[發明專利]一種多協議存儲系統設計方法

有效

• 申請號: 201310047388.6
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103152397B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 藺永杰
• 申請（專利權）人: 浪潮電子信息產業股份有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及計算機系統及存儲領域，是一種多協議存儲系統及系統控制方法的傳輸通信技術，通常基于磁盤存儲系統，旨在可以為關鍵應用場景提供高可用的數據存儲服務。

背景技術

過去的存儲系統中，每個控制器都是通過自身的后端卡直接與各自的磁盤柜進行連接,通常是每兩個控制器連接一組磁盤柜，這樣的系統結構在控制器故障時，它的存儲資源只可以被連接同一組磁盤柜的控制器接管，所以造成的結果是：如果同一組磁盤柜上的控制器不能同時故障。而隨著SAS交換機的出現，多個控制器可以連接到一個或多個獨立的外部存儲系統，從而顯著擴展 SAS 在直連存儲 (DAS) 環境中的功能，實現多個服務器的資源共享，減少存儲孤島的現象。這樣，任一磁盤柜的存儲資源都可以被接管，從而大大提高服務的可靠性。

傳統的集群系統以計算節點為核心，性能差，結構復雜，擴展能力差，所以需要一種開放、高帶寬、低延遲、高可靠以及滿足集群無限擴展能力的以交換為核心的體系結構，這樣后來的Infiniband就應運而生。

發明內容

本發明的目的是提供一種多協議存儲系統設計方法。

本發明的目的是按以下方式實現的，在多協議存儲系統中，控制器的故障判斷依靠基于以太網的heartbeat心跳檢測和基于Infiniband連接的消息傳遞檢測，在N個控制器的多協議存儲系統中，每個控制器要和其他N-1個控制器建立heartbeat和Infiniband連接,其中，Infiniband連接還用于鏡像數據的傳輸和MPIO多路徑數據的傳輸, 在多協議存儲系統中設置多協議支持模塊，利用統一的管理配置接口對Lun及主機組進行管理,用戶可通過以太網交換機連入任何一個控制器對系統進行管理，控制器軟件負責向用戶提供一個統一的管理視圖，應用客戶端通過以太網絡、FC網絡及IB 網絡連接到高端磁盤陣列，對導出的LUN進行數據讀寫訪問，實現多協議存儲系統的設計，包括以下設計：

(1) 系統硬件設計

多協議存儲系統設計由多個控制器組成，控制器間通過 IB 網絡相互連接，作為數據鏡像與 MPIO連接通路，每個控制器分別包括一個前端卡與一個后端卡，前端卡是萬兆以太網卡、 FC卡或者 IB 卡，用于連接前端主機，后端卡為SAS卡連接SAS交換機，SAS交換機連接后端的JBOD，同時為了提高JBOD的可靠性，每個JBOD有兩個端口連接到SAS交換機，支持SSD、SAS和 SATA類型的磁盤；

(2) 系統軟件設計

多協議存儲系統的軟件設計分為：控制器OS、多協議支持模塊、緩存管理模塊、卷管理模塊、控制器管理模塊幾個部分；

數據流主要流經多協議支持模塊、緩存管理模塊和卷管理模塊，用戶的數據請求將依次由各模塊進行處理：多協議支持模塊用來對iSCSI協議、FCP協議、SRP協議及iSer協議進行解析，分離出具體的數據請求，并提交給緩存管理模塊，它還負責對底層LUN及主機組進行管理，向用戶提供統一的存儲資源視圖；緩存管理模塊用來加速順序讀訪問以及隨機寫訪問，在控制器間進行數據鏡像，并向控制器管理模塊提供數據刷新接口，保證在控制器失效的情況下數據不會丟失，同時在控制器間進行數據的MPIO；卷管理模塊負責識別底層磁盤，在之上建立RAID組，進一步組織成邏輯卷，并提供邏輯卷的快照功能；

(3) 系統控制流程

該系統是為了提供高可靠的數據存儲服務，在硬件設計中采用SAS交換機后，實現了多個服務器的資源共享，這樣，數據的訪問路徑就有多條，在設計中，為了保持數據的一致性，同一個磁盤陣列RAID只允許一個控制器訪問，當這個控制器出現故障時，必須有另外一個控制器接管它的存儲資源并持續對外提供服務，所以接管的控制器必須有被接管的控制器的緩存備份，其中：

(a) 服務啟動流程

1）系統啟動，加載各個模塊；

2）每個控制器同其他的控制器建立heartbeat心跳檢測連接,用于對故障控制器的檢測；

3）每個控制器同其他的控制器建立ib連接,用于備份緩存的傳輸和MPIO訪問數據時的傳輸；

4）選定緩存的備份端：第0號控制器選擇第1號控制器作為緩存的備份端，第1號控制器選擇第2號控制器作為緩存的備份端，以此第n-1號控制器選擇第n號控制器作為緩存的備份端，第n號控制器選擇第0號控制器作為緩存備份端，這樣就形成了一個環形鏈的備份結構；

5）建立RAID，VG，Lv；

6）將建立好的Lv添加到多協議支持模塊的主機組中；