[发明专利]用来实现共用磁盘阵列管理功能的方法和系统

说明书

对相关申请的相互参考

本申请与1998年9月24日提交的，临时专利申请序列号为60/101742，标题为“用来实现共用磁盘阵列管理功能的方法和系统”的美国临时专利相关，对该临时专利的揭示在此完整引用供参考。

发明领域

本发明通常涉及用来消除数据存储网中及直接服务器附带存储中的瓶颈系统和方法，更具体的说，涉及用来在多磁盘阵列管理功能间完成动态共用冗余组管理的系统和方法。

背景技术

对计算机与数据存储系统间较快通信的需要要求更快，更有效的存储网。近几年，集群技术及存储区域网(SAN)的实现已大大改进存储网性能，例如，在典型存储网中，把N个服务器集群在一起以获得成比例的性能，且在这些服务器与各种RAID(冗余廉价磁盘阵列)存储系统/阵列间加入SAN(例如，基于光纤信道的SAN)。SAN允许任一服务器访问任一存储元件。然而，在该典型存储网中，每个RAID系统有一相关RAID控制器，要访问存储在该RAID系统上的数据必须访问该相关RAID控制器，这会导致系统性能瓶颈，因为只有通过相关RAID控制器才能访问由该RAID控制器管理的存储。而且，如果控制器失效，便不能访问在由该失效控制器管理的RAID系统中维护的信息。

用来提供容错性的一个解决方案包括主从冗余控制器。主控制器进行主控制，只有在主控制器失效的时候从控制器才接替。然而，该解决方案很不有效，因为在主控制器出现失效之前从控制器是不使用的。另一解决方案是使用主从控制器体系结构，但把存储阵列分成冗余组，每个冗余组只由两控制器中的一个控制(每个控制器与其控制的冗余组相较是“主”)。这样，两个控制器同时运行，从而提高系统效率。一旦一个控制器失效，另一控制器承担对效控制器的冗余组的控制，该解决方案还防止“碰撞”，“碰撞”出现在，例如，不止一个控制器想向冗余组写数据。然而，该解决方案也有一些性能缺陷。例如，这样的主从体系结构中的性能受限于主控制器的速度，使得性能不可缩放。

这样，需要提供用来实现系统性能不受限于某控制器速度的对等控制器体系结构解决方案的技术。而且，这样的系统应提供适当的容错性及性能可缩放性。

发明概要

本发明的提供这样一种用于数据存储管理的对等控制器体系结构解决方案。本发明的系统和方法实现一种新颖的，对建立高扩展的磁盘阵列有用的RAID阵列管理功能。特别是，本发明的系统和方法提供共用多(两或更多)阵列管理功能间的冗余组管理。

根据本发明，多阵列管理功能(AMF)与一互连存储媒体上的多冗余组相关。在一实施例中，例如，阵列管理功能与任一存储区域网(SAN)，诸如一基于光纤通信的SAN，上的冗余组有关。多AMF共用冗余组的管理职责，每个冗余组

典型地包括分布在多磁盘上的多资源。AMF为相关主机系统提供对冗余组的并行访问。当主机请求一AMF执行对资源的操作，该AMF与共用对包括将被操作的资源的冗余的控制的其他AMF同步，以获得对该资源的锁定，在执行操作时，该AMF发送与该资源相关的复制数据和状态信息，这样，如果该AMF失效，任一其他AMF能完成该操作以维护数据可靠性及相关性。

如此处所用，术语“阵列管理功能”、“冗余组”和“冗余组管理”的定义同RAID咨询委员会(RAB)的系统存储技术手册(第六版)中所给，在此完全引用其内容供各种用途的参考。

“阵列管理功能(AMF)”一般指业或更多磁盘或磁带阵列提供共同的控制及管理的数据本。AMF把它控制的磁盘或磁带阵列作为一或更多虚拟磁盘或磁带提交给操作环境，AMF典型地在磁盘控制器，智能主机总线适配器中或在主机中执行。当它在磁盘控制器中执行时，AMF常称为固件，一或更多AMF可如具体应用所需地在每个控制器、适配器或主机中执行。

“冗余组”一般指用来提供数据保护的，由AMF组织的P区域集合。对于一冗余组而言，使用单一类型的数据保护。冗余组中的所有用户数据存储容量受存储在该组中的检验数据保护冗余组外的用户数据容量不受该组中的检验数据保护。冗余组典型地包括由许多诸如条，数据块，高速缓存数据，映射表，配置表，状态表等的资源构成的逻辑实体。

“冗余组管理”一般指与一冗余组相关的一AMF的职责，进程及操作。

依照本发明，在各共用冗余组的AMF间动态协调并同步冗余组中检验数据的更新，用相干和锁定/解锁技术使这样的更新便利。典型地作为块、一组块，条或一组条的一个功能进行相干和锁定。用任一诸如MESI的广为人知的或专有的相干协议动态进行锁定，另外，同步维护与冗余组有关的高速缓存和冗余组中含有的数据间的相干性。