[發明專利]一種多控磁盤陣列緩存鏡像方法及系統

在審

• 申請號: 201410532510.3
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN105573857A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 王施人;朱正義;陜振
• 申請（專利權）人: 北京計算機技術及應用研究所;北京航天愛威電子技術有限公司
• 主分類號: G06F11/14
• 分類號: G06F11/14;G06F12/08
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術領域

本發明涉及計算機存儲系統技術領域，特別涉及一種多控磁盤陣列緩存鏡 像方法及系統。

背景技術

磁盤陣列(RAID，RedundantArrayofInexpensiveDisk，獨立磁盤冗 余陣列，簡稱磁盤陣列)是1987年由美國加州大學伯克利分校提出計算機存 儲技術，該技術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更 高的可靠性及讀寫性能。

磁盤陣列可劃分為JBOD、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，單控制器架構就是通過將服務器與JBOD 相結合，整體作為一個存儲系統提供存儲服務。

多控磁盤陣列技術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據的一致性，需要將各控制器中的緩存之間建立鏡像 關系，將控制器上產生的緩存數據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。

當前技術在實現多控磁盤陣列方面，由于控制器之間數據的并發訪問，很 難同時保證高效的IO并發處理和控制器數據高可靠性之間的統一。本發明通 過設計的緩存鏡像方法及系統，可有效保證各控制器緩存數據一致性，從而提 供高效的并發IO訪問速度。

發明內容

本發明提出了一種多控磁盤陣列緩存鏡像方法及系統，目的在于多控磁盤 陣列中解決緩存數據一致性問題，為滿足平臺一致性的要求，選擇在SCST (SmallComputerSysteminterfaceTarget,小型計算機系統接口目標器，簡稱 SCST，用于提供統一的內核與存儲后端連接接口子系統)設備驅動中間層加 入緩存鏡像模塊，緩存數據通過IB(InfiniBand,無限帶寬，簡稱IB，是一種 新的I/O體系結構，它將I/O系統與復雜的CPU/Mem分開，采用基于通道的 高速串行鏈路和可擴展的光纖交換網絡替代共享總線結構，最高理論帶寬可達 到120Gb/s，提供了高帶寬、低延遲、可擴展的I/O互連，可來完成多個控制 設備之間的緩沖通信，完成多個控制器之間緩存的高速同步)通道與鏡像緩存 進行高速同步，傳輸使用RDMA(RemoteDirectMemoryAccess，全稱遠程直 接數據存取，可實現緩存鏡像數據的零拷貝，從而避免實時鏡像對鏡像端控制 器性能造成的不利影響)協議以減少數據拷貝次數，降低對系統性能的影響。

針對現有技術的不足，本發明提出一種多控磁盤陣列緩存鏡像方法，包括：

建立鏡像對步驟，初始化控制器，控制器包括本地緩存區與鏡像緩存區， 源控制器的本地緩存區與鏡像控制器的鏡像緩存區建立鏡像對；

寫入數據步驟，當執行數據寫入操作時，將數據寫入到本地緩存區，同時 將數據同步到與本地緩存區建立鏡像對的鏡像緩存區中；

讀取數據步驟，當執行數據讀取操作時，從本地緩存區讀取數據。

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：

為每個控制器生成標識ID，獲取所述鏡像控制器的標識ID和鏡像對狀態 信息；

檢查所述鏡像對狀態信息，若所述鏡像控制器存在空間鏡像緩存區，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 響應的控制器，作為鏡像控制器，發送建立鏡像對請求；

解除最先響應的控制器原有的鏡像對，并與所述源控制器建立鏡像對。

所述的并行多控磁盤陣列緩存鏡像方法，所述寫入數據步驟還包括：

更新所述鏡像控制器鏡像緩存區的鏡像緩存差異位圖；

若所述鏡像控制器的鏡像緩存區發生故障，則將所述鏡像控制器的鏡像緩 存區的數據存儲到共享存儲設備中。

所述的多控磁盤陣列緩存鏡像方法，所述讀取數據步驟還包括：

若未能從所述源控制器的本地緩存區讀取數據，則從所述共享存儲設備中 讀取數據，并更新所述鏡像緩存差異位圖。

所述的多控磁盤陣列緩存鏡像方法，還包括：

故障檢測處理步驟，所述源控制器向所述鏡像控制器發送狀態檢測命令；