一種多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像方法及系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像方法及系統(tǒng)，涉及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，該方法包括建立鏡像對(duì)步驟，初始化控制器，控制器包括本地緩存區(qū)與鏡像緩存區(qū)，源控制器的本地緩存區(qū)與鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)建立鏡像對(duì)；寫(xiě)入數(shù)據(jù)步驟，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入操作時(shí)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到本地緩存區(qū)，同時(shí)將數(shù)據(jù)同步到與本地緩存區(qū)建立鏡像對(duì)的鏡像緩存區(qū)中；讀取數(shù)據(jù)步驟，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取操作時(shí)，從本地緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)能夠提高磁盤(pán)陣列的存儲(chǔ)效率，且數(shù)據(jù)更加安全。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)
，特別涉及一種多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
磁盤(pán)陣列(RAID,RedundantArray of Inexpensive Disk,獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列，簡(jiǎn)稱(chēng)磁盤(pán)陣列)是1987年由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校提出計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)，該技術(shù)可通過(guò)將許多小容量磁盤(pán)，采用不同級(jí)別的冗余算法以實(shí)現(xiàn)更高的可靠性及讀寫(xiě)性能。磁盤(pán)陣列可劃分為JB0D、雙控制器、多控制器三種，如今JBOD已基本不見(jiàn)蹤跡，取而代之的是單控制器架構(gòu)，單控制器架構(gòu)就是通過(guò)將服務(wù)器與JBOD相結(jié)合，整體作為一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)提供存儲(chǔ)服務(wù)。多控磁盤(pán)陣列技術(shù)是提高磁盤(pán)陣列可靠性最為有效的手段之一，為保證各磁盤(pán)陣列控制器中緩存數(shù)據(jù)的一致性，需要將各控制器中的緩存之間建立鏡像關(guān)系，將控制器上產(chǎn)生的緩存數(shù)據(jù)同步鏡像到互為備份的其它控制器上，在緩存鏡像模型中，所有陣列控制器處于同等地位，即其中任何控制器對(duì)緩存的更改都會(huì)同步更新到其它控制器上。當(dāng)前技術(shù)在實(shí)現(xiàn)多控磁盤(pán)陣列方面，由于控制器之間數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問(wèn)，很難同時(shí)保證高效的1并發(fā)處理和控制器數(shù)據(jù)高可靠性之間的統(tǒng)一。本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)設(shè)計(jì)的緩存鏡像方法及系統(tǒng)，可有效保證各控制器緩存數(shù)據(jù)一致性，從而提供高效的并發(fā)1訪問(wèn)速度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)提出了一種多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像方法及系統(tǒng)，目的在于多控磁盤(pán)陣列中解決緩存數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題，為滿足平臺(tái)一致性的要求，選擇在SCST (SmalI ComputerSystem interface Target,小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口目標(biāo)器，簡(jiǎn)稱(chēng)SCST,用于提供統(tǒng)一的內(nèi)核與存儲(chǔ)后端連接接口子系統(tǒng))設(shè)備驅(qū)動(dòng)中間層加入緩存鏡像模塊，緩存數(shù)據(jù)通過(guò)IBdnfiniBand,無(wú)限帶寬，簡(jiǎn)稱(chēng)IB，是一種新的I/O體系結(jié)構(gòu)，它將I/O系統(tǒng)與復(fù)雜的CPU/Mem分開(kāi)，采用基于通道的高速串行鏈路和可擴(kuò)展的光纖交換網(wǎng)絡(luò)替代共享總線結(jié)構(gòu)，最高理論帶寬可達(dá)到120Gb/s，提供了高帶寬、低延遲、可擴(kuò)展的I/O互連，可來(lái)完成多個(gè)控制設(shè)備之間的緩沖通信，完成多個(gè)控制器之間緩存的高速同步)通道與鏡像緩存進(jìn)行高速同步，傳輸使用RDMA(Remote Direct Memory Access,全稱(chēng)遠(yuǎn)程直接數(shù)據(jù)存取,可實(shí)現(xiàn)緩存鏡像數(shù)據(jù)的零拷貝，從而避免實(shí)時(shí)鏡像對(duì)鏡像端控制器性能造成的不利影響)協(xié)議以減少數(shù)據(jù)拷貝次數(shù)，降低對(duì)系統(tǒng)性能的影響。