[发明专利]一种缓存镜像系统无写回的镜像和直写切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信信息技术领域，具体的说是一种缓存镜像系统无写回的镜像和直写切换方法。

背景技术

缓存镜像技术是针对于存储处理出现故障时可能产生的缓存中的数据丢失而制定的解决方案，它将缓存数据同时保存在两个控制器上，系统工作时会自动对端控制器进行备份，是双控制器存储系统中常用的缓存保护技术，其基本原理就是在每个控制器上建立缓存镜像，保证双控制器间的缓存一致性。

在支持缓存镜像的存储系统中，读写模式除了传统的写回（WRITE_BACK）和直写（WRITE_THROUGH）外，还需增加写镜像（WRITE_MIRROR）模式，以支持缓存镜像的建立。

在双控制器的存储系统中，通过缓存镜像机制，建立数据备份，既保证数据的可靠性，有可以获得和写回相差无几的性能。在单控制器宕机时，可以通过直写模式保证数据的可靠性。那么，不可靠的写回方式就不是那么必要了。

但是，在实际的存储系统中，写策略的相互转换时，直接进行写镜像和写回的切换时，由于直写的效率较低，缓存中积累大量的数据不能刷新到磁盘，可能会造成写超时，从而导致掉盘。

本发明的目的就是提供一种无写回的镜像和直写切换方法，通过在写镜像和直写的切换中增加部分处理，解决可能导致的掉盘问题，从而可以实现无写回模式的支持缓存镜像的双控制器存储系统。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种缓存镜像系统无写回的镜像和直写切换方法。

本发明的技术方案是按以下方式实现的，该一种缓存镜像系统无写回的镜像和直写切换方法，其具体过程为：

一、设置双控制器存储系统，该双控制器存储系统包括至少两个控制器，该控制器支持缓存镜像，支持写镜像和直写模式，不支持写回模式，支持写镜像和直写模式的切换，在进行一次读写的时候，其中一个指定为主控，另一个为非主控，任一控制器收到写请求后，都会将数据写入本地缓存并向对端转发，促使对端进行写镜像备份，备份完成后，通过主控制器将写请求的内容同步到磁盘上；

二、将双控制器置于写镜像模式下，当一台控制器宕机时，从另一台控制器上取得备份数据，保证了数据的可靠性；

三、当只剩一台控制器时，存活的控制器进行写镜像模式和直写模式的转换：设置一个标志位，在该标志位作用时间内，进行写模式的转换，当缓存中的数据全部刷写到磁盘后，该标志位清空，执行正常的直写策略的读写。

所述指定为主控的控制器执行对物理存储设备读写的动作，非主控的控制器执行缓存的镜像功能。

所述直写模式指写请求下发的数据写入缓存的同时直接同步到磁盘；写镜像模式是缓存镜像机制特有的读写策略，直写请求下发的数据分别在两台控制器上进行镜像备份，然后返回。

所述步骤一中缓存镜像系统主控和非主控的收到写请求的详细处理动作为：

1）主控制器收到写请求时，首先将数据内容转发给非主控，非主控成功后，再备份内容到本地缓存，然后返回；

2）非主控制器收到写请求时，首先将数据备份到本地，本地备份成功后，将数据转发到主控，主控备份成功，返回；

3）主控制器的刷写线程不断将本地缓存中的数据刷写到磁盘；

4）数据同步到磁盘后，刷写线程会释放该部分数据占用的内存，同时通知非主控释放这部分内存。

所述步骤三的详细过程为：

1）双控制器中有一个控制器宕机，另一台执行镜像写转化为直写的动作；

2）缓存模块中设置对应的标志位；

3）直写模式下写请求对应的处理流程中，检测到标志位置位，睡眠一定时间；

4）睡眠一定时间后，写请求返回；

5）直写模式检测标志位是否置位；

6）若标志位置位，睡眠一定时间，返回；

7）若标志位没有置位，等待缓存中的所有数据同步到磁盘后返回；

所述步骤3）及步骤6）中对应线程睡眠的时间值不超过写超时时间。

所述步骤三中的标志位清空是由刷写动作操作的：刷写模块将缓存中的所有数据同步到磁盘后，会清除标志位，标志位清除后，直写策略又修改为等待缓存中的数据全部同步到磁盘才返回。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：

本发明的一种缓存镜像系统无写回的镜像和直写切换方法适用于双控制器节点使用缓存镜像机制的存储系统，可以通过写镜像和直写策略的切换，摒弃写回方式的，而不会导致掉盘，从而保证存储系统的可靠性，保证数据的可靠性，安全性好，实用性强，易于推广。