[发明专利]一种网络存储系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机存储领域，特别涉及一种网络存储系统。

背景技术

在以数据为中心的信息时代，如何妥善有效地保护数据是存储系统的核心问题之一。人们可以忍受计算机异常宕机、所有应用程序重新启动甚至硬件损坏，但是他们要求信息永远不会丢失。存储系统最重要的任务是不论发生什么故障，都要保证存储的信息不能丢失，并且尽力不间断地提供高质量的数据服务。数据信息的毁坏和丢失不但影响到企业的业务连续性，甚至极大地威胁到一个机构的生存。

为了保证存储在磁盘中的数据的安全性，本领域的技术人员提出了独立冗余磁盘阵列(RAID)技术，该技术将多个磁盘组合成一个磁盘阵列，并在各个磁盘中存储其它磁盘的冗余信息，使得当阵列中的某个磁盘发生故障后，可以根据阵列中其它磁盘所存储的冗余信息恢复故障磁盘上的数据。RAID根据实现原理可分为不同的级别，分别用RAID0-RAID7表示。不同级别的RAID系统的工作模式存在较大的差异。

在网络存储系统中同样可以采用上述的RAID技术，无论是何种RAID级别的网络存储系统，从功能上都可以分为控制管理节点和数据存储节点。在图1中给出了现有的网络存储系统的结构图，从图中可以看出，该系统中的控制管理节点在数据存储节点之前，所述的控制管理节点不仅要将数据从应用服务器转发到相应的数据存储节点，而且要对各个数据存储节点的冗余关系进行管理。这种模式的网络存储系统被称为冗余管理前端集中的网络存储系统。这种网络存储系统的优点是实现和管理简单，数据冗余一致性语义易于保证。但该系统也存在着明显的缺点，包括：

1、控制管理节点在数据存储节点之前，导致IO吞吐率受限于控制管理节点的接口带宽和处理能力；

2、控制管理节点转发数据所造成的转发延迟导致IO响应时间增加，不能充分发挥多个数据存储节点并发通讯和并行存储的能力；

3、在控制管理节点中实现的集中式冗余计算也会导致控制管理节点性能的下降；

4、数据小写更新问题还会增加控制管理节点和数据存储节点间的数据块传输负担。

发明内容

本发明的目的是克服现有的网络存储系统由于冗余管理在前端集中所造成的性能缺陷，从而提供一种在后端实现冗余管理的网络存储系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种网络存储设备，包括应用服务器、数据存储节点，还包括用于管理存储资源的地址映射关系的资源分配管理器，以及用于管理数据存储节点间的数据冗余关系的冗余管理节点；其中，

所述的应用服务器通过对所述资源分配管理器的查询得到资源映射地址，并缓存映射关系，在对所述数据存储节点进行数据读写时，根据映射关系直接访问所述的数据存储节点，而不需要经过所述的资源分配管理器(302)；所述的冗余管理节点分别连接到各个数据存储节点的后端，由所述冗余管理节点实现对所述数据存储节点的冗余管理。

上述技术方案中，所述数据存储节点包括用于存储原始数据的逻辑卷、用于存储冗余数据的校验卷，访问其他节点数据的网络虚拟磁盘，以及用于与所述冗余管理节点进行数据交换的数据收发单元。

上述技术方案中，所述的冗余管理节点包括用于接收来自所述数据存储节点的拷贝数据的数据接收单元，用于缓存数据的缓存单元，以及用于根据所缓存的数据计算相应冗余数据的冗余数据计算单元。

上述技术方案中，所述的缓存单元由磁盘构成。

上述技术方案中，所述的冗余数据计算单元在所述的冗余管理节点空闲时才对由所述磁盘构成的缓存单元中的数据进行冗余计算，并将冗余计算的结果发送到所述的数据存储节点上。

上述技术方案中，所述的数据存储节点将写请求的数据块以RAID1方式拷贝到所述的冗余管理节点的缓存单元中。

上述技术方案中，所述的冗余管理节点采用RAID 4或RAID 5或RAID 6方式计算冗余数据。

上述技术方案中，所述数据存储节点上还包括冗余组的初始化位图表，所述的冗余组的初始化位图表通过对逻辑卷和校验卷做清零操作来完成冗余组同步。

上述技术方案中，所述数据存储节点上还包括数据块更新位图表，所述的数据块更新位图表记录了数据块在所述的冗余管理节点上是否存在数据块的镜像。

上述技术方案中，所述数据存储节点上还包括冗余组的重构位图表，所述的冗余组的重构位图表用于记录哪些数据块已经被重构。

上述技术方案中，所述冗余管理节点还包括缓存数据块索引表，所述的缓存数据块索引表记录了冗余节点的磁盘缓存了哪些数据块和校验块，以及对应的数据块是否进行了冗余计算。