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專(zhuān)利技術(shù)提出一種多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像方法，包括:建立鏡像對(duì)步驟，初始化控制器，控制器包括本地緩存區(qū)與鏡像緩存區(qū)，源控制器的本地緩存區(qū)與鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)建立鏡像對(duì)；寫(xiě)入數(shù)據(jù)步驟，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入操作時(shí)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到本地緩存區(qū)，同時(shí)將數(shù)據(jù)同步到與本地緩存區(qū)建立鏡像對(duì)的鏡像緩存區(qū)中；讀取數(shù)據(jù)步驟，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取操作時(shí)，從本地緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)。所述的多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像方法，所述建立鏡像對(duì)步驟包括:為每個(gè)控制器生成標(biāo)識(shí)ID，獲取所述鏡像控制器的標(biāo)識(shí)ID和鏡像對(duì)狀態(tài)信息；檢查所述鏡像對(duì)狀態(tài)信息，若所述鏡像控制器存在空間鏡像緩存區(qū)，則所述源控制器向所述鏡像控制器申請(qǐng)建立鏡像對(duì)，否則從所有控制器中選擇最先響應(yīng)的控制器，作為鏡像控制器，發(fā)送建立鏡像對(duì)請(qǐng)求；解除最先響應(yīng)的控制器原有的鏡像對(duì)，并與所述源控制器建立鏡像對(duì)。所述的并行多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像方法，所述寫(xiě)入數(shù)據(jù)步驟還包括:更新所述鏡像控制器鏡像緩存區(qū)的鏡像緩存差異位圖；若所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)發(fā)生故障，則將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到共享存儲(chǔ)設(shè)備中。所述的多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像方法，所述讀取數(shù)據(jù)步驟還包括:若未能從所述源控制器的本地緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)，則從所述共享存儲(chǔ)設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)，并更新所述鏡像緩存差異位圖。所述的多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像方法，還包括:故障檢測(cè)處理步驟，所述源控制器向所述鏡像控制器發(fā)送狀態(tài)檢測(cè)命令；若所述源控制器在檢測(cè)超時(shí)窗口內(nèi)獲取所述鏡像控制器的狀態(tài)正常響應(yīng)，則所述鏡像控制器狀態(tài)正常，等待規(guī)定周期后，重新發(fā)送狀態(tài)檢測(cè)命令，否則設(shè)置所述鏡像控制器的狀態(tài)為鏡像丟失，并暫停緩存1操作流程，解除與所述源控制器的鏡像對(duì)，所述源控制器與其他控制器建立鏡像對(duì)；恢復(fù)1操作流程，并將源控制器的狀態(tài)設(shè)置為鏡像正常；將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到共享存儲(chǔ)設(shè)備中，并將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)設(shè)置為空閑狀態(tài)。本專(zhuān)利技術(shù)還提出一種多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像系統(tǒng)，包括:建立鏡像對(duì)模塊，用于初始化控制器，控制器包括本地緩存區(qū)與鏡像緩存區(qū)，源控制器的本地緩存區(qū)與鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)建立鏡像對(duì)；寫(xiě)入數(shù)據(jù)模塊，用于當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入操作時(shí)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到本地緩存區(qū)，同時(shí)將數(shù)據(jù)同步到與本地緩存區(qū)建立鏡像對(duì)的鏡像緩存區(qū)中；讀取數(shù)據(jù)模塊，用于當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取操作時(shí)，從本地緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)。