[發(fā)明專(zhuān)利]智能主動(dòng)?主動(dòng)式高可用性DAS系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310224937.2
• 申請(qǐng)日: 2013-06-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103514108B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薩瑪尼西·山姆塔;蘇杰·必斯瓦思;霍瑞亞·西米歐尼斯克
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安華高科技通用IP(新加坡)公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F12/0866
• 分類(lèi)號(hào): G06F12/0866
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11287
• 代理人: 王田

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的高可用集群系統(tǒng)，尤其涉及一種采用固態(tài)緩存用以在雙主動(dòng)式或主動(dòng)式/被動(dòng)式DAS RAID系統(tǒng)中提供近似主動(dòng)-主動(dòng)的性能的高可用性DAS系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，為了防止磁盤(pán)故障并保護(hù)磁盤(pán)，已經(jīng)進(jìn)行了獨(dú)立磁盤(pán)冗余陣列（RAID）系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。然而，由于自定義的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)是嵌入到服務(wù)器中的，直接連接存儲(chǔ)（DAS）RAID控制器針對(duì)服務(wù)器的故障不能起到預(yù)防作用。如果服務(wù)器停止工作，RAID控制器也將停止工作，直到服務(wù)器和RAID控制器恢復(fù)之前，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)將暫時(shí)無(wú)法使用。為了應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，擁有關(guān)鍵數(shù)據(jù)的企業(yè)客戶(hù)通常采用包括兩個(gè)或多個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的高可用性DAS集群，各有一個(gè)帶有RAID控制器的嵌入式DAS系統(tǒng)，所述RAID控制器依次連接到一個(gè)外殼中的同一組磁盤(pán)。所述磁盤(pán)單獨(dú)供電，即使服務(wù)器停止工作，其他服務(wù)器的RAID系統(tǒng)也能在無(wú)干擾模式中讀取磁盤(pán)為IO提供服務(wù)。

當(dāng)多個(gè)服務(wù)器試圖訪問(wèn)同一驅(qū)動(dòng)器上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)時(shí)，這些多服務(wù)器的DAS集群會(huì)導(dǎo)致多啟動(dòng)程序問(wèn)題的產(chǎn)生。這個(gè)問(wèn)題的傳統(tǒng)解決方案包括雙主動(dòng)配置，其中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)器只屬于一臺(tái)服務(wù)器，它提供了訪問(wèn)自己獨(dú)有驅(qū)動(dòng)器的控制權(quán)。雖然這種方法避免了多啟動(dòng)程序沖突，但是它會(huì)形成服務(wù)器之間的高容量的數(shù)據(jù)（IO）傳送。或者，驅(qū)動(dòng)器可以配置為主動(dòng)-被動(dòng)配置，在同一時(shí)間只有一個(gè)服務(wù)器是活躍的，且只有當(dāng)?shù)谝环?wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，第二服務(wù)器才開(kāi)始工作。由于發(fā)送到非擁有磁盤(pán)的IO需要被運(yùn)到其他服務(wù)器，因此當(dāng)上層發(fā)送IO到兩個(gè)服務(wù)器時(shí)，這兩種方法都有缺點(diǎn)。

因此，有必要繼續(xù)改進(jìn)高可用性DAS系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，是需要改進(jìn)DAS群集以克服傳統(tǒng)的主動(dòng)-被動(dòng)式和雙主動(dòng)式DAS群集的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種采用固態(tài)緩存的高可用性DAS系統(tǒng)，以在DAS集群中提供智能主動(dòng)-主動(dòng)性能。集群中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可能包括在主動(dòng)-主動(dòng)模式下存儲(chǔ)（緩存）有 “熱I/ O” （I/ O訪問(wèn)最頻繁的磁盤(pán)位置）的固態(tài)高速緩存，只有當(dāng)一個(gè)高速緩存缺失時(shí)，才允許數(shù)據(jù)被讀取或?qū)懭胂嚓P(guān)雙主動(dòng)或主動(dòng)/被動(dòng)DAS RAID系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)不在SSD緩存中尋找，需從底層的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中提取。熱I / O數(shù)據(jù)包括動(dòng)態(tài)積累的熱讀取數(shù)據(jù)，而不管永久存儲(chǔ)熱讀取數(shù)據(jù)的直接連接驅(qū)動(dòng)器。此外，熱I / O數(shù)據(jù)還包括跨兩臺(tái)服務(wù)器的固態(tài)高速緩沖存儲(chǔ)器鏡像的熱寫(xiě)數(shù)據(jù)，這樣在服務(wù)器出現(xiàn)故障的情況下，廢數(shù)據(jù)可以由幸存的服務(wù)器提供，也避免了潛在的廢寫(xiě)數(shù)據(jù)沖突。本發(fā)明可以但不必在雙主動(dòng)或主動(dòng)-被動(dòng)的RAID系統(tǒng)中的一個(gè)DAS集群上實(shí)施。

