CN118708397B - 一种磁盘条带的巡检方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及云计算技术领域，公开了一种磁盘条带的巡检方法、装置、计算机设备及存储介质。所述磁盘条带的巡检方法，方法包括：巡检磁盘上的第一条带，读取第一条带上的多个分块，根据读取到的至少一个数据分块上的数据信息计算对应的校验分块信息；判断如校验分块信息与磁盘上保存的校验分块中的信息不一致，则计算第一条带上每个分块对应的检查区数据，并比较每个分块对应的检查区数据与各自分块检查区中存储的检查区数据是否相同；并确定当前不同的检查区数据所对应的数据分块或校验分块发生错误，对第一条带上发生错误的数据分块进行修复重构。本方法实现对发生错误分块的识别，并对该分块进行自动重构修复，避免其他故障使数据错误扩大。

Description

一种磁盘条带的巡检方法、装置、计算机设备及存储介质

技术领域

本发明涉及云计算技术领域，具体涉及一种磁盘条带的巡检方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

在云计算数据中心中，为了存储数据安全，产生了各种保障用户数据的技术，例如基于冗余校验的RAID（Redundant Array of Independent Disks，独立冗余磁盘阵列）技术、纠删码技术以及多副本技术等。其中，基于冗余校验的RAID技术中，将多块磁盘组合成一个RAID阵列，每个磁盘均按照相同大小的块进行切块，不同盘上的块组成一个条带，根据RAID组建的算法，一个条带的冗余块可以有零个、一个、二个，通过冗余数据来提供故障恢复保证数据安全。如果出现磁盘故障，RAID算法使用冗余数据对其进行恢复。通过条带数据块可以计算出校验块，同时也可以通过校验块及其他数据块计算出某个数据块。这样才可以保证在某个磁盘故障时，进行数据恢复。

系统存在各种不可预知的错误，例如内存反转、磁盘静默、链路传输错误、软件bug等。而数据在读写操作过程中，需要经过复杂的传输及数据存取流程。整个流程要经过很多部件、历经多种不同的传输通道和复杂的软件处理逻辑。在其中任何一个环节出现错误，数据便会遭到破坏，可能导致数据错误。如果在存储路径中导致RAID条带的某些数据块或者校验块数据错误，从而导致RAID的条带可能处于不一致的状态，即此时通过条带数据块的数据计算的校验块数据，与磁盘上校验块的数据不相同。此时如果发生磁盘故障，使用冗余数据对磁盘块进行恢复，可能会进一步扩大错误的数据块。因此如何检查条带一致性，找出出错的条带以及数据，以便修复条带出错数据，是本领域人员需要亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种磁盘条带的巡检方法、装置、计算机设备及存储介质，以解决目前检查方案在RAID条带不一致时无法准确判定是哪些分块出现错误，从而无法进行自动重构修复，叠加了重构等其他故障使数据错误扩大的问题。

第一方面，本发明提供了一种磁盘条带的巡检方法，所述方法包括：

巡检磁盘上的第一条带，读取所述第一条带上的多个分块，其中所述第一条带是磁盘上多个条带之一，所述多个分块的种类包括数据分块和校验分块，所述数据分块和所述校验分块均有各自对应的分块检查区，每个所述分块检查区中存储有检查区数据；

根据读取到的至少一个数据分块上的数据信息计算对应的校验分块信息；

判断所述校验分块信息与磁盘上保存的校验分块中的信息是否一致；

如果不一致，则计算所述第一条带上每个分块对应的检查区数据，并比较每个分块对应的所述检查区数据与各自所述分块检查区中存储的检查区数据是否相同；

如果存在不同，则确定当前不同的检查区数据所对应的数据分块或校验分块发生错误，并对所述第一条带上发生错误的数据分块进行修复重构。

结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述确定当前不同的检查区数据所对应的数据分块或校验分块发生错误，并对所述第一条带上发生错误的数据分块进行修复重构，包括：

统计发生错误的数据分块或校验分块的数量；

如果所述数量在冗余范围之内，则启动条带重构流程，恢复所述第一条带上发生错误的数据分块，使回复后的第一条带上各个分块的信息与检查区数据相同；

如果所述数量在所述冗余范围之外，则上报错误信息，以及通过重构发生错误的数据分块对应的校验数据，使得重构后第一条带上的各个分块的信息暂时与检查区数据相同。

结合第一方面，在另一种可能的实施方式中，所述判断所述校验分块信息与磁盘上保存的校验分块中的信息是否一致，还包括：

如果相一致，则确定所述第一条带的各个分块上数据正确，继续巡检所述磁盘上的第二条带，确定所述第二条带上的数据分块或校验分块是否发生错误；所述第二条带的巡检过程与对所述第一条带的巡检过程相同。

