卡；及复数个磁盘驱动器，分别连接至该接口卡；其中，该复数个磁盘驱动器中包含有至少一磁盘阵列，该磁盘阵列中，各磁盘驱动器的最后一个扇区为一阵列配置扇区；而该电脑可通过接口卡依各磁盘驱动器最后扇区的数据而辨识管理各磁盘驱动器及磁盘阵列的存取；本发明将磁盘阵列的配置数据储存于各磁盘驱动器的最后一扇区，并利用一电脑通过一接口卡连接并管理各磁盘驱动器及各磁盘阵列的存取，可适用于多重磁盘阵列，并且不破坏各磁盘驱动器原有的数据；而各磁盘驱动器取出后，亦可作为一独立的磁盘驱动器使用，可正常存取该磁盘驱动器中所储存的数据。
Description
技术领域
本发明涉及磁盘管理技术，尤指一种可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其主要是将磁盘阵列的配置数据储存于各磁盘驱动器的最后一扇区，并利用一电脑通过一接口卡连接并管理各磁盘驱动器及各磁盘阵列的存取，可适用于多重磁盘阵列，并且不破坏各磁盘驱动器原有的数据。
背景技术
近年来，由于资讯相关产业的高度发展以及人们对资讯产品传输速度以及数据安全性的要求日益增加，驱使业者不断研发改良，开发出各种新的产品规格。就电脑储存系统而言，业者发展出各式的磁盘阵列以满足使用的需求，如RAID 0(Redundant Arrays of Independent Drives levels 0)阵列，提供数据分带(data striping)的功能，可提高数据存取的速率；RAID1阵列，提供磁盘映射(disk mirroring)的功能，藉以提高数据储存的安全性及系统的稳定性；另有复合式的RAID 0+1阵列，为RAID 0与RAID 1的复合式阵列，可同时具备速度与安全性的优点。
一般磁盘阵列系统的架构如图1所示，其磁盘阵列14主要包含有一磁盘阵列控制器141及复数个磁盘驱动器，如第一磁盘驱动器161、第二磁盘驱动器163、第三磁盘驱动器165及第四磁盘驱动器167等，各磁盘驱动器分别连接该磁盘阵列控制器14，而磁盘阵列控制器14则连接于一主电脑12。当主电脑12欲存取磁盘阵列141数据时，即由磁盘阵列控制器14依阵列的类型由各磁盘驱动器中存取数据。
在习用的磁盘阵列中，各磁盘驱动器的扇区规划如图2所示，其主要是将各磁盘驱动器的第一个扇区(sector)规划为阵列配置扇区221，阵列的各项配置(configuration)数据皆储存于其中，而紧跟着则为主启动扇区(Master Boot Record；MBR)333。在主启动扇区223之后，依序为储存数据的第一数据扇区225至该磁盘驱动器的最后数据扇区229。
上述的习用磁盘阵列架构及其各磁盘驱动器的扇区规划只能适用于单一的磁盘阵列，而无法使多个磁盘阵列于一系统中共存。且，由于其阵列的配置数据储存于各磁盘驱动器的第一个扇区，常常会破坏该磁盘驱动器中原有的数据结构。而将磁盘阵列中的磁盘驱动器取出后，其内部储存的数据也无法由一般电脑正常存取。
发明内容
因此，如何针对上述习用磁盘阵列架构的缺点，以及使用时所发生的问题提出一种新颖的解决方案，设计出一种良好的磁盘系统管理架构，不仅可有效管理多个磁盘阵列及独立磁盘驱动器，且磁盘驱动器加入或取出一磁盘阵列之后，仍可保有原有的数据结构而独立运作，长久以来一直是使用者殷切盼望及本发明人欲行解决的困难点所在，而本发明人基于多年从事于资讯产业的相关研究、开发、及销售的实务经验，乃思及改良的意念，经多方设计、探讨、试作样品及改良后，终于研究出一种可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，以解决上述的问题。
本发明的主要目的，在于提供一种可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其主要是利用一电脑通过一接口卡连接并管理与辨识各磁盘阵列及独立磁盘驱动器，可适用于多重磁盘阵列及独立磁盘驱动器。
本发明的次要目的，在于提供一种可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其主要是将磁盘阵列的配置数据储存于各磁盘驱动器的最后一个扇区，可在不破坏原有数据的状况下籍以辨识及管理各磁盘阵列。
