本發(fā)明屬于存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)也呈現(xiàn)爆炸性的增長(zhǎng)趨勢(shì)?，F(xiàn)在很多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Υ鎯?chǔ)系統(tǒng)的容錯(cuò)性方面有著很高的要求，如金融、軍事、工業(yè)界、航空等。在這些應(yīng)用環(huán)境中，很多因素會(huì)對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的容錯(cuò)性帶來極大的威脅。一旦引起存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)部分甚至整體失效，便會(huì)增加服務(wù)不可用甚至是數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。因此，提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的容錯(cuò)能力是一個(gè)很關(guān)鍵的問題。

常見的存儲(chǔ)系統(tǒng)，例如分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)中，其節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤可分為兩類，一類是管理節(jié)點(diǎn)失效，二是數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)失效。而對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的訪問將不可避免的途經(jīng)管理節(jié)點(diǎn)，加上管理節(jié)點(diǎn)存在單點(diǎn)故障問題，一旦管理節(jié)點(diǎn)失效，整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)極可能陷入癱瘓，無法對(duì)外提供服務(wù)。對(duì)此，已有研究者提出高可用性方案來保證管理節(jié)點(diǎn)的容錯(cuò)能力，降低系統(tǒng)中的可靠性與可用性風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)有的管理節(jié)點(diǎn)的容錯(cuò)技術(shù)主要是以下三種：

第一種，元數(shù)據(jù)備份法。該方法的主要思想是管理節(jié)點(diǎn)將元數(shù)據(jù)信息保存到多個(gè)目錄以達(dá)到容錯(cuò)的目的。通常的做法，選擇一個(gè)本地目錄、一個(gè)遠(yuǎn)程目錄，這兩個(gè)目錄通過NFS進(jìn)行共享。當(dāng)管理節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，啟動(dòng)一個(gè)備用機(jī)器的管理節(jié)點(diǎn)，加載遠(yuǎn)程目錄中的元數(shù)據(jù)信息，提供服務(wù)。

第二種，第二管理節(jié)點(diǎn)法。該方法的目的就是對(duì)文件系統(tǒng)內(nèi)存中的元數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，在固定的一段時(shí)間或者當(dāng)日志文件的大小達(dá)到了設(shè)定的大小時(shí)，就將日志文件記錄的內(nèi)容更新到元數(shù)據(jù)鏡像文件中，從而避免日志文件無限制的增加。

第三種，熱備管理節(jié)點(diǎn)法。該方法提供了一個(gè)熱備管理節(jié)點(diǎn)，它備份主管理節(jié)點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)，隨時(shí)可以頂替主節(jié)點(diǎn)功能。主管理節(jié)點(diǎn)包括響應(yīng)客戶端請(qǐng)求，備份數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)等功能。這兩個(gè)管理節(jié)點(diǎn)的元數(shù)據(jù)會(huì)保持一致，當(dāng)主管理節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障宕機(jī)時(shí)，熱備管理節(jié)點(diǎn)切換狀態(tài)且切換的時(shí)間很短，這就保證了系統(tǒng)可靠性。

上述的第一種和第二種方法是基于管理節(jié)點(diǎn)重啟恢復(fù)服務(wù)的方式，只是減少啟動(dòng)時(shí)間，并沒有做到熱備。上述的第三種方法雖然突破了重啟限制，但其依賴于獨(dú)立的NFS服務(wù)器來保障兩個(gè)管理節(jié)點(diǎn)的元數(shù)據(jù)一致性，并且熱備管理節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的切換需要人工介入。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，在保證存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性并提高系統(tǒng)可用性的同時(shí)，維持雙機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性。該方法在讀寫過程中依據(jù)雙機(jī)數(shù)據(jù)版本號(hào)的不同狀態(tài)來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的一致和不一致情況。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)，所述雙擊存儲(chǔ)系統(tǒng)的管理節(jié)點(diǎn)由第一和第二管理節(jié)點(diǎn)組成，所述第一和第二管理節(jié)點(diǎn)互為鏡像，用于存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)信息以及數(shù)據(jù)塊版本信息，并監(jiān)聽客戶端請(qǐng)求，根據(jù)客戶端請(qǐng)求讀取數(shù)據(jù)提供給客戶端。