结合第一方面，在又一种可能的实施方式中，在所述巡检磁盘上的第一条带之前还包括：

组建RAID磁盘，将所述RAID磁盘按固定大小划分磁盘分块，并对每个磁盘分块编号；

将相同编号的磁盘分块组建成RAID条带，所述RAID条带之一是所述第一条带；

将每个所述磁盘分块划分为N个扇区，分块检查区对应一个扇区，N≥2且为正整数；

根据所述N个扇区的数据确定条带对应的分块检查区；

根据所述至少一个数据分块和所述对应的检查区数据，计算所述分块检查区中的检查区数据和校验分块的检查区数据。

结合第一方面，在又一种可能的实施方式中，所述根据所述至少一个数据分块和所述对应的检查区数据，计算所述分块检查区中的检查区数据和校验分块的检查区数据，包括：

根据所述至少一个数据分块和所述对应的检查区数据，通过第一关系式计算所述分块检查区中的检查区数据；

所述第一关系式为：P = D₀ D₁ D₂ ...... D_（n-1）；

其中，P表示校验分块，D₀、D₁、D₂、...... D_（n-1）表示一个条带上的N个数据块，为异或运算；

根据所述至少一个数据分块和所述对应的检查区数据，通过第二关系式计算校验分块P的检查区数据；

所述第二关系式为：M_p=M₀ M₁ ...... M_（n-1）；

其中，M_p表示校验分块P的检查区数据，M₀、M₁...... 、M_（n-1）表示N个数据分块对应的检查区数据。

结合第一方面，在又一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

当所述第一条带上的目标数据分块被写入新的数据时，更新所述目标数据分块所在的校验分块；以及，更新所述目标数据分块对应的目标数据分块的分块检查区，和所述校验分块的分块检查区；所述目标数据是所述第一条带上的至少一个数据分块中的任一个。

结合第一方面，在又一种可能的实施方式中，更新目标数据分块所在的校验分块，包括：

读取所述目标数据分块中的原始数据D_old；

将要写入的所述新的数据D_new与所述原始数据D_old做异或运算得到中间校验值P_delta；

读取所述目标数据分块对应的分块检查区中存储的原始校验数据P_old；

将所述原始校验数据P_old与所述中间校验值P_delta做异或运算得到新的校验值P_new；

将所述新的数据D_new写入所述第一条带上的目标数据分块，以及将所述新的校验值P_new写入所述目标数据分块所在的校验分块。

结合第一方面，在又一种可能的实施方式中，所述更新所述目标数据分块对应的目标数据分块的分块检查区，和所述校验分块的分块检查区，包括：

根据被写入新的数据计算所述目标数据分块的分块检查区的检查数据；

将所述分块检查区的检查数据与新的数据写入前计算的分块检查区的检查数据做异或运算，得到中间检查数据；

从磁盘的分块检查区读出原始检查数据，并所述原始检查数据和所述中间检查数据，计算新的检查数据；

将所述新的检查数据写入所述校验分块的分块检查区。

结合第一方面，在又一种可能的实施方式中，在将所述分块检查区的检查数据与新的数据写入前计算的分块检查区的检查数据做异或运算，得到中间检查数据之前，还包括：

当N=4时，读取4个扇区上的原始数据，所述4个扇区上的原始数据分别为A_0old、A_1old、A_2old和A_3old；

根据所述4个扇区上的原始数据，通过计算得到所述分块检查区的检查数据；

所述计算的公式为：M_0olddata=A_0old A_1old A_2old A_3old；

其中，M_0olddata为所述分块检查区的检查数据，为异或运算。

结合第一方面，在又一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

根据所述原始校验数据P_old按扇区计算得到对应的检查区数据；

根据新校验分块按扇区计算得到检查数据；

将所述原始校验数据P_old对应的所述检查区数据和所述新校验分块计算得到所述检查数据做异或运算，得到新的校验块检查数据。

结合第一方面，在又一种可能的实施方式中，所述更新校验分块的分块检查区，具体包括：将所述新的校验块检查数据写入所述校验分块的分块检查区。

第二方面，本发明还提供了一种磁盘条带的巡检装置，所述装置包括：

巡检模块，用于巡检磁盘上的第一条带，读取所述第一条带上的多个分块，其中所述第一条带是磁盘上多个条带之一，所述多个分块的种类包括数据分块和校验分块，所述数据分块和所述校验分块均有各自对应的分块检查区，每个所述分块检查区中存储有检查区数据；

计算模块，用于根据读取到的至少一个数据分块上的数据信息计算对应的校验分块信息；

判断模块，用于判断所述校验分块信息与磁盘上保存的校验分块中的信息是否一致；

比较模块，用于在所述判断模块判断校验分块信息不一致时，通过计算模块计算所述第一条带上每个分块对应的检查区数据，并比较每个分块对应的所述检查区数据与各自所述分块检查区中存储的检查区数据是否相同；