本发明的又一目的，在于提供一种可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其阵列配置数据包含有一阵列标示栏位，可籍以快速识别该磁盘是否为一阵列磁盘。
本发明的又一目的，在于提供一种可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其阵列配置数据包含有一阵列完整标示，可用以辨认该磁盘阵列是否完整。
为了达成上述的目的，本发明提供一种可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其包含有：一电脑，该电脑包含有一接口卡；及复数个磁盘驱动器，分别连接至该接口卡；其中，该复数个磁盘驱动器中包含有至少一磁盘阵列，该磁盘阵列中，各磁盘驱动器的最后一个扇区为一阵列配置扇区；而该电脑可通过接口卡依各磁盘驱动器最后扇区的数据而辨识管理各磁盘驱动器及磁盘阵列的存取。
本发明将磁盘阵列的配置数据储存于各磁盘驱动器的最后一扇区，并利用一电脑通过一接口卡连接并管理各磁盘驱动器及各磁盘阵列的存取，可适用于多重磁盘阵列，并且不破坏各磁盘驱动器原有的数据；而各磁盘驱动器取出后，亦可作为一独立的磁盘驱动器使用，可正常存取该磁盘驱动器中所储存的数据。
附图说明
图1：是习用磁盘阵列的方块示意图；
图2：是习用磁盘阵列扇区规划示意图；
图3：是本发明一较佳实施例的系统方块图；
图4：是本发明各阵列磁盘驱动器扇区规划的示意图；
图5：是本发明各磁盘阵列的阵列配置数据示意图；
图6：是本发明各磁盘阵列的阵列资讯示意图；及
图7：是本发明各阵列磁盘驱动器的磁盘资讯示意图。
具体实施方式
首先，请参阅图3，是本发明一较佳实施例的系统方块图。如图所示，其主要是包含有一电脑32及复数个磁盘驱动器。其中，该电脑32可利用一接口卡34连接各磁盘驱动器；该复数个磁盘驱动器中可包含有至少一磁盘阵列，在本实施例中，如图所示，包含有一第一磁盘阵列36、第二磁盘阵列37、第三磁盘阵列38及其他非阵列磁盘驱动器39。各磁盘阵列及各磁盘驱动器分别连接于该接口卡34上，当电脑32欲存取数据时，则可先辨识该数据的地址属于那一个磁盘阵列或磁盘驱动器，再通过该接口卡34对该磁盘阵列或磁盘驱动器进行存取。
上述的复数个磁盘阵列可为各式同类型或不同类型的磁盘阵列，在本实施例中，第一磁盘阵列36为一RAID0阵列，包含有一第一磁盘驱动器361及一第二磁盘驱动器363；第二磁盘阵列37为一RAID0+1阵列，包含有一第分带磁盘驱动器(stripe disk)371、一第二分带磁盘驱动器373、一第一镜像磁盘驱动器(mirror disk)375及一第二镜像磁盘驱动器377；第三磁盘阵列38为一RAID1阵列，包含有一来源磁盘驱动器(source disk)381、一镜像磁盘驱动器383及一备份磁盘驱动器(spare disk)385；非阵列磁盘驱动器39则包含有一第一磁盘驱动器391及一第二磁盘驱动器393。
其次，请参阅图4，是本发明阵列磁盘驱动器扇区规划的示意图，并同时与图2进行比对。本发明的磁盘管理系统中，各磁盘阵列的配置数据的储存位置不同于习用磁盘阵列，一般磁盘驱动器中的第一个扇区是阵列配置扇区，本发明则是以每一磁盘驱动器的最后一个扇区作为阵列配置扇区429，而将第一个扇区规划为主启动扇区(MBR)421，紧接着为第一数据扇区423及第二数据扇区425，一直到最后一个扇区为阵列配置扇区429。
由于一般磁盘驱动器在写入数据时，是以前段的扇区为优先，其最后一扇区很少被用到，将阵列的配置数据储存于最后一个扇区，可防止破坏磁盘驱动器中原有的数据结构，而阵列(例如RAID阵列)中的磁盘驱动器抽离后，亦可当作一般磁盘驱动器使用，不会有数据无法读取情形发生；又，若欲将一已储存有数据的磁盘驱动器加入一RAID1阵列中，作为一来源磁盘驱动器，则其数据亦不会遭到破坏而可直接保留使用，可大幅提高各磁盘驱动器的灵活运用性。