所述的多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像系統(tǒng)，所述建立鏡像對(duì)模塊包括:為每個(gè)控制器生成標(biāo)識(shí)ID，獲取所述鏡像控制器的標(biāo)識(shí)ID和鏡像對(duì)狀態(tài)信息；檢查所述鏡像對(duì)狀態(tài)信息，若所述鏡像控制器存在空間鏡像緩存區(qū)，則所述源控制器向所述鏡像控制器申請(qǐng)建立鏡像對(duì)，否則從所有控制器中選擇最先響應(yīng)的控制器，作為鏡像控制器，發(fā)送建立鏡像對(duì)請(qǐng)求；解除最先響應(yīng)的控制器原有的鏡像對(duì)，并與所述源控制器建立鏡像對(duì)。所述的多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像系統(tǒng)，所述寫(xiě)入數(shù)據(jù)模塊還包括:用于更新所述鏡像控制器鏡像緩存區(qū)的鏡像緩存差異位圖；若所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)發(fā)生故障，則將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到共享存儲(chǔ)設(shè)備中。所述的多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像系統(tǒng)，所述讀取數(shù)據(jù)模塊還包括:用于若未能從所述源控制器的本地緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)，則從所述共享存儲(chǔ)設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)，并更新所述鏡像緩存差異位圖。所述的多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像系統(tǒng)，還包括:故障檢測(cè)處理模塊，用于所述源控制器向所述鏡像控制器發(fā)送狀態(tài)檢測(cè)命令；若所述源控制器在檢測(cè)超時(shí)窗口內(nèi)獲取所述鏡像控制器的狀態(tài)正常響應(yīng)，則所述鏡像控制器狀態(tài)正常，等待規(guī)定周期后，重新發(fā)送狀態(tài)檢測(cè)命令，否則設(shè)置所述鏡像控制器的狀態(tài)為鏡像丟失，并暫停緩存1操作流程，解除與所述源控制器的鏡像對(duì)，所述源控制器與其他控制器建立鏡像對(duì)；恢復(fù)1操作流程，并將源控制器的狀態(tài)設(shè)置為鏡像正常；將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到共享存儲(chǔ)設(shè)備中，并將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)設(shè)置為空閑狀態(tài)。由以上方案可知，本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:通過(guò)在SCST設(shè)備驅(qū)動(dòng)中間層加入緩存鏡像模塊，并在結(jié)合使用RDMA的零拷貝功能實(shí)現(xiàn)多控磁盤(pán)陣列緩存的鏡像實(shí)時(shí)同步，保證多控磁盤(pán)陣列數(shù)據(jù)的高可靠性，同時(shí)提高了多控磁盤(pán)陣列系統(tǒng)并發(fā)1性能。【附圖說(shuō)明】圖1為本專(zhuān)利技術(shù)的流程圖；圖2為本專(zhuān)利技術(shù)的緩存鏡像技術(shù)總體方案圖；圖3為本專(zhuān)利技術(shù)的緩存鏡像關(guān)系圖；圖4為本專(zhuān)利技術(shù)的控制器動(dòng)態(tài)加入前圖；圖5為本專(zhuān)利技術(shù)的控制器動(dòng)態(tài)加入后圖；圖6為本專(zhuān)利技術(shù)的寫(xiě)操作流程圖；[0045當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多控磁盤(pán)陣列緩存鏡像方法，其特征在于，包括：建立鏡像對(duì)步驟，初始化控制器，控制器包括本地緩存區(qū)與鏡像緩存區(qū)，源控制器的本地緩存區(qū)與鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)建立鏡像對(duì)；寫(xiě)入數(shù)據(jù)步驟，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入操作時(shí)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到本地緩存區(qū)，同時(shí)將數(shù)據(jù)同步到與本地緩存區(qū)建立鏡像對(duì)的鏡像緩存區(qū)中；讀取數(shù)據(jù)步驟，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取操作時(shí)，從本地緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王施人，朱正義，陜振，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用研究所，北京航天愛(ài)威電子技術(shù)有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11