确定模块，用于在比较模块比较存在不同情况下，确定当前不同的检查区数据所对应的数据分块或校验分块发生错误，并对所述第一条带上发生错误的数据分块进行修复重构。

第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器相连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行前述第一方面或第一方面任一实施方式所述的磁盘条带的巡检方法。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行前述第一方面或第一方面任一实施方式所述的磁盘条带的巡检方法。

此外，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述第一方面或第一方面任一实施方式所述的磁盘条带的巡检方法。

本发明提供的一种磁盘条带的巡检方法、装置，先将每个磁盘划分固定的条带检查区，用于保存所在磁盘上被划分为RAID条带的组成分块的检查数据。每个条带的每一个分块使用一个扇区大小的磁盘块作为分块检查区，将条带内的某个分块按照扇区编号从前到后进行异或计算得到该检查区数据。当IO更新条带数据时，对应更新相应的检查区数据。在对磁盘上任一条带巡检过程中，通过读取该条带上至少一个数据分块上的数据信息，判断其对应的校验分块信息与磁盘上保存的校验分块中的信息是否一致，当存在不一致时，比较每个分块对应的检查区数据与各自分块检查区中存储的检查区数据是否相同，从而确定出当前条带上发生错误的数据分块或校验分块，实现了对发生错误分块的识别，并对该分块进行自动重构修复，避免其他故障使数据错误扩大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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附图。

图1是根据本发明实施例的一种条带结构的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种N个条带的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种磁盘条带的巡检方法的流程示意图；

图4是根据本发明实施例的另一种磁盘条带的巡检方法的流程示意图；

图5是根据本发明实施例的一种磁盘条带的巡检装置的结构框图；

图6是根据本发明实施例的一种计算机设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的技术方案应用于磁盘条带技术领域，在周期定时巡检RAID来检查RAID条带一致性时，会利用条带校验比对来判断是否是校验块的错误。其中，RAID是一种数据存储虚拟化技术，它将多个物理磁盘驱动器组合成一个或多个逻辑单元，以提高数据可靠性、性能和容量，同时确保在磁盘失效时不会对数据访问造成影响。

存储使用周期定时检查RAID条带一致性的方法，由于一个RAID少则几十TB，多则上百TB，为了不影响系统IO（输入输出）的性能，通常设定巡检完成周期为一周或者更多。在一个巡检周期内，每隔固定时间巡检一定的条带。每次巡检时，将条带的数据分块和校验分块分别读取出来，利用数据分块计算出校验值，然后将计算出的校验值与校验分块进行对比。如果对比结果一致，那么说明是一致的。如果存在多个校验分块，所有校验分块均校验一致后，才说明整个条带是一致的，否则判定是不一致的。

如果条带是不一致的，如果有多个冗余校验，有的冗余校验对比结果一致，例如用数据块计算P校验分块，与磁盘读出来的P分块结果一致。同时有的冗余校验对比结果不一致，例如用数据块计算Q校验分块，与磁盘读出来的Q分块结果不一致。那么说明数据分块和P分块是正确的，Q分块是不正确的。此时可以利用数据分块恢复Q校验分块。

如果条带是不一致的，且多个冗余校验对比结果都不一致，那么此时无法判定是数据块还是校验块错误，更无法准确判断是哪个分块错误，此时，无法对条带进行修复。

所以目前，RAID条带的检查方案只能判定条带是否是一致的，当条带不一致时，如果数据分块和校验分块对比不一致，此时并无法判断是数据分块出错，还是校验分块出错，还是数据分块和校验分块均存在错误，更无法准确判断是哪个分块出现错误。导致无法修复条带，数据遭到破坏。如果条带数据不一致出错后无法立即修复，可能叠加了重构等其他故障使数据错误扩大。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种磁盘条带的巡检方法。如图1所示，为本发明实施例的一种条带结构的示意图，该条带包括至少一个数据分块和校验分块。其中，数据分块存放条带的数据信息，校验分块存放条带的冗余校验信息。例如，数据分块的数量是4个，可分别位于不同的磁盘上，这4个数据分块标识对应为D0_1、D0_2、D0_3和D0_4。由这4个数据分块生成的校验分块为P。

此外，本发明实施例中还为每个分块设置一个分块检查区，即数据分块和校验分块均有对应的分块检查区信息，例如对应于上述4个数据分块的4个分块检查区分别是：D0_1检查区、D0_2检查区、D0_3检查区和D0_4检查区，对应于校验分块P0的检查区为P0检查区。

应理解，每个条带还可以包括更多或更少的数据分块，以及两个或两个以上校验分块，本实施例对此不做限制。

为描述方便，本实施例采用条带由4个数据块一个校验块组成的RAID5进行描述，对于RAID6等RAID类型同样适用。如图2所示，为包含条带0至条带N的结构示意图。其中，条带0的数据块表示为D0，数据分块1表示为D0_1、数据分块2表示为D0_2，数据分块3表示为D0_3、数据分块4表示为D0_4，条带0的校验分块表示为P0，依次类推。