更具體地說(shuō)，“熱讀”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在只取決于所讀IO來(lái)源的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的固態(tài)高速緩沖存儲(chǔ)器上，與底層VD的控制權(quán)無(wú)關(guān)。例如，假設(shè)服務(wù)器A擁有VD，但大多數(shù)IO連接到了服務(wù)器B，在這種情況下，讀取緩存將積聚在服務(wù)器B，而不是在服務(wù)器A。對(duì)于一個(gè)緩存命中，緩存讀取數(shù)據(jù)將被直接送達(dá)從服務(wù)器B的高速緩存中，而不需要通過(guò)IO發(fā)送到服務(wù)器A。該系統(tǒng)允許基于使用模式動(dòng)態(tài)的建立熱讀取數(shù)據(jù)，不管其是否為永久存儲(chǔ)熱讀數(shù)據(jù)的物理連接驅(qū)動(dòng)器所控制。這消除了熱讀數(shù)據(jù)的多個(gè)運(yùn)送處理，不管哪個(gè)節(jié)點(diǎn)控制永久存儲(chǔ)熱讀數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)器。

對(duì)于熱寫(xiě)數(shù)據(jù)，固態(tài)存儲(chǔ)器的每個(gè)節(jié)點(diǎn)上包含任何廢數(shù)據(jù)的鏡像副本。這維持了服務(wù)器之間的廢數(shù)據(jù)的完整性，直到它被寫(xiě)入到永久存儲(chǔ)器，同時(shí)允許每個(gè)節(jié)點(diǎn)在自己的固態(tài)高速緩存中存儲(chǔ)寫(xiě)數(shù)據(jù)，不管是哪個(gè)服務(wù)器擁有永久存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的物理驅(qū)動(dòng)器。雖然固態(tài)高速緩存技術(shù)可以應(yīng)用于熱讀數(shù)據(jù)或僅僅是熱寫(xiě)數(shù)據(jù)，但是本發(fā)明最大有益效果來(lái)自于熱讀取和熱寫(xiě)數(shù)據(jù)的主動(dòng)-主動(dòng)緩存。

本發(fā)明還可以在DAS系統(tǒng)中實(shí)施，其中一臺(tái)服務(wù)器包含多個(gè)I/O控制器，每個(gè)控制器都有一組專(zhuān)用的連接數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器。此系統(tǒng)包括每個(gè)I/O控制器連接專(zhuān)用的單獨(dú)的超高速緩沖存儲(chǔ)器，它反過(guò)來(lái)介導(dǎo)訪問(wèn)其專(zhuān)用的一組數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器。高速緩沖存儲(chǔ)器被配置以實(shí)施本發(fā)明的智能主動(dòng)-主動(dòng)式超高速緩沖存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中熱讀取數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)的積累在每個(gè)高速緩存中，不管其控制權(quán)和跨高速緩沖存儲(chǔ)器鏡像的廢寫(xiě)數(shù)據(jù)。單服務(wù)器、多個(gè)控制器DAS系統(tǒng)與多個(gè)服務(wù)器的DAS系統(tǒng)相似，除了單個(gè)服務(wù)器上執(zhí)行的多個(gè)控制器取代了不同的服務(wù)器上執(zhí)行的多個(gè)控制器。DAS系統(tǒng)可以類(lèi)似的方式進(jìn)行其他操作。以該種方式，也可以在本發(fā)明所述的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器的I/O控制器的任何一組間實(shí)施，而不管任何特定的服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)的I/O控制器的數(shù)量。