[发明专利]一种基于PCIe非透明桥的双控制器存储高可用子系统

说明书

本发明公开了一种基于PCIe非透明桥的双控制器存储高可用子系统，包括位于所述第一控制器和第二控制器上的异常检测模块、I/O重定向模块、缓存镜像模块和HA逻辑模块。异常检测模块通过所述两条心跳链路感知对端在位状态，还用于检测本端各业务网口的状态，并在两个控制器间传递各自业务网口的状态信息，当检测到业务网口异常或对端在位状态异常时向HA逻辑模块上报异常事件；HA逻辑模块接收异常检测模块上报的异常事件，下达调度指令；I/O重定向模块和缓存镜像模块根据调度指令实现对故障控制器的接管。本发明不仅能保证一个控制器整体宕机时的存储服务连续性，而且能容忍心跳网络、业务网口等部件故障，很好地解决了不同粒度的故障迁移和故障恢复问题。

技术领域

本发明属于双控制器存储系统设计中的高可用子系统技术领域，尤其涉及一种基于PCIe非透明桥的双控制器存储高可用子系统。

背景技术

随着存储阵列技术的发展，存储产品的功能特性日渐增多，I/O性能也得到不断地提高。但是目前双控制器存储阵列的设计与实现虽种类繁多，但都没有实现一套既兼顾功能又兼顾性能的高可用子系统。

在双控制器存储系统的高可用设计中，有三个必不可少的关键组件：能感知异常事件的异常检测模块，能保证I/O业务不中断的网络高可用模块，以及能保证数据一致性的缓存镜像模块。这三个模块相互协作，共同保证存储服务的可靠性和I/O数据的一致性。

PCIe非透明桥(Peripheral Component Interconnect Express Non-transparent Bridge，简称PCIe NTB)提供基于板间PCIe链路的总线带宽，通过HBA或者板载芯片连接多个主机节点，实现节点间高效率的数据通信。目前基于非透明桥的研究和应用，主要有两个方面。一是通过非透明桥门铃机制来完成心跳检测，这种直接基于硬件寄存器的消息传递可以及时且稳定的实现一方故障后，另一主机快速察觉并作出状态转换。二是借助非透明桥的PCIe lane的直接互联实现内部高速数据通信，可以作为多机系统的内部高速I/O通道。

目前已经有人单独地基于PCIe非透明桥来实现冗余心跳链路，或单独基于PCIe非透明桥来实现缓存镜像的工作，但都没有涉及到双控制器存储的高可用设计中的I/O重定向方面的工作，还不能构成双控制器存储高可用子系统的完整方案，亟需进一步进行研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PCIe非透明桥的双控制器存储高可用子系统，选择PCIe非透明桥来作为基础构件，实现业务I/O的重定向，提供高速稳定的存储服务。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种基于PCIe非透明桥的双控制器存储高可用子系统，应用于双控制器存储阵列，所述双控制器存储阵列包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和第二控制器之间通过共享背板上的内部网口建立有第一条心跳链路，所述第一控制器和第二控制器之间还通过PCIe非透明桥模拟的网络接口建立有第二条心跳链路，所述高可用子系统包括位于所述第一控制器和第二控制器上的异常检测模块、I/O重定向模块、缓存镜像模块和HA逻辑模块，其中：

所述异常检测模块，用于通过所述两条心跳链路感知对端在位状态，还用于检测本端各业务网口的状态，并在两个控制器间传递各自业务网口的状态信息，当检测到业务网口异常或对端在位状态异常时向HA逻辑模块上报异常事件；

所述HA逻辑模块，用于接收异常检测模块上报的异常事件，根据异常事件类型及异常检测模块检测到的本端各业务网口的状态及接收到的对端业务网口的状态进行调度，下达调度指令；

所述I/O重定向模块，用于根据HA逻辑模块下达的调度指令，将业务I/O转移到本端可用业务网口上或对端可用业务网口上，当将业务I/O转移到对端可用业务网口上时，将业务I/O通过PCIe非透明桥模拟的网络接口对应的链路转发回本端，以实现I/O重定向；