类似的，条带1的数据块表示为D1，对应的4个数据分块分别表示为D1_1、D1_2、D1_3和D1_4，条带1的校验分块表示为P1。条带2的数据块表示为D2，对应的4个数据分块分别表示为D2_1、D2_2、D2_3和D2_4，条带2的校验分块表示为P2。条带N的数据块表示为DN，对应的4个数据分块分别表示为DN_1、DN_2、DN_3和DN_4，条带N的校验分块表示为PN。

每个数据分块和校验分块均有对应的分块检查区，该分块检查区中存储有检查区数据，所述检查区数据可用“M_p”表示。

本发明提供了一种磁盘条带的巡检方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图3是根据本发明实施例的一种磁盘条带的巡检方法的流程图，根据配置执行周期巡检任务，周期巡检任务定时执行一定条带数目的巡检。如果巡检发现条带一致性错误，此时可利用检查区确定哪个分块错误，并对条带进行重构修复。该流程包括如下步骤：

步骤S101：巡检磁盘上的第一条带，读取第一条带上的多个分块。

其中，第一条带是磁盘上多个条带之一。多个分块的种类包括数据分块和校验分块，数据分块和校验分块均有各自对应的分块检查区，每个分块检查区中存储有检查区数据。

步骤S102：根据读取到的至少一个数据分块上的数据信息计算对应的校验分块信息。

例如在图1所示的条带结构中，可读取4个数据分块，D0_1、D0_2、D0_3和D0_4，根据该4个数据分块，按照预设算法计算得到校验分块P0，即得到对应的校验分块信息。

步骤S103：判断校验分块信息与磁盘上保存的校验分块中的信息是否一致。

其中，校验分块信息为步骤S102中计算得到的信息，磁盘保存的校验分块是预先存储的信息，判断二者是否相同。

如果相一致，则确定第一条带的各个分块上数据正确，继续巡检磁盘上的第二条带，确定第二条带上的数据分块或校验分块是否发生错误；第二条带的巡检过程与对第一条带的巡检过程相同。

步骤S104：如果不一致，则计算所述第一条带上每个分块对应的检查区数据。

如果不相同，表示条带不一致，即当前条带计算的校验数据与磁盘上预存的校验数据不同，可能是条带中某一分块数据发生错误，并执行步骤S105。

步骤S105：比较每个分块对应的检查区数据与各自分块检查区中存储的检查区数据是否相同。

本步骤是进一步检测条带上各个数据分块或校验分块是否发生错误，一种检测方法是：将当前4个数据分块和1个校验分块上的数据分别与分块检查区中存储的检查区数据进行对比，分别判断数据是否与其对应的检查区数据相同。

如果相同，则确定该数据分块或校验分块正确；反之，如果不相同，则确定该数据分块或校验分块上的数据发生错误。

步骤S106：如果存在不同，则确定当前不同的检查区数据所对应的数据分块或校验分块发生错误，并对第一条带上发生错误的数据分块进行修复重构。

举例说明，如果判断条带0上的数据分块D0_1与其对应的D0_1检查区上的数据不同，则确定该数据分块D0_1发生错误。如果判断二者数据相同，则确定该数据分块D0_1正确，以此类推，逐个判断数据分块D0_2、D0_3和D0_4，以及校验分块P0，如果都相同，则确定当前条带上的数据正确，即巡检第一条带正常。

本实施例提供的方法，当IO更新条带数据时，对应更新相应的检查区数据。在对磁盘上任一条带巡检过程中，通过读取该条带上至少一个数据分块上的数据信息，判断其对应的校验分块信息与磁盘上保存的校验分块中的信息是否一致，当存在不一致时，比较每个分块对应的检查区数据与各自分块检查区中存储的检查区数据是否相同，从而确定出当前条带上发生错误的数据分块或校验分块，实现了对发生错误分块的识别，并对该分块进行自动重构修复，避免其他故障使数据错误扩大。

本发明的一些可能实施方式中，根据配置执行周期巡检任务，周期巡检任务定时执行一定条带数目的巡检。如果巡检发现条带一致性错误，此时可利用检查区确定哪个分块错误，并对条带进行重构修复。

定时巡检任务按照设定周期（例如一周）巡检完RAID上所有数据，并按照设定间隔（例如一分钟）执行一定数量条带的巡检，每次巡检将旧的数据读出来，然后计算校验值，再与磁盘上的校验数据对比，来判断条带数据是否一致。具体过程如图4所示。

