基于虛擬存儲的智能網絡存儲設備的系統技術方案

一種基于虛擬存儲的智能網絡存儲設備的系統，包括：智能虛擬路由裝置，用于支持虛擬資源到網絡存儲設備的映射和多個網絡存儲設備之間的負載平衡；全局資源管理裝置，用于在多個網絡存儲設備存儲資源。的統一分配和管理；網絡存儲設備，用于存儲海量的物理存儲資源和計算資源。本發明專利技術通過網絡存儲設備內部和之間的負載平衡可以發揮出所有設備綜合的服務性能，虛擬存儲提高了存儲設備和資源的利用效率和可管理性，全局的資源管理保證了存儲容量的可擴展性和Ｉ／Ｏ性能的可擴展性。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及信息
，特別涉及一種基于虛擬存儲的智能海量網絡存儲設備的系統。如附圖說明圖1所示，MAGNITUDE的虛擬存儲結構是將存儲設備中的多個物理磁盤組織成多個虛擬磁盤提供給用戶使用。每個虛擬磁盤可以包含多個物理磁盤的部分或全部存儲空間，并可以定義成不同的類型，如RAID0，RAID0+1等。用戶可以定義虛擬磁盤的容量和類型并象使用物理磁盤一樣使用虛擬磁盤，而不必關心具體的物理存儲結構。用戶可以方便的擴展虛擬磁盤的容量且不必關心存儲的內容。MAGNITUDE虛擬存儲結構最大的優點是為用戶提供了易于理解的方便的管理存儲系統的接口。但是，由于其虛擬磁盤存儲與物理存儲是一一對應的(物理存儲的分配和配置是在虛擬磁盤定義時完成的)，因此不可避免存在以下問題1當一個虛擬磁盤寫滿，其它虛擬磁盤使用很少而系統沒有可用物理資源時，空閑存儲資源沒有被有效的利用。2由于網絡設備對外的接口是虛擬磁盤，用戶對某個虛擬磁盤的訪問將被綁定在此虛擬磁盤所映射的物理存儲，當其負載過重時，無法把負載轉移到其他的虛擬磁盤。這是存儲設備內部的負載平衡問題。3這種結構沒有涉及到多個存儲設備資源共享和負載平衡的問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種基于虛擬存儲的智能網絡存儲設備的系統，解決現有系統存在物理存儲資源使用效率低和多個存儲設備之間資源共享與負載平衡的問題。為實現上述目的，基于虛擬存儲的智能網絡存儲設備的系統，包括智能虛擬路由裝置，用于支持虛擬資源到網絡存儲設備的映射和多個網絡存儲設備之間的負載平衡；全局資源管理裝置，用于在多個網絡存儲設備存儲資源的統一分配和管理；網絡存儲設備，用于存儲海量的物理存儲資源和計算資源。本專利技術通過網絡存儲設備內部和之間的負載平衡可以發揮出所有設備綜合的服務性能，虛擬存儲提高了存儲設備和資源的利用效率和可管理性，全局的資源管理保證了存儲容量的可擴展性和I/O性能的可擴展性。圖2是本專利技術的邏輯結構圖。在系統中，智能虛擬路由負責將外部數據請求轉發到相應的的網絡存儲設備。智能虛擬路由中有虛擬資源映射表(如表1)，描述了虛擬資源與網絡設備的映射關系。通過查詢這張表，智能虛擬路由可以定位外部請求數據(通過虛擬資源表示)所在的網絡設備，從而完成轉發功能。當資源映射關系變化時(增加、減少或改變)，全局資源管理通過存儲路由更新協議更新智能虛擬路由的虛擬資源映射表，從而保證映射的正確性和完備性。智能虛擬路由的另一個任務是和存儲設備一起完成存儲設備之間的資源和負載平衡。智能虛擬路由中有一張資源和負載表(如表2)，描述了網絡設備物理資源和負載的情況。當外部請求資源時，智能虛擬路由查詢這張表，根據存儲設備的資源和負載情況，將資源請求發到相應的存儲設備。從而完成對資源使用的平衡和負載的平衡。存儲設備負責將自己的資源和負載情況反映在資源和負載表中，可以通過關掉和打開資源和負載表中的表項，如表2中設備1的2個表項被關閉，在資源分配時會更多的向設備2請求。這樣，通過存儲設備和智能虛擬路由的配合，可以靈活有效的完成對資源和負載的平衡，保證系統所有設備發揮綜合的總體服務性能。存儲系統中，所有的存儲設備使用統一的虛擬存儲空間，虛擬存儲空間的分配由全局資源管理完成。當某個網絡存儲設備需要新的虛擬存儲資源，它向全局資源管理請求。根據資源分配的情況，全局資源管理為其分配新的虛擬存儲空閑資源，并更新虛擬智能路由。虛擬存儲空間的分配和回收是動態完成的，即需要時分配，不用時釋放，從而保證虛擬存儲空間使用的有效性。網絡存儲設備將物理資源組織成資源組的形式向外部提供存儲服務。