優(yōu)選地，所述雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其第一管理節(jié)點(diǎn)，還用于存儲(chǔ)第二管理節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊版本信息。

優(yōu)選地，所述雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其第二管理節(jié)點(diǎn)，還用于存儲(chǔ)第一管理節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊版本信息。

優(yōu)選地，所述雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其還包括用于在本地文件系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的第一和第二數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)；所述第一數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)用于向第一管理節(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)；所述第二數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)用于向第二管理節(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其版本信息包括本地?cái)?shù)據(jù)版本號(hào)和異地?cái)?shù)據(jù)版本號(hào)，所述本地?cái)?shù)據(jù)塊版本號(hào)為第一或第二管理節(jié)點(diǎn)上該數(shù)據(jù)塊本地保存版本的對(duì)應(yīng)編號(hào)；所述異地?cái)?shù)據(jù)塊版本號(hào)為第一或第二管理節(jié)點(diǎn)上該數(shù)據(jù)塊在相對(duì)的外部管理節(jié)點(diǎn)即第二或第一管理節(jié)點(diǎn)上保存版本的對(duì)應(yīng)編號(hào)。

優(yōu)選地，所述雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其本地版本號(hào)可能值為“0”和“-1”，其中“0”表示“本地?cái)?shù)據(jù)塊寫操作成功”，“-1”表示“本地?cái)?shù)據(jù)塊寫操作失敗”；“0”、“-1”和“？”，其中“0”表示“接收到外部管理節(jié)點(diǎn)的寫成功信息”，“-1”表示“接收到外部管理節(jié)點(diǎn)的寫失敗信息”，“？”表示“沒有接收到外部管理節(jié)點(diǎn)的反饋報(bào)告”。

按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種雙機(jī)存儲(chǔ)方法，包括以下步驟：

讀操作：本地管理節(jié)點(diǎn)接收來自客戶端的讀請(qǐng)求，核對(duì)雙方管理節(jié)點(diǎn)的版本狀態(tài)，判斷是否需要數(shù)據(jù)同步。處理讀請(qǐng)求后，根據(jù)讀請(qǐng)求完成請(qǐng)求給客戶端反饋報(bào)告。

寫操作：本地管理節(jié)點(diǎn)接收來自客戶端的寫請(qǐng)求，核對(duì)雙方管理節(jié)點(diǎn)的版本對(duì)狀態(tài)，判斷是否需要數(shù)據(jù)同步。處理寫請(qǐng)求后，給客戶端和外部管理節(jié)點(diǎn)反饋報(bào)告，并根據(jù)寫請(qǐng)求完成情況和外部的反饋報(bào)告完成本地版本對(duì)的更新。

同步：每次數(shù)據(jù)塊的讀寫操作之前都會(huì)核對(duì)雙方管理節(jié)點(diǎn)的版本對(duì)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)需要同步時(shí)，需要等待一次同步的完成后才能執(zhí)行讀寫操作。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提出的一種雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)及方法，相對(duì)與現(xiàn)有的三個(gè)以上管理節(jié)點(diǎn)，本發(fā)明框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不再依靠額外的設(shè)備來維持?jǐn)?shù)據(jù)一致性。雙機(jī)系統(tǒng)中的兩個(gè)管理節(jié)點(diǎn)是完全獨(dú)立的。當(dāng)一個(gè)管理節(jié)點(diǎn)失效時(shí)，另外一個(gè)管理節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)對(duì)外提供有限的讀寫服務(wù)，可避免管理節(jié)點(diǎn)的單點(diǎn)故障問題，保證了存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性，提高了系統(tǒng)的可用性。