参见图4，为本发明另一实施例提供的一种磁盘条带的巡检方法的流程图，该方法用于周期定时巡检RAID条带，并对发生错误的条带进行自动修复。该方法包括：

步骤S201：巡检RAID条带，读取条带数据分块，计算校验分块，并与磁盘上保存的校验块进行对比。

该步骤对应前述实施例的步骤S101~S103，具体过程参见前述实施例描述，此处不赘述。

步骤S202：判断条带数据一致。

具体过程同前述步骤S103，比如判断校验分块P0与磁盘上预存的校验块数据是否相同。如果判断一致，则确定当前条带0上的数据均正常，巡检下一个条带，比如巡检条带1。如果不一致，则确定当前条带0上的数据发生错误，执行步骤S203。

步骤S203：当出现条带数据不一致时，计算条带所有分块检查区数据，并与读出的检查区数据对比。本步骤对应前述实施例步骤S104和S105。

其中，读出的检查区数据为预先存储的数据，即各分块检查区中存储的检查区数据。例如4个数据分块分别计算每个数据块对应的检查区数据为M₀~M₃，读出的检查区数据分别为M_0read~M_3read，一个校验分块P0对应的检查区数据为M_P0，读出的检查区数据分别为M_P0read。

对比是否相同，包括：分别将M₀与M_0read对比，将M₁与M_1read对比，将M₂与M_2read对比，将M₃与M_3read对比，将M_P0与M_P0read对比，判断是否相同。如果存在不同，比如M₁与M_1read对比不同，则确定M₁对应的数据分块发生错误，将其设置为重构数据块，并等待恢复。其余对比结果均相同，则确定其余数据分块和校验分块上的数据正确。

步骤S204：比较分块的检查区数据出错数量是否在冗余范围。

统计发生错误的数据分块或校验分块的数量，并将该统计的数量与冗余范围进行比较，所述冗余范围可以与校验块的数量相同，比如1或2。例如根据本实施例每个条带计算出1个校验分块，则冗余数据为1，若上述判断发生错误的数量是1，则在冗余数据范围之内，执行步骤S207。若上述发生错误的数据是2或2以上，则超出冗余数据范围1，执行步骤S205和S206。

步骤S205：当数量在冗余范围之外时，上报错误信息，以及通过重构发生错误的数据分块对应的校验数据，使得重构后当前条带（比如第一条带）上的各个分块的信息暂时与检查区数据相同，暂时恢复条带一致性。

步骤S206：使用备份数据，快照等方式恢复数据。

步骤S207：当数量在冗余范围之内时，启动条带重构，自动恢复条带数据一致性。

具体包括：启动条带重构流程，恢复当前条带（如第一条带）上发生错误的数据分块，使恢复后的第一条带上各个分块的信息与检查区数据相同，以及跳转到步骤S201，执行下一个条带的巡检。

本实施例提供的方法，在RAID巡检发现条带不一致问题后，可以使用检查区数据判定是哪个条带分块发生错误，并进行自动重构修复，修复条带数据一致性，从而有效防止错误进一步扩大。

下面对本实施例中对条带巡检之前的条带划分和数据更新过程进行详细说明。

在本发明的另一实施例中，步骤S101，在巡检磁盘上的第一条带之前，还包括：

首先，组建RAID磁盘，将RAID磁盘按固定大小划分磁盘分块，并对每个磁盘分块编号；将相同编号的磁盘分块组建成RAID条带，所述RAID条带之一是所述第一条带；将每个磁盘分块划分为N个扇区，分块检查区对应一个扇区，N≥2且为正整数。

然后，根据N个扇区的数据确定条带对应的分块检查区；根据所述至少一个数据分块和所述对应的检查区数据，计算所述分块检查区中的检查区数据和校验分块的检查区数据。

具体地，对每个磁盘划分固定的条带检查区，用于保存所在磁盘上被划分为RAID条带的组成分块的检查数据。每个条带的每一个分块使用一个扇区大小的磁盘块作为分块检查区，将条带内的某个分块按照扇区编号从前到后进行异或计算得到该检查区数据。

如图2所示，在组建RAID时，将磁盘按固定大小划分磁盘分块，再用相同编号的磁盘分块组建RAID条带。磁盘块的最小操作单位是一个扇区，假设条带磁盘分块大小为N个扇区，条带的分块检查区为一个扇区。

每个条带由多个数据分块和校验分块组成；数据分块存放条带的数据信息，校验分块存放条带的冗余校验信息。数据分块和校验分块均有对应的分块检查区信息。将条带分块的N个扇区的数据表示为A₀~A_（n-1），将对应的条带分块检查区的一个扇区数据块表示为M，则条带分块检查区计算公式如下：

M=A₀ A₁ ......A_（n-1）

即条带分块检查区：为条带分块所有扇区编号从前到后进行异或xor计算得出。

将条带数据分块表示为D，条带0的数据分块1表示为D0_1，条带0的数据分块2表示为D0_2，以此类推。其对应的检查区数据表示为M_{D0_1}、M_{D0_2}等；校验分块数据表示为P，其对应的检查区数据表示为M_p。

