[发明专利]一种云存储环境存储资源组织实现方法和架构

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机存储领域中的存储资源的组织架构与实现，具体涉及云存储环境中存储资源组织架构与实现。

技术背景

云存储技术是一种新的基于网络的IT服务增值、使用和交付模式,是数据共享与服务共享的结合。云存储要对EP级数据进行存储与管理，数据如何在存储磁盘中组织是一个首先要解决的问题，同时主机端的数量也呈现级数级增长，不同的主机端对I/O处理需求在响应时间、传输带宽、传输粒度等方面迥然不同，同时，云存储系统的各个节点需要实现数据的统一存储和管理。目前，云存储系统主要采用结构上分布逻辑上统一的体系结构，这种逻辑统一而物理上分布的特点给云存储系统扩展性，性能优化带来许多挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有云存储环境的应用特点与技术要求，提供一种深度优化、提高云存储环境下数据存储效率与性能，同时能极度聚合各存储节点带宽，并且具有非常好的扩展性的磁盘资源组织架构与方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种云存储环境存储资源组织实现方法，通过内部高速互联网络把每个存储控制器节点相互联接，将各存储节点的存储资源统一编址，并建立逻辑磁盘与物理磁盘的映射关系。

所述方法流程如下：

所有存储控制器初始化完成后，控制器的磁盘管理功能会对本地磁盘资源进行映射；

映射完成之后，再对整个磁盘资源进行统一编址，使每个控制器都能管理存储系统中的所有存储资源；

当云存储客户端提交创建一块网络磁盘时，存储控制器接收到创建新逻辑磁盘的请求，控制器通过物理—虚拟磁盘映射，使新创建的逻辑磁盘均匀分布在整个统一编址的存储资源；

当接收到云客户机写请求时，控制器根据逻辑磁盘与物理磁盘的映射关系，分别在不同的控制器上写入相应的数据块，控制器负责把要写入的数据进行IO拆分；

当接收到云客户端的读请求时，根据逻辑磁盘与物理磁盘的映射关系，分别从相应的控制器中读出相应的数据块，控制器负责把的所读出的数据IO合并并响应云客户端的请求；

当控制器要进行扩展时，控制器对新增控制器中的磁盘资源进行映射，加入到原来统一编址的存储池中，并修改物理磁盘与逻辑磁盘的映射关系。

一种云存储环境存储资源组织架构，该组织架构主要包括：存储控制器、高速互联网络、后端磁盘资源，其中：

存储控制器提供协议支持与磁盘管理，并提供一个前端卡和一个后端卡，其中前端卡与高速互联网络相连，后端卡与后端磁盘资源进行相连，存储控制器里运行存储专用系统，对各存储节点存储资源进行映射并进行统一编址，在对全局存储资源进行统一编址后，进行物理存储空间到逻辑存储空间映射，使云客户主机创建的每个存储资源均匀分布在存储节点上，这种从物理到逻辑存储空间的映射对云客户主机是透明的；

高速互联网络提供低延时、高带宽的网络连接，并具有良好地网络兼容性，高带宽与低延时使控制器访问远程磁盘与访问本地磁盘速度只有微小差别；远程磁盘，是其它存储控制器节点通过高速网络映射过来的磁盘，对本地存储控制器都是物理磁盘；

后端磁盘资源为存储系统提供最终物理存储介质，通过后端卡连接存储控制器，它可以是一块磁盘，或者一块磁盘中的多个分区，或者是一个磁盘阵列，或者是卷组中的逻辑卷。

所述存储控制器，具有非常强的扩展性。当控制器要进行扩展时，控制器对新增控制器中的磁盘资源进行映射，加入到原来统一编址的存储池中，并修改物理磁盘与逻辑磁盘的映射关系。

所述的物理存储空间到逻辑存储空间映射，包括存储控制器对本地磁盘资源进行网络映射，同时对远程磁盘资源也进行相应的网络映射，通过这种映射，系统中每个节点上都有本地盘与远程盘，由于网络映射中的网络为超高速网络（在局域网范畴，一般称多达1Gb／s(每秒1000兆比特，1G＝1000M)以上带宽的光纤网络为超高速网络。在核心骨干网，一级称2．5Gh／s以上的光纤网络为超高速网络），控制器在访问本地盘与远程盘在速度上几乎没有区别，而且，网络映射可以保证不会改变物理磁盘对于控制器的视图，也就是说，通过这种网络映射，远程盘与本地盘对本地控制器来说，并无异样。通过对等网络映射，每个控制器都可以管理来自本地与远程的磁盘资源。如图2所示。

所述网络映射，特指一一映射，每个远程磁盘对应一个物理磁盘，并且映射不会改变任何原先本地磁盘的属性。

所述存储控制器，对本地磁盘资源与远程磁盘资源进行统一编址与管理，组成一个大的存储资源池，共同组成一个全局的块级存储空间，并对这个存储资源按一定数据块大小进行条带化。