2、本發(fā)明提出的一種雙機(jī)系統(tǒng)的管理方法，每次通過比較雙機(jī)數(shù)據(jù)版本號(hào)的狀態(tài)，來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)的一致和不一致情況，從而維持了雙機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的框架圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙機(jī)存儲(chǔ)方法的寫請(qǐng)求的流程圖；其中，圖2a、圖2b和圖2c分別為3中情況寫操作的流程；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙機(jī)存儲(chǔ)方法讀請(qǐng)求下本地管理節(jié)點(diǎn)的操作步驟。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明提供的雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括：

第一和第二管理節(jié)點(diǎn)，所述第一和第二管理節(jié)點(diǎn)互為鏡像，用于存儲(chǔ)元數(shù)據(jù)信息以及數(shù)據(jù)塊版本信息，并監(jiān)聽客戶端請(qǐng)求，根據(jù)客戶端請(qǐng)求讀取數(shù)據(jù)提供給客戶端；

所述第一管理節(jié)點(diǎn)，還用于存儲(chǔ)第二管理節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊版本信息；

所述第二管理節(jié)點(diǎn)，還用于存儲(chǔ)第一管理節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊版本信息；

所述系統(tǒng)，還包括用于在本地文件系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的第一和第二數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)；所述第一數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)用于向第一管理節(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)；所述第二數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)用于向第二管理節(jié)點(diǎn)提供數(shù)據(jù)。

所述數(shù)據(jù)塊版本信息為版本號(hào)，包括本地?cái)?shù)據(jù)塊版本號(hào)和異地?cái)?shù)據(jù)塊版本。所述本地?cái)?shù)據(jù)塊版本號(hào)為第一或第二管理節(jié)點(diǎn)上該數(shù)據(jù)塊本地保存版本的對(duì)應(yīng)編號(hào)；所述異地?cái)?shù)據(jù)塊版本號(hào)為第一或第二管理節(jié)點(diǎn)上該數(shù)據(jù)塊在相對(duì)的外部管理節(jié)點(diǎn)即第二或第一管理節(jié)點(diǎn)上保存版本的對(duì)應(yīng)編號(hào)。具體例如，數(shù)據(jù)塊保存在數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)A/B上的同時(shí)會(huì)在對(duì)應(yīng)的管理節(jié)點(diǎn)A/B上記錄著一對(duì)數(shù)值版本號(hào)，形如(vera，verb)。其中vera為本地?cái)?shù)據(jù)塊版本，表示本地?cái)?shù)據(jù)塊的版本信息，verb為異地?cái)?shù)據(jù)塊版本，表示同一數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的外部管理節(jié)點(diǎn)的版本信息。vera可能出現(xiàn)兩種值：“0”和“-1”，其中“0”表示“本地?cái)?shù)據(jù)塊寫操作成功”，“-1”表示“本地?cái)?shù)據(jù)塊寫操作失敗”；verb可能出現(xiàn)三種值：“0”、“-1”和“？”，其中“0”表示“接收到外部管理節(jié)點(diǎn)的寫成功信息”，“-1”表示“接收到外部管理節(jié)點(diǎn)的寫失敗信息”，“？”表示“沒有接收到外部管理節(jié)點(diǎn)的反饋報(bào)告”。第一管理節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)A中記錄形式為(Avera，Averb)，第二管理節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)B中記錄形式為(Bvera，Bverb)。每個(gè)數(shù)據(jù)塊的版本號(hào)的初始狀態(tài)為(0，0)。

本發(fā)明提供的雙機(jī)存儲(chǔ)方法，包括以下步驟：

讀操作：本地管理節(jié)點(diǎn)接收來自客戶端的讀請(qǐng)求，核對(duì)雙方管理節(jié)點(diǎn)的版本狀態(tài)，判斷是否需要數(shù)據(jù)同步。處理讀請(qǐng)求后，根據(jù)讀請(qǐng)求完成請(qǐng)求給客戶端反饋報(bào)告。