根据所述至少一个数据分块和所述对应的检查区数据，通过第一关系式计算分块检查区中的检查区数据；所述第一关系式为：

P = D₀ D₁ D₂ ...... D_（n-1）

其中，P表示校验分块，D₀、D₁、D₂、...... D_（n-1）表示一个条带上的N个数据块，为异或运算符号，n为数据块个数。

同理地，根据至少一个数据分块和对应的检查区数据，通过第二关系式计算校验分块P的检查区数据；所述第二关系式为：

M_p=M₀ M₁ ...... M_（n-1）

其中，M_p表示校验分块P的检查区数据，M₀、M₁...... 、M_（n-1）表示N个数据分块对应的检查区数据，为异或运算符号。

一次数据更新过程的实施方式，包括：当第一条带上的目标数据分块被写入新的数据时，更新目标数据分块所在的校验分块；以及，更新目标数据分块对应的目标数据分块的分块检查区和校验分块的分块检查区；目标数据是第一条带上的至少一个数据分块中的任一个。即当某个数据分块D进行写入时，需要更新校验分块P；随后，也相应更新对应的数据分块检查区M_d和校验分块检查区M_p。

更新目标数据分块所在的校验分块，包括：在写入新的数据D_new之前，先读取目标数据分块中的原始数据D_old；将要写入的新的数据D_new与原始数据D_old做异或运算得到中间校验值P_delta；然后读取目标数据分块对应的分块检查区中存储的原始校验数据P_old；将原始校验数据P_old与中间校验值P_delta做异或运算得到新的校验值P_new；最后，将新的数据D_new写入第一条带上的目标数据分块，以及将新的校验值P_new写入目标数据分块所在的校验分块。操作更新步骤如下：

步骤1：读出旧的数据分块D_old；

步骤2：原始数据D_old和要写入的新数据D_new，异或得出中间校验值P_delta；

P_delta= D_old D_new

步骤3：读出原始校验数据P_old与中间校验值P_delta，异或计算得出新的校验值P_new；

P_new= P_old P_delta

步骤4：数据分块的新数据D_new写入磁盘。

步骤5：校验分块的新校验值P_new写入磁盘。

以上为条带更新的方法流程，此外，本实施例还包括：更新目标数据分块对应的目标数据分块的分块检查区和校验分块的分块检查区。更新条带检查区数据，后续操作更新步骤包括如下：

步骤6：根据被写入新的数据D_new计算目标数据分块的分块检查区的检查数据M_write。

假设在数据分块0写入2KB数据，一个扇区为512字节，则写入4个扇区数据，假设扇区数据分别用A₀、A₁、A₂、A₃表示，首先计算出新写入数据的检查数据M_0write。计算公式表示为：M_0write= A₀ A₁ A₂ A₃。

将分块检查区的检查数据M_0write与新的数据写入前计算的分块检查区的检查数据M_olddata做异或运算，得到中间检查数据M_0delta；

其中，在将分块检查区的检查数据M_0write与新的数据写入前计算的分块检查区的检查数据M_olddata做异或运算，得到中间检查数据M_0delta之前，还包括：

当N=4时，读取4个扇区上的原始数据，所述4个扇区上的原始数据分别为A_0old、A_1old、A_2old和A_3old。

步骤7：根据4个扇区上的原始数据，通过计算得到分块检查区的检查数据M_olddata；

如步骤6中的例子，假设在数据分块0写入2KB数据，将要写入的4个扇区的旧数据A_0old、A_1old、A_2old和A_3old读出，并计算其校验和M_0olddata。计算公式为：

M_0olddata=A_0old A_1old A_2old A_3old

其中，M_0olddata为分块检查区的检查数据，为异或运算。

步骤8：将步骤6中新写入数据M_0write按扇区计算校验和得出的检查数据M_write，异或步骤7的原始数据按照扇区计算校验和得出的检查数据M_olddata，得出中间检查值M_0delta。计算公式为：

M_0delta= M_0write M_0olddata

步骤9：从磁盘的分块检查区读出原始检查数据M_0old，并原始检查数据M_0old和中间检查数据M_0delta，计算新的检查数据M_0new。其中M_0delta用于更新P0上检查区的数据，新的检查数据M_0new。计算公式为：

M_0new=M_0old M_0delta

步骤10：将新的检查数据M_0new写入校验分块的分块检查区。

所述方法还包括：

步骤11：根据上述步骤3读取的原始校验数据P_old按扇区计算得到对应的检查区数据M_pold；上述步骤3根据新校验分块按扇区计算得到检查数据M_pnewdelta。

步骤12：将原始校验数据P_old对应的检查区数据M_pold，和新校验分块计算得到检查数据M_pnewdelta做异或运算，得到新的校验块检查数据M_pnew。计算公式为：

