[发明专利]一种多协议存储系统设计方法

摘要

本发明提供一种多控存储系统设计方法，在多控存储系统中，控制器的故障判断依靠基于以太网的heartbeat心跳检测和基于Infiniband连接的消息传递检测，在N个控制器的多控存储系统中，每个控制器要和其他N‑1个控制器建立heartbeat和Infiniband连接,其中，Infiniband连接还用于镜像数据的传输和MPIO多路径数据的传输,在多控存储系统中设置多协议支持模块，利用统一的管理配置接口对Lun及主机组进行管理,用户可通过以太网交换机连入任何一个控制器对系统进行管理，控制器软件负责向用户提供一个统一的管理视图，应用客户端通过以太网络、FC网络及IB网络连接到高端磁盘阵列，对导出的LUN进行数据读写访问，实现多控存储系统的设计。

主权项

一种多协议存储系统设计方法, 其特征在于在多协议存储系统中，控制器的故障判断依靠基于以太网的heartbeat心跳检测和基于Infiniband连接的消息传递检测，在N个控制器的多协议存储系统中，每个控制器要和其他N‑1个控制器建立heartbeat和Infiniband连接,其中，Infiniband连接还用于镜像数据的传输和MPIO多路径数据的传输, 在多协议存储系统中设置多协议支持模块，利用统一的管理配置接口对Lun及主机组进行管理,用户可通过以太网交换机连入任何一个控制器对系统进行管理，控制器软件负责向用户提供一个统一的管理视图，应用客户端通过以太网络、FC网络及IB 网络连接到高端磁盘阵列，对导出的LUN进行数据读写访问，实现多协议存储系统的设计，设计步骤如下：（1）系统硬件设计多协议存储系统设计由多个控制器组成，控制器间通过 IB 网络相互连接，作为数据镜像与 MPIO连接通路，每个控制器分别包括一个前端卡与一个后端卡，前端卡是万兆以太网卡、 FC卡或者 IB 卡，用于连接前端主机，后端卡为SAS卡连接SAS交换机，SAS交换机连接后端的JBOD，同时为了提高JBOD的可靠性，每个JBOD有两个端口连接到SAS交换机，支持SSD、SAS和 SATA类型的磁盘；（2）系统软件设计多协议存储系统的软件设计分为：控制器OS、多协议支持模块、缓存管理模块、卷管理模块、控制器管理模块几个部分；数据流主要流经多协议支持模块、缓存管理模块和卷管理模块，用户的数据请求将依次由各模块进行处理：多协议支持模块用来对iSCSI协议、FCP协议、SRP协议及iSer协议进行解析，分离出具体的数据请求，并提交给缓存管理模块，它还负责对底层LUN及主机组进行管理，向用户提供统一的存储资源视图；缓存管理模块用来加速顺序读访问以及随机写访问，在控制器间进行数据镜像，并向控制器管理模块提供数据刷新接口，保证在控制器失效的情况下数据不会丢失，同时在控制器间进行数据的MPIO；卷管理模块负责识别底层磁盘，在之上建立RAID组，进一步组织成逻辑卷，并提供逻辑卷的快照功能；（3）系统控制流程该系统是为了提供高可靠的数据存储服务，在硬件设计中采用SAS交换机后，实现了多个服务器的资源共享，这样，数据的访问路径就有多条，在设计中，为了保持数据的一致性，同一个磁盘阵列RAID只允许一个控制器访问，当这个控制器出现故障时，必须有另外一个控制器接管它的存储资源并持续对外提供服务，所以接管的控制器必须有被接管的控制器的缓存备份，其中：（a）服务启动流程1）系统启动，加载各个模块；2）每个控制器同其他的控制器建立heartbeat心跳检测连接,用于对故障控制器的检测；3）每个控制器同其他的控制器建立ib连接,用于备份缓存的传输和MPIO访问数据时的传输；4）选定缓存的备份端：第0号控制器选择第1号控制器作为缓存的备份端，第1号控制器选择第2号控制器作为缓存的备份端，以此第n‑1号控制器选择第n号控制器作为缓存的备份端，第n号控制器选择第0号控制器作为缓存备份端，这样就形成了一个环形链的备份结构；5）建立RAID，VG，Lv；6）将建立好的Lv添加到多协议支持模块的主机组中；7）将客户端添加到多协议支持模块的主机组中；8）启动服务；（b）服务接管流程1）heartbeat心跳检测到故障；2）阻塞出现故障控制器的资源的所有MPIO访问；3）如果本控制器备份了故障控制器的缓存，则进行第4）步，否则进行第6）步；4）在本控制器上建立故障控制器所属的存储资源，并刷写缓存；5）如果本控制器的缓存没有了备份端，则往后遍历寻找与本控制器号最相近的在线控制器作为其缓存的备份端；6）更新配置文件；7）解开2）中阻塞的资源；（c）服务回切流程1）收到上层的回切命令；2）阻塞要回切的资源的所有访问；3）如果本控制器接管了要回切的控制器所属的存储资源，刷写缓存，然后释放这些存储资源；4）在要回切的控制器上建立所属的存储资源；5）新回切的控制器n像插入链表一样，插入到控制器n‑1和控制器n+1之间，重新建立缓存备份关系；6）更新配置文件；7）解开2）中阻塞的资源。