寫操作：本地管理節(jié)點(diǎn)接收來自客戶端的寫請(qǐng)求，核對(duì)雙方管理節(jié)點(diǎn)的版本對(duì)狀態(tài)，判斷是否需要數(shù)據(jù)同步。處理寫請(qǐng)求后，給客戶端和外部管理節(jié)點(diǎn)反饋報(bào)告，并根據(jù)寫請(qǐng)求完成情況和外部的反饋報(bào)告完成本地版本對(duì)的更新。

同步：每次數(shù)據(jù)塊的讀寫操作之前都會(huì)核對(duì)雙方管理節(jié)點(diǎn)的版本對(duì)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)需要同步時(shí)，需要等待一次同步的完成后才能執(zhí)行讀寫操作。

以下為實(shí)施例：

如圖1所示，為本發(fā)明所提供的雙機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的框架圖。第一管理節(jié)點(diǎn)A和第二管理節(jié)點(diǎn)B的地位是完全對(duì)等的，負(fù)責(zé)元數(shù)據(jù)信息以及數(shù)據(jù)塊版本信息進(jìn)行管理和維護(hù)，監(jiān)聽與處理客戶端的請(qǐng)求，管理節(jié)點(diǎn)接收彼此版本信息的反饋并處理。第一管理節(jié)點(diǎn)A和第二管理節(jié)點(diǎn)B分別負(fù)責(zé)管理對(duì)應(yīng)的一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)A和數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)B負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)在本地文件系統(tǒng)中。

兩個(gè)管理節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收并處理用戶的請(qǐng)求，這樣可以有效地避免單點(diǎn)故障問題。在此情況下，會(huì)因多結(jié)點(diǎn)而產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致的問題。本發(fā)明提供了一種雙機(jī)存儲(chǔ)方法，包括：

(1)版本號(hào)初始化步驟：數(shù)據(jù)塊保存在數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)A/B上的同時(shí)會(huì)在對(duì)應(yīng)的管理節(jié)點(diǎn)A/B上記錄著一對(duì)數(shù)值版本號(hào)，形如(vera，verb)，其中vera表示本地?cái)?shù)據(jù)塊的版本信息，verb表示同一數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的外部管理節(jié)點(diǎn)的版本信息。管理節(jié)點(diǎn)A中記錄形式為(Avera，Averb)，管理節(jié)點(diǎn)B中記錄形式為(Bvera，Bverb)。每個(gè)數(shù)據(jù)塊的版本號(hào)的初始狀態(tài)為(0，0)。

(2)版本號(hào)修改步驟：每一次執(zhí)行數(shù)據(jù)塊的寫操作請(qǐng)求，本地管理節(jié)點(diǎn)會(huì)監(jiān)聽外部管理節(jié)點(diǎn)的寫操作反饋報(bào)告，同時(shí)處理寫操作請(qǐng)求，完成后會(huì)給客戶端和外部管理節(jié)點(diǎn)反饋報(bào)告。以管理節(jié)點(diǎn)A的版本對(duì)(Avera，Averb)為例，本地?cái)?shù)據(jù)塊寫操作成功后，Avera會(huì)被置為“0”，否則被置為“-1；Averb可能出現(xiàn)三種值：“0”、“-1”和“？”，其中“0”表示“接收到外部管理節(jié)點(diǎn)的寫成功信息”，“-1”表示“接收到外部管理節(jié)點(diǎn)的寫失敗信息”，“？”表示“沒有接收到外部管理節(jié)點(diǎn)的反饋報(bào)告”。

(3)數(shù)據(jù)同步步驟：每次數(shù)據(jù)塊的讀寫操作之前都會(huì)核對(duì)雙方管理節(jié)點(diǎn)的版本對(duì)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)需要同步時(shí)，需要等待一次同步的完成后才能執(zhí)行讀寫操作。