再者，请参阅图5，是本发明各磁盘阵列的阵列配置数据示意图。如图所示，其阵列配置数据主要包含有一阵列标示(signature)501、一版本识别503、一阵列资讯505、一磁盘资讯507、一阵列磁盘序号校验和(serialchecksum)509及一阵列配置校验和511。
其中，该阵列标示501位于阵列配置数据偏移量(offset)0至1的位置，可以一特殊值(如AA55h)作为阵列磁盘识别的依据。亦即，只要于磁盘驱动器最后一个扇区偏移量0至1的位置可读取一AA55h的值，就代表此磁盘驱动器为一阵列磁盘驱动器，可加速磁盘系统的辨识及管理。版本识别503是用以记录该阵列管理系统固件或软件的版本，阵列资讯505与磁盘资讯507分别记录该磁盘阵列及该阵列磁盘驱动器的相关数据与状态。阵列磁盘序号校验和509部份，是将各磁盘驱动器的型号(modelnumber)、序列号(serial number)及固件版本(firmware revision number)等加以运算所得的各磁盘驱动器校验和，依其在该磁盘阵列中的顺序排列所得，电脑32可藉以辨识各磁盘驱动器所属的磁盘阵列，并精确得知磁盘阵列中各磁盘驱动器的顺序、功能及相对关系。阵列配置校验和511则是以整个阵列配置数据做运算而得，置于整个阵列配置数据的最末端，可用来检验阵列配置数据是否发生错误。
最后，请参阅图6及图7，分别为本发明各磁盘阵列的阵列资讯示意图及各阵列磁盘驱动器的磁盘资讯示意图。阵列资讯用以记录该磁盘阵列的相关数据及状态，包含有阵列磁盘驱动器的数目601、阵列完整标示(arraybroken flag)603、阵列类型605、阵列序号607、数据分带大小(stripe size)609及阵列可用容量611。磁盘资讯则分别记录各磁盘驱动器的相关数据，包含有启动(bootable)701、优化(enchanced)703、序号校验和705及磁盘顺序与功能707等栏位。
其中，该阵列完整标示603用以辨识磁盘阵列的完整性，当该磁盘阵列所属的各磁盘驱动器皆可正常运作时，可设定其值为0，若磁盘阵列中有某一磁盘驱动器故障或被取出时，则设定其值为1，可籍以判断该磁盘阵列是否能正常运作。阵列类型605栏位分别以不同的值标识该磁盘阵列为RAID0、RAID1、RAID2、RAID 0+1或其他类型的磁盘阵列，供接口卡辨识之用。阵列序号607对于系统中的各磁盘阵列分别给予一序号而进行记录，可用以识别系统中同类型及不同类型的各磁盘阵列。数据分带大小609可记录阵列对数据进行分带(striping)时所采用的数据分带规格为4k、8k、16k、32k或是64k。阵列可用容量611则标示在该磁盘驱动器中可被该磁盘阵列使用的容量的大小，于一RAID阵列中，通常为其磁盘阵列中容量最小的磁盘驱动器的容量。
当一磁盘阵列具有启动功能(bootable)时，其第一个磁盘驱动器的启动701栏位可标示为1，其他磁盘驱动器则为0。若欲使一磁盘驱动器进行优化的动作，可将其优化栏位703填入1，籍以触发其优化功能。序号校验和705记载该磁盘驱动器本身的序号校验和，可方便与同一磁盘阵列中各磁盘驱动器的序号检验和做比对。磁盘顺序与功能栏位707则依不同的磁盘阵列类型记录该磁盘驱动器在该磁盘阵列中的顺序与功能，若该磁盘阵列为RAID0阵列，则标明各磁盘驱动器的顺序；若为RAID1阵列，则记录该磁盘驱动器是来源磁盘、镜像磁盘或备份磁盘，及是否需进行同步(synchronize)等等。
通过以上所述磁盘管理系统的架构及其配置的规划，即可有效管理复数个磁盘阵列及复数个独立磁盘驱动器所组成的磁盘系统，并且由于各磁盘阵列的配置数据是储存于其所属磁盘驱动器的最后一个扇区中，故不会破坏磁盘驱动器中原有的数据。而各磁盘驱动器取出后，亦可作为一独立的磁盘驱动器使用，可正常存取该磁盘驱动器中所储存的数据。
综上所述，当知本发明是有关于一种磁盘管理系统，尤指一种可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其主要是将磁盘阵列的配置数据储存于各磁盘驱动器的最后一扇区，并利用一电脑通过一接口卡连接并管理各磁盘驱动器及各磁盘阵列的存取，可适用于多重磁盘阵列，并且不破坏各磁盘驱动器原有的数据。故本发明实为一富有新颖性、进步性，及可供产业利用功效者，应符合专利申请要件无疑，爰依法提请发明专利申请，恳请贵审查委员早日赐予本发明专利，实感德便。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明之保护范围当视权利要求书范围所界定者为准。
