一種多控磁盤陣列緩存鏡像方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機(jī)存儲系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多控磁盤陣列緩存鏡像方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]磁盤陣列(RAID,RedundantArray of Inexpensive Disk,獨立磁盤冗余陣列，簡稱磁盤陣列)是1987年由美國加州大學(xué)伯克利分校提出計算機(jī)存儲技術(shù)，該技術(shù)可通過將許多小容量磁盤，采用不同級別的冗余算法以實現(xiàn)更高的可靠性及讀寫性能。
[0003]磁盤陣列可劃分為JB0D、雙控制器、多控制器三種，如今JBOD已基本不見蹤跡，取而代之的是單控制器架構(gòu)，單控制器架構(gòu)就是通過將服務(wù)器與JBOD相結(jié)合，整體作為一個存儲系統(tǒng)提供存儲服務(wù)。
[0004]多控磁盤陣列技術(shù)是提高磁盤陣列可靠性最為有效的手段之一，為保證各磁盤陣列控制器中緩存數(shù)據(jù)的一致性，需要將各控制器中的緩存之間建立鏡像關(guān)系，將控制器上產(chǎn)生的緩存數(shù)據(jù)同步鏡像到互為備份的其它控制器上，在緩存鏡像模型中，所有陣列控制器處于同等地位，即其中任何控制器對緩存的更改都會同步更新到其它控制器上。
[0005]當(dāng)前技術(shù)在實現(xiàn)多控磁盤陣列方面，由于控制器之間數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問，很難同時保證高效的1并發(fā)處理和控制器數(shù)據(jù)高可靠性之間的統(tǒng)一。本發(fā)明通過設(shè)計的緩存鏡像方法及系統(tǒng)，可有效保證各控制器緩存數(shù)據(jù)一致性，從而提供高效的并發(fā)1訪問速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出了一種多控磁盤陣列緩存鏡像方法及系統(tǒng)，目的在于多控磁盤陣列中解決緩存數(shù)據(jù)一致性問題，為滿足平臺一致性的要求，選擇在SCST (SmalI ComputerSystem interface Target,小型計算機(jī)系統(tǒng)接口目標(biāo)器，簡稱SCST,用于提供統(tǒng)一的內(nèi)核與存儲后端連接接口子系統(tǒng))設(shè)備驅(qū)動中間層加入緩存鏡像模塊，緩存數(shù)據(jù)通過IBdnfiniBand,無限帶寬，簡稱IB，是一種新的I/O體系結(jié)構(gòu)，它將I/O系統(tǒng)與復(fù)雜的CPU/Mem分開，采用基于通道的高速串行鏈路和可擴(kuò)展的光纖交換網(wǎng)絡(luò)替代共享總線結(jié)構(gòu)，最高理論帶寬可達(dá)到120Gb/s，提供了高帶寬、低延遲、可擴(kuò)展的I/O互連，可來完成多個控制設(shè)備之間的緩沖通信，完成多個控制器之間緩存的高速同步)通道與鏡像緩存進(jìn)行高速同步，傳輸使用RDMA(Remote Direct Memory Access,全稱遠(yuǎn)程直接數(shù)據(jù)存取,可實現(xiàn)緩存鏡像數(shù)據(jù)的零拷貝，從而避免實時鏡像對鏡像端控制器性能造成的不利影響)協(xié)議以減少數(shù)據(jù)拷貝次數(shù)，降低對系統(tǒng)性能的影響。
[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種多控磁盤陣列緩存鏡像方法，包括:
[0008]建立鏡像對步驟，初始化控制器，控制器包括本地緩存區(qū)與鏡像緩存區(qū)，源控制器的本地緩存區(qū)與鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)建立鏡像對；
[0009]寫入數(shù)據(jù)步驟，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作時，將數(shù)據(jù)寫入到本地緩存區(qū)，同時將數(shù)據(jù)同步到與本地緩存區(qū)建立鏡像對的鏡像緩存區(qū)中；
[0010]讀取數(shù)據(jù)步驟，當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取操作時，從本地緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)。
[0011]所述的多控磁盤陣列緩存鏡像方法，所述建立鏡像對步驟包括:
[0012]為每個控制器生成標(biāo)識ID，獲取所述鏡像控制器的標(biāo)識ID和鏡像對狀態(tài)信息；
[0013]檢查所述鏡像對狀態(tài)信息，若所述鏡像控制器存在空間鏡像緩存區(qū)，則所述源控制器向所述鏡像控制器申請建立鏡像對，否則從所有控制器中選擇最先響應(yīng)的控制器，作為鏡像控制器，發(fā)送建立鏡像對請求；
[0014]解除最先響應(yīng)的控制器原有的鏡像對，并與所述源控制器建立鏡像對。
[0015]所述的并行多控磁盤陣列緩存鏡像方法，所述寫入數(shù)據(jù)步驟還包括:
[0016]更新所述鏡像控制器鏡像緩存區(qū)的鏡像緩存差異位圖；
[0017]若所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)發(fā)生故障，則將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)的數(shù)據(jù)存儲到共享存儲設(shè)備中。
[0018]所述的多控磁盤陣列緩存鏡像方法，所述讀取數(shù)據(jù)步驟還包括:
[0019]若未能從所述源控制器的本地緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)，則從所述共享存儲設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)，并更新所述鏡像緩存差異位圖。
[0020]所述的多控磁盤陣列緩存鏡像方法，還包括:
[0021]故障檢測處理步驟，所述源控制器向所述鏡像控制器發(fā)送狀態(tài)檢測命令；
[0022]若所述源控制器在檢測超時窗口內(nèi)獲取所述鏡像控制器的狀態(tài)正常響應(yīng)，則所述鏡像控制器狀態(tài)正常，等待規(guī)定周期后，重新發(fā)送狀態(tài)檢測命令，否則設(shè)置所述鏡像控制器的狀態(tài)為鏡像丟失，并暫停緩存1操作流程，解除與所述源控制器的鏡像對，所述源控制器與其他控制器建立鏡像對；
[0023]恢復(fù)1操作流程，并將源控制器的狀態(tài)設(shè)置為鏡像正常；
[0024]將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)的數(shù)據(jù)存儲到共享存儲設(shè)備中，并將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)設(shè)置為空閑狀態(tài)。
[0025]本發(fā)明還提出一種多控磁盤陣列緩存鏡像系統(tǒng)，包括:
[0026]建立鏡像對模塊，用于初始化控制器，控制器包括本地緩存區(qū)與鏡像緩存區(qū)，源控制器的本地緩存區(qū)與鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)建立鏡像對；
[0027]寫入數(shù)據(jù)模塊，用于當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作時，將數(shù)據(jù)寫入到本地緩存區(qū)，同時將數(shù)據(jù)同步到與本地緩存區(qū)建立鏡像對的鏡像緩存區(qū)中；
[0028]讀取數(shù)據(jù)模塊，用于當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)讀取操作時，從本地緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)。
[0029]所述的多控磁盤陣列緩存鏡像系統(tǒng)，所述建立鏡像對模塊包括:
[0030]為每個控制器生成標(biāo)識ID，獲取所述鏡像控制器的標(biāo)識ID和鏡像對狀態(tài)信息；
[0031]檢查所述鏡像對狀態(tài)信息，若所述鏡像控制器存在空間鏡像緩存區(qū)，則所述源控制器向所述鏡像控制器申請建立鏡像對，否則從所有控制器中選擇最先響應(yīng)的控制器，作為鏡像控制器，發(fā)送建立鏡像對請求；
[0032]解除最先響應(yīng)的控制器原有的鏡像對，并與所述源控制器建立鏡像對。
[0033]所述的多控磁盤陣列緩存鏡像系統(tǒng)，所述寫入數(shù)據(jù)模塊還包括:用于更新所述鏡像控制器鏡像緩存區(qū)的鏡像緩存差異位圖；若所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)發(fā)生故障，則將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)的數(shù)據(jù)存儲到共享存儲設(shè)備中。
[0034]所述的多控磁盤陣列緩存鏡像系統(tǒng)，所述讀取數(shù)據(jù)模塊還包括:用于若未能從所述源控制器的本地緩存區(qū)讀取數(shù)據(jù)，則從所述共享存儲設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)，并更新所述鏡像緩存差異位圖。
[0035]所述的多控磁盤陣列緩存鏡像系統(tǒng)，還包括:
[0036]故障檢測處理模塊，用于所述源控制器向所述鏡像控制器發(fā)送狀態(tài)檢測命令；若所述源控制器在檢測超時窗口內(nèi)獲取所述鏡像控制器的狀態(tài)正常響應(yīng)，則所述鏡像控制器狀態(tài)正常，等待規(guī)定周期后，重新發(fā)送狀態(tài)檢測命令，否則設(shè)置所述鏡像控制器的狀態(tài)為鏡像丟失，并暫停緩存1操作流程，解除與所述源控制器的鏡像對，所述源控制器與其他控制器建立鏡像對；恢復(fù)1操作流程，并將源控制器的狀態(tài)設(shè)置為鏡像正常；將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)的數(shù)據(jù)存儲到共享存儲設(shè)備中，并將所述鏡像控制器的鏡像緩存區(qū)設(shè)置為空閑狀態(tài)。
[0037]由以上方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0038]通過在SCST設(shè)備驅(qū)動中間層加入緩存鏡像模塊，并在結(jié)合使用RDMA的零拷貝功能實現(xiàn)多控磁盤陣列緩存的鏡像實時同步，保證多控磁盤陣列數(shù)據(jù)的高可靠性，同時提高了多控磁盤陣列系統(tǒng)并發(fā)1性能。
【附圖說明】
[0039]圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0040]圖2為本發(fā)明的緩存鏡像技術(shù)總體方案圖；
[0041]圖3為本發(fā)明的緩存鏡像關(guān)系圖；
[0042]圖4為本發(fā)明的控制器動態(tài)加入前圖；
[0043]圖5為本發(fā)明的控制器動態(tài)加入后圖；
[0044]圖6為本發(fā)明的寫操作流程圖；
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