[发明专利]嵌入式虚拟磁带库并行存储系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机存储技术领域，尤其涉及嵌入式虚拟磁带库并行存储系统。

背景技术

随着基于磁盘的技术越来越成熟，价格不断降低，越来越多的厂商推出虚拟磁带库(VTL)，然而，市场上目前的绝大多数VTL产品的控制器都是基于单台PC服务器的硬件体系，即使采用具有高可扩展性的PC服务器，其扩展能力依然有限，而集成在VTL控制器上的诸多必要的功能，如：逻辑卷管理、数据压缩、重复数据删除、自动校验、加密等等，也使单服务器的CPU不堪重负。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是引入一种多VTL引擎，使数据传输、处理分散实现，解决虚拟磁带库VTL性能局限的技术方案，系统设计主要分为硬件部分和软件部分，硬件部分包括：智能扩展引擎组、核心交换系统和存储单元。在所述硬件部分上运行核心虚拟带库管理软件，实现虚拟磁带库系统的并行存储功能。其中：

所述智能扩展引擎(Intelligent Scalable Engine，ISE)组，控制器主板均采用嵌入式系统开发，总体结构精简、高效。控制器可由多台引擎组成，而不限于一台。当然，用户也可以先果用只有一台引擎的虚拟磁带库VTL，以后也可按需增加引擎。所述虚拟磁带库VTL的多引擎配置中，可任选一台作为主控引擎，主控引擎负责监控和协调各个引擎工作。虚拟机械手由主控引擎生成，而虚拟驱动器和磁带槽可按实际需要配置、分布在各个引擎上。对主机或应用而言，仍然可以像使用一台普通磁带库那样使用多引擎的虚拟带库。

所述核心交换系统，主要是分IP网络和SAN网络两个部分。其中：IP网络部分负责内部管理指令的分发、各个部分工作状态监控。SAN网络部分是各引擎I/O数据的后端通道，采用4Gb/s光纤链路实现存储数据的高速传输。

所述存储单元，由一个到多个完全基于SAN拓扑结构进行连接的磁盘存储单元构成。虚拟磁带库VTL兼容FC、SATA、SAS等各种磁盘构成的磁盘阵列和JBOD，满足多种存储需求，优化投资保护。

软件部分包括各第一主机上分别运行的备份软件和server程序，通过核心交换系统(IP/FC)与智能扩展引擎组进行数据传输，并行智能扩展引擎组中由一台作第二主机，其它为从机，对第二主机进行配置可以实现驱动器的分配，其功能主要由自己开发的vtl_cluster应用程序实现，第二主机上的vtl_cluster遁过读取配置信息，通过控制信息交换系统。

交换控制信息，并根据从机ip地址与驱动器号的对应关系控制各个从机上的vtl_cluster进行动态创建驱动器，智能扩展引擎组部份的各个智能扩展引擎创建好了不同的驱动器，第一主机上的server程序也为各个备份软件(例如agent)发配相应的驱动器，使得进行备份任务时，根据驱动器的对应关系，使用相应的智能扩展引擎为其服务，多个第一主机就能达到真正意义上的并行存储。所述嵌入式虚拟磁带库并行存储系统采用并行控制器智能扩展引擎结构，多智能扩展引擎并行工作仿真一台磁带库的工作状态。控制器各个智能扩展引擎硬件结构相同，均基于采用专门设计的主板，主板上集成了专门设计的控制芯片和虚拟磁带库软件。并行智能扩展引擎可扩展至32个，每个智能扩展引擎可配置2个光纤主机通道和6个后端光纤存储通道，光纤通道自适应2Gb/sec和4Gb/sec的传输速率。

在系统设计上，各引擎之间采用不中断应用，最大程度上屏蔽了单点故障，同时所有的关键部件（如电源、风扇）采用ARM处理器和嵌入式操作系统，其上运行专用虚拟软件仿真磁带库设备，替代机械磁带库的半电路半机械的方式，指定某个智能扩展引擎作为主控智能扩展引擎，其它智能扩展引擎作为扩展智能扩展引擎。所有的I/O申请都首先由主控智能扩展引擎处理，然后再引导I/O数据流到指定的智能扩展引擎的虚拟磁带驱动器和虚拟磁带，扩展智能扩展引擎的状态被实时更新到主控智能扩展引擎，以便主控引擎集中管理和监控整个虚拟磁带库VTL系统。如果不同的智能扩展引擎共用同一后端光纤磁盘阵列存储设备，那么一台智能扩展引擎上的虚拟驱动器读写属于另外智能扩展引擎上的虚拟磁带时，数据则通过光纤通道传输；如果一台智能扩展引擎和另外智能扩展引擎的后端存储设备没有直接数据通道，那么交叉存储的数据需要通过智能扩展引擎之间的IP网络通道传输。控制智能扩展引擎支持从l到32台的工作模式，各个智能扩展引擎之间相互组成集群，单一智能扩展引擎故障，仅仅会造成系统性能临时下降，用冗余机制，实现高可靠性；多智能扩展引擎并行工作使VTL的I/O性能和存储容量最大化。

附图说明