Claims (17)
1.一种可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：其包含有：一电脑，该电脑包含有一接口卡；及
复数个磁盘驱动器，分别连接至该接口卡；
其中，该复数个磁盘驱动器中包含有至少一磁盘阵列，该磁盘阵列中，各磁盘驱动器的最后一个扇区为一阵列配置扇区；而该电脑可通过接口卡依各磁盘驱动器最后扇区的数据而辨识和管理各磁盘驱动器及磁盘阵列的存取。
2.如权利要求1所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该阵列配置扇区储存有一阵列配置数据。
3.如权利要求2所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该阵列配置数据包含有一阵列标示栏位，可籍以识别该磁盘是否为一阵列磁盘。
4.如权利要求2所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该阵列配置数据包含有一阵列资讯，用以记录该磁盘阵列的状态及各项设定。
5.如权利要求4所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该阵列资讯至少包含有阵列类型、阵列磁盘数目、数据分带大小及阵列可用容量。
6.如权利要求5所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该阵列资讯还包含有一阵列完整标示，用以识别该阵列是否完整。
7.如权利要求5所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该阵列资讯还包含有一阵列序号，可供识别同类型的不同阵列。
8.如权利要求4所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该阵列配置数据还包含有一磁盘资讯，用以记录该磁盘驱动器的各项资讯。
9.如权利要求8所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该磁盘资讯至少包含有一序号校验和。
10.如权利要求8所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该磁盘资讯至少包含有一启动栏位。
11.如权利要求8所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该磁盘资讯至少包含有一磁盘顺序与功能栏位。
12.如权利要求8所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该磁盘资讯至少包含有一优化栏位。
13.如权利要求2所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该阵列配置数据包含有该阵列中各磁盘驱动器的序号校验和。
14.如权利要求13所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该序号校验和以各磁盘驱动器的型号、序列号及固件版本运算而得。
15.如权利要求13所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：各磁盘驱动器的序号校验和依各磁盘驱动器在该磁盘阵列中的顺序排列。
16.如权利要求13所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该阵列配置数据还包含有一阵列配置校验和。
17.如权利要求16所述的可适用多重磁盘阵列的磁盘管理系统，其特征是：该配置校验和以阵列配置的各项资讯运算而得。
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