資源組是具有相同屬性的虛擬資源的集合，是對資源的一個完全劃分。屬性包括物理屬性和用戶屬性。物理屬性反映了物理介質的物理特性，用戶屬性反映用戶相關特性。資源組可以跨多個網絡存儲設備。整個系統向用戶提供單一的虛擬磁盤接口和多個具有不同屬性的資源組，如RAID0資源組，RAID5資源組等。資源組為用戶提供了多種選擇和使用空間的靈活性，用戶可以根據自己的需求對資源組進行組織并在其上搭建自己的資源管理子系統。資源組為用戶提供了一個資源使用的通用平臺。用戶通過資源組來使用資源。當用戶需要資源時，用戶向系統申請空閑資源。根據用戶的需求和資源的使用情況，系統在相應的資源組內分配虛擬資源并為其配置相應的物理資源(虛擬資源與物理資源的映射也可以在外部訪問發生時完成，這樣可以提高資源使用效率，但會降低系統服務性能)，然后將虛擬資源返回給用戶。當用戶資源過剩時，用戶將空閑資源釋放給系統，以便其它用戶使用。當資源組內的虛擬資源不能滿足分配要求時，網絡存儲設備向全局資源管理申請新的虛擬資源。兩級的遞進式資源分配、使用和釋放(回收)使得系統具有很好的可擴展性和靈活性。系統給用戶分配資源時，考慮了用戶資源的使用情況以及物理資源的使用情況，當用戶資源的申請頻繁且消耗快時，為該用戶分配的資源將逐漸增加。而且每次資源分配的資源數量相比磁盤容量小，這種少量多次并根據用戶情況配給的分配策略使得系統可以充分利用物理資源，避免了大量的物理資源被少量用戶占用的情況。本專利技術通過系統中的負載平衡策略提供很好的并行訪問性能。當某個資源組的負載過重時，首先這個資源組所在的存儲設備將在智能虛擬路由的資源和負載表中關掉這個資源組的部分或全部資源請求路由(資源訪問仍然正常工作)。這時，對此資源組的資源請求將轉移到其他的資源組，從而將負載轉移到其他的資源組。當此資源組負載下降到一定程度時，它會在智能虛擬路由的資源和負載表中打開自己部分或全部的資源請求路由，從而可以向外部提供資源服務。存儲設備中的負載平衡可以發生在一個存儲設備內的物理介質之間和多個存儲設備之間。對于一個負載過重的資源組，如果該資源組所在的存儲設備負載不重，這個資源組會將它的負載轉移到本存儲設備的其他物理介質上，盡可能提供并行的訪問服務；若此存儲設備負載也很重，則將資源組的負載轉移到負載較輕的其他存儲設備上。此時資源組可能跨多個存儲設備。可見，通過系統內的負載平衡策略可以很好的在存儲設備內部和之間調節負載，從而得到很好的解決資源共享和訪問性能的問題。本專利技術具有很好的可管理性，用戶見到的是簡單的標準的磁盤接口，可以選擇使用或不使用資源組。用戶只需簡單的配置網絡存儲設備，無需管理磁盤空間的劃分，空間的擴展，資源的映射等。 表1虛擬資源映射表 表2資源負載表權利要求1.一種基于虛擬存儲的智能海量網絡存儲設備系統，包括智能虛擬路由裝置，用于支持虛擬資源到網絡存儲設備的映射和多個網絡存儲設備之間的負載平衡；全局資源管理裝置，用于在多個網絡存儲設備存儲資源的統一分配和管理；網絡存儲設備，用于存儲海量的物理存儲資源和計算資源。2.按權利要求1所述的系統，其特征在于所述的智能虛擬路由裝置中包括資源和負載表。3.按權利要求1所述的系統，其特征在于所述的網絡存儲設備包括物理磁盤和資源組。4.按權利要求3所述的系統，其特征在于所述的資源組是相同屬性的虛擬資源的集合。5.按權利要求1所述的系統，其特征在于還包括整個系統向用戶提供單一的虛擬磁盤接口和多個具有相同屬性的資源組。全文摘要一種基于虛擬存儲的智能網絡存儲設備的系統，包括智能虛擬路由裝置，用于支持虛擬資源到本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于虛擬存儲的智能海量網絡存儲設備系統，包括： 智能虛擬路由裝置，用于支持虛擬資源到網絡存儲設備的映射和多個網絡存儲設備之間的負載平衡； 全局資源管理裝置，用于在多個網絡存儲設備存儲資源的統一分配和管理； 網絡存儲設備，用于存儲海量的物理存儲資源和計算資源。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：許魯，張建剛，韓曉明，范中磊，張瑾，
申請(專利權)人：中國科學院計算技術研究所，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]