[发明专利]一种存储池中的磁盘所有权仲裁方法及节点群集

说明书

技术领域

本申请涉及计算机存储，尤其涉及存储池中的磁盘所有权仲裁。

背景技术

计算机系统及相关技术影响社会的许多方面。的确，计算机系统处理信息的能力已转变了人们生活和工作的方式。现在，计算机系统通常执行在计算机系统出现以前手动执行的许多任务(例如，文字处理、日程安排、帐目管理等)。最近，计算机系统彼此耦合并耦合到其他电子设备以形成计算机系统及其他电子设备可在其上传输电子数据的有线和无线计算机网络。因此，许多计算任务的执行分布在多个不同的计算机系统和/或多个不同的计算环境中。

群集是指多个计算机系统(在本文中被称为节点)的编组。通常，群集利用共享存储来使得在这些节点中的任一节点上执行的应用能够访问相同的数据。共享存储实现群集中从节点到节点的应用的故障转移。例如，如果一节点故障，则正在故障节点上执行的应用可被切换到另一节点上，该应用在该另一节点上继续执行。因为故障转移应用所使用的数据被存储在任一节点均能访问的共享存储上，所以这些应用在切换到另一节点之后能继续执行(例如，访问相同数据)。以此方式，从用户角度，故障转移是基本透明的。

为了实现群集，必须跨各节点维持一致性。例如，即便每个节点均能访问群集配置数据，该配置数据也应当跨各节点保持一致。只要每个节点能与群集中的其他节点通信，一致性便能得以维持。在一些群集中，每个节点存储群集配置数据的一个副本，而群集服务跨各节点同步该数据。

在网络分区发生由此阻止节点通信时，出现了一个问题。图1(现有技术)示出一示例，其中网络分区107已在群集100中发生，阻止了第一节点分区(节点101-102)与第二节点分区(节点103-104)通信。共享存储106对于该群集中的每个节点而言仍能访问；然而，第一分区中的节点不能与第二分区中的节 点通信。当在该群集中发生这种划分时，仅一个分区继续作为群集发挥功能是必要的，以便确保一致性得以维持。

为了确保群集中仅有一个分区继续执行(即，保持对共享存储106的访问权)，该群集服务需要一分区具有法定数量(quorum)。一般而言，具有法定数量意味着该分区包括该群集中的元素的多数(majority)。取决于该群集的配置，元素可包括该群集的节点，还可能包括磁盘(有时被称为见证盘(disk witness))或文件共享。在存在偶数个节点时使用见证盘来防止出现平手的情形(例如，如果在确定多数时仅考虑节点)。

在图1中，第一和第二两个分区具有相同数量的节点。相应地，具有共享存储106的所有权的那个分区将具有法定数量(即，2个节点+1个磁盘)。当节点拥有磁盘时，该节点具有对该磁盘的写访问权。其他节点也能写该磁盘，但是所有者能控制哪些节点能够具有访问权。以此方式，赋予单一节点对谁能访问该磁盘的控制权。在图1中，在发生网络分区107之前，节点101具有对共享存储106的所有权。

一般而言，所有者节点允许对该所有者节点知晓是该群集的成员并且在该所有者节点的分区内(例如，当分区发生时)的节点的访问。因此，当分区发生时，拥有该磁盘的节点负责防止多数节点外的节点访问共享存储。例如，在图1中，作为所有者的节点101将在网络分区107发生之后防止节点103-104访问共享存储106。

磁盘所有者通常是使用被称为持久保留(Persistent Reservation,PR)的一种SCSI协议来确定和管理的。PR是一种防守/挑战机制。在PR中，每个节点具有一个被称为注册密钥的唯一密钥。为了获得磁盘的所有权，节点必须注册其密钥，并随后必须用该密钥获得保留(reservation)。

图2A(现有技术)示出了在PR中使用的两个表格。图2A表示当节点101是该磁盘(共享存储106)的当前所有者时这两个表格的状态。尽管在此示例中示出两个表格，但是可使用单个表格或其他数据结构存储类似信息来实现PR。

为了对磁盘具有写访问权，节点必须注册其注册密钥。节点通过将其密钥添加到注册表格201来注册其密钥。例如，注册表格201示出节点101-104均 已注册了其密钥。相应地，节点101-104具有对共享存储106的写访问权。

一旦注册，节点随后可尝试通过将其密钥添加到保留表格202来保留其密钥。例如，保留表格202显示：节点101已成功保留其密钥，由此使节点101成为该磁盘的所有者。一旦节点保留了其密钥，则该节点可使用其密钥来控制该磁盘。