M_pnew= M_0delta M_pold

步骤13：将新的校验块检查数据M_pnew写入校验分块的分块检查区。

本实施例中，先将每个磁盘划分固定的条带检查区，用于保存所在磁盘上被划分为RAID条带的组成分块的检查数据。每个条带的每一个分块使用一个扇区大小的磁盘块作为分块检查区，将条带内的某个分块按照扇区编号从前到后进行异或计算得到该检查区数据。当IO更新条带数据时，对应更新相应的检查区数据，以便为后续RAID条带巡检判断发生错误的数据分块提供依据。

在本实施例中还提供了一种磁盘条带的巡检装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本实施例提供一种磁盘条带的巡检装置，该装置用于实现前述图3或图4所示的磁盘条带的巡检方法的部分或全部方法步骤。如图5所示，该装置包括：巡检模块510、计算模块520、判断模块530、比较模块540和确定模块550。此外，该装置还可以包括其他更多或更少模块，比如存储模块，本实施例对此不做限定。

巡检模块510，用于巡检磁盘上的第一条带，读取所述第一条带上的多个分块，其中所述第一条带是磁盘上多个条带之一，所述多个分块的种类包括数据分块和校验分块，所述数据分块和所述校验分块均有各自对应的分块检查区，每个分块检查区中存储有检查区数据。

计算模块520，用于根据读取到的至少一个数据分块上的数据信息计算对应的校验分块信息。

判断模块530，用于判断校验分块信息与磁盘上保存的校验分块中的信息是否一致。

比较模块540，用于在判断模块530判断校验分块信息不一致时，通过计算模块520计算第一条带上每个分块对应的检查区数据，并比较每个分块对应的所述检查区数据与各自所述分块检查区中存储的检查区数据是否相同。

确定模块550，用于在比较模块540比较存在不同情况下，确定当前不同的检查区数据所对应的数据分块或校验分块发生错误，并对所述第一条带上发生错误的数据分块进行修复重构。

上述各个模块和单元的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。

本实施例中的磁盘条带的巡检装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路）电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

本发明实施例还提供一种计算机设备，具有上述图5所示的磁盘条带的巡检装置。

请参阅图6，是本发明可选实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，该计算机设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在计算机设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。

在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图6中以一个处理器10为例。

处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。

其中，存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的磁盘条带的巡检方法。

存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据计算机设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该计算机设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。

该计算机设备还包括输入装置30和输出装置40。处理器10、存储器20、输入装置30和输出装置40可以通过总线或者其他方式连接，图6中以通过总线连接为例。

输入装置30可接收输入的数字或字符信息，以及产生与该计算机设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等。输出装置40可以包括显示设备、辅助照明装置（例如，LED）和触觉反馈装置（例如，振动电机）等。上述显示设备包括但不限于液晶显示器，发光二极管，显示器和等离子体显示器。在一些可选的实施方式中，显示设备可以是触摸屏。

该计算机设备还可以包括至少一个通信接口，该至少一个通信接口在图6中未示出，用于该计算机设备与其他设备或通信网络通信。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。

其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的磁盘条带的巡检方法。

本申请的实施例还可以提供一种计算机程序产品，包括计算机程序指令，计算机程序指令在被处理器运行时使得处理器执行上述方法中的步骤。其中，计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种磁盘条带的巡检方法，其特征在于，所述方法包括：

巡检磁盘上的第一条带，读取所述第一条带上的多个分块，其中所述第一条带是磁盘上多个条带之一，所述多个分块的种类包括数据分块和校验分块，所述数据分块和所述校验分块均有各自对应的分块检查区，每个所述分块检查区中存储有检查区数据；

根据读取到的至少一个数据分块上的数据信息计算对应的校验分块信息；

判断所述校验分块信息与磁盘上保存的校验分块中的信息是否一致；

如果不一致，则计算所述第一条带上每个分块对应的检查区数据，并比较每个分块对应的所述检查区数据与各自所述分块检查区中存储的检查区数据是否相同；

如果存在不同，则确定当前不同的检查区数据所对应的数据分块或校验分块发生错误，并对所述第一条带上发生错误的数据分块进行修复重构。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定当前不同的检查区数据所对应的数据分块或校验分块发生错误，并对所述第一条带上发生错误的数据分块进行修复重构，包括：

统计发生错误的数据分块或校验分块的数量；

如果所述数量在冗余范围之内，则启动条带重构流程，恢复所述第一条带上发生错误的数据分块，使恢复后的第一条带上各个分块的信息与检查区数据相同；

如果所述数量在所述冗余范围之外，则上报错误信息，以及通过重构发生错误的数据分块对应的校验数据，使得重构后第一条带上的各个分块的信息暂时与检查区数据相同。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述校验分块信息与磁盘上保存的校验分块中的信息是否一致，还包括：

如果相一致，则确定所述第一条带的各个分块上数据正确，继续巡检所述磁盘上的第二条带，确定所述第二条带上的数据分块或校验分块是否发生错误；所述第二条带的巡检过程与对所述第一条带的巡检过程相同。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述巡检磁盘上的第一条带之前，还包括：