(4)寫請(qǐng)求下本地管理節(jié)點(diǎn)的操作步驟：本地管理節(jié)點(diǎn)接收來自客戶端的寫請(qǐng)求，核對(duì)雙方管理節(jié)點(diǎn)的版本對(duì)狀態(tài)，判斷是否需要數(shù)據(jù)同步。處理寫請(qǐng)求后，給客戶端和外部管理節(jié)點(diǎn)反饋報(bào)告，并根據(jù)寫請(qǐng)求完成情況和外部的反饋報(bào)告完成本地版本對(duì)的更新。

(5)讀請(qǐng)求下本地管理節(jié)點(diǎn)的操作步驟：本地管理節(jié)點(diǎn)接收來自客戶端的讀請(qǐng)求，核對(duì)雙方管理節(jié)點(diǎn)的版本對(duì)狀態(tài)，判斷是否需要數(shù)據(jù)同步。處理讀請(qǐng)求后，根據(jù)讀請(qǐng)求完成情況給客戶端反饋報(bào)告。

其中，步驟(1)在接收到新數(shù)據(jù)塊的寫請(qǐng)求時(shí)運(yùn)行。步驟(2)在每次數(shù)據(jù)塊的寫操作時(shí)運(yùn)行。當(dāng)數(shù)據(jù)不一致需要同步時(shí)，運(yùn)行步驟(3)。

進(jìn)一步，如圖2所示，所述步驟(4)具體包括：

(4.1)收到來自客戶端的寫請(qǐng)求，核對(duì)雙方管理節(jié)點(diǎn)的版本對(duì)狀態(tài)，根據(jù)同一數(shù)據(jù)塊的兩個(gè)版本對(duì)狀態(tài)作出判斷，如果不需要同步，進(jìn)入步驟(4.5)；如果需要本地同步，進(jìn)入步驟(4.2)；如果需要外部同步，進(jìn)入步驟(4.3)；否則，進(jìn)入步驟(4.4)；

(4.2)本地需要同步，進(jìn)行同步，同步成功進(jìn)入步驟(4.6)；否則進(jìn)入步驟(4.7)；

(4.3)等待外部同步完成，進(jìn)入步驟(4.5)；

(4.4)確認(rèn)版本號(hào)發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)塊無效，不執(zhí)行寫操作，給客戶端反饋報(bào)告；

(4.5)執(zhí)行寫操作，接收外部報(bào)告，并根據(jù)寫請(qǐng)求完成情況和外部的反饋報(bào)告完成本地版本對(duì)的更新。

(4.6)本地版本對(duì)更改為(0,0)，執(zhí)行寫操作，接收外部報(bào)告，并根據(jù)寫請(qǐng)求完成情況和外部的反饋報(bào)告完成本地版本對(duì)的更新；

(4.7)本地版本對(duì)更改為(-1,0)，不執(zhí)行寫操作但接收外部管理節(jié)點(diǎn)的反饋報(bào)告，根據(jù)外部的反饋報(bào)告完成本地版本對(duì)的更新。

進(jìn)一步，如圖3所示，所述步驟(5)具體包括：

(5.1)收到來自客戶端的讀請(qǐng)求，核對(duì)雙方管理節(jié)點(diǎn)的版本對(duì)狀態(tài)，根據(jù)同一數(shù)據(jù)塊的兩個(gè)版本對(duì)狀態(tài)作出判斷，如果不需要同步，進(jìn)入步驟(5.5)；如果需要本地同步，進(jìn)入步驟(5.2)；如果需要外部同步，進(jìn)入步驟(5.3)；否則，進(jìn)入步驟(5.4)；

(5.2)本地需要同步，進(jìn)行同步，同步成功進(jìn)入步驟(5.6)；否則進(jìn)入步驟(5.7)；

(5.3)等待外部同步完成，進(jìn)入步驟(5.5)；

(5.4)確認(rèn)版本號(hào)發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)塊無效，不執(zhí)行讀操作，給客戶端反饋報(bào)告；

(5.5)執(zhí)行讀操作；

(5.6)本地版本對(duì)更改為(0,0)，執(zhí)行讀操作；

(5.7)本地版本對(duì)更改為(-1,0)，不執(zhí)行讀操作，給客戶端反饋報(bào)告。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。