组建RAID磁盘，将所述RAID磁盘按固定大小划分磁盘分块，并对每个磁盘分块编号；

将相同编号的磁盘分块组建成RAID条带，所述RAID条带之一是所述第一条带；

将每个所述磁盘分块划分为N个扇区，所述分块检查区对应一个扇区，N≥2且为正整数；

根据所述N个扇区的数据确定条带对应的分块检查区；

根据所述至少一个数据分块和所述对应的检查区数据，计算所述分块检查区中的检查区数据和校验分块的检查区数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述至少一个数据分块和所述对应的检查区数据，计算所述分块检查区中的检查区数据和校验分块的检查区数据，包括：

根据所述至少一个数据分块和所述对应的检查区数据，通过第一关系式计算所述分块检查区中的检查区数据；

所述第一关系式为：P = D₀ D₁ D₂ ...... D_（n-1）；

其中，P表示校验分块，D₀、D₁、D₂、...... 、D_（n-1）表示一个条带上的N个数据块，为异或运算；

根据所述至少一个数据分块和所述对应的检查区数据，通过第二关系式计算校验分块P的检查区数据；

所述第二关系式为：M_p =M₀ M₁ ...... M_（n-1）；

其中，M_p表示校验分块P的检查区数据，M₀、M₁、...... 、M_（n-1）表示N个数据分块对应的检查区数据。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述第一条带上的目标数据分块被写入新的数据时，更新所述目标数据分块所在的校验分块；以及，

更新所述目标数据分块对应的目标数据分块的分块检查区，和所述校验分块的分块检查区；所述目标数据是所述第一条带上的至少一个数据分块中的任一个。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述更新所述目标数据分块所在的校验分块，包括：

读取所述目标数据分块中的原始数据D_old；

将要写入的所述新的数据D_new与所述原始数据D_old做异或运算得到中间校验值P_delta；

读取所述目标数据分块对应的分块检查区中存储的原始校验数据P_old；

将所述原始校验数据P_old与所述中间校验值P_delta做异或运算得到新的校验值P_new；

将所述新的数据D_new写入所述第一条带上的目标数据分块，以及将所述新的校验值P_new写入所述目标数据分块所在的校验分块。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述更新所述目标数据分块对应的目标数据分块的分块检查区，和所述校验分块的分块检查区，包括：

根据被写入新的数据计算所述目标数据分块的分块检查区的检查数据；

将所述分块检查区的检查数据与新的数据写入前计算的分块检查区的检查数据做异或运算，得到中间检查数据；

从磁盘的分块检查区读出原始检查数据，并根据所述原始检查数据和所述中间检查数据，计算新的检查数据；

将所述新的检查数据写入所述校验分块的分块检查区。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在将所述分块检查区的检查数据与新的数据写入前计算的分块检查区的检查数据做异或运算，得到中间检查数据之前，还包括：

当N=4时，读取4个扇区上的原始数据，所述4个扇区上的原始数据分别为A_0old、A_1old、A_2old和A_3old；

根据所述4个扇区上的原始数据，通过计算得到所述分块检查区的检查数据；

所述计算的公式为：M_0olddata =A_0old A_1old A_2old A_3old；

其中，M_0olddata为所述分块检查区的检查数据，为异或运算。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述原始校验数据P_old按扇区计算得到对应的检查区数据；

根据新校验分块按扇区计算得到检查数据；

将所述原始校验数据P_old对应的所述检查区数据和所述新校验分块计算得到所述检查数据做异或运算，得到新的校验块检查数据。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述更新所述校验分块的分块检查区，包括：

将所述新的校验块检查数据写入所述校验分块的分块检查区。

12.一种磁盘条带的巡检装置，其特征在于，所述装置包括：

巡检模块，用于巡检磁盘上的第一条带，读取所述第一条带上的多个分块，其中所述第一条带是磁盘上多个条带之一，所述多个分块的种类包括数据分块和校验分块，所述数据分块和所述校验分块均有各自对应的分块检查区，每个所述分块检查区中存储有检查区数据；

计算模块，用于根据读取到的至少一个数据分块上的数据信息计算对应的校验分块信息；

判断模块，用于判断所述校验分块信息与磁盘上保存的校验分块中的信息是否一致；

比较模块，用于在所述判断模块判断校验分块信息不一致时，通过计算模块计算所述第一条带上每个分块对应的检查区数据，并比较每个分块对应的所述检查区数据与各自所述分块检查区中存储的检查区数据是否相同；

确定模块，用于在所述比较模块比较存在不同情况下，确定当前不同的检查区数据所对应的数据分块或校验分块发生错误，并对所述第一条带上发生错误的数据分块进行修复重构。

13.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器相连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至11中任一项所述的磁盘条带的巡检方法。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至11中任一项所述的磁盘条带的巡检方法。

15.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至11中任意一项所述的磁盘条带的巡检方法。