[發明專利]用于處理輸入輸出操作請求的方法和裝置

有效

• 申請號: 201410562464.1
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN105512052B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 高健;韓耕;董繼炳;肖會兵;尹文軒;宋穎瑩
• 申請（專利權）人: 伊姆西公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F11/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張凡

本發明的各實施例提供了一種用于處理輸入輸出IO操作請求的方法和裝置。該方法在包括第一處理器和第二處理器的存儲設備中使用，包括：為多個存儲陣列組中的每一個維護第一鏈表以及第一緩存表，第一鏈表至少保持關于第一處理器所允許的、對相應存儲陣列組中的特定存儲地址范圍的IO操作請求的信息，并且第一緩存表包括第一多個緩存格，每個緩存格保持第二處理器對相應存儲陣列組中的特定存儲地址范圍的IO操作的允許狀態；針對第一多個緩存格中的其對應存儲地址范圍的IO操作請求的次數超過第一預定閾值的緩存格生成包括第二多個緩存格的第二緩存表；以及至少基于第一鏈表和第一緩存表和/或第二緩存表處理第一處理器接收到的IO操作請求。

技術領域

本發明的實施例一般地涉及存儲領域，并且具體地涉及一種用在包括雙處理器的存儲設備中對輸入輸出操作請求進行處理的方法和裝置。

背景技術

在存儲領域中，包括雙存儲處理器(SP)的雙活(active-active)架構是指能夠在兩個SP上對相同的RAID(獨立盤冗余陣列)組、或對相同的條帶(stripe)/邏輯塊地址(LBA)區域的并行輸入輸出(IO)操作請求進行同時處理的架構。這種雙活架構使得具有雙SP的存儲設備的性能得到了顯著的提高。例如，當一個SP宕機時，另一個仍在運行的SP可以立即接管所有的邏輯單元(LUN)，從而使得在故障過程中用戶數據能夠保持安全、可靠而且仍然可以被訪問。

然而，雙SP雙活架構的這種操作方式要求雙SP存儲設備的存儲陣列必須在共享的RAID組或RAID條帶上保持同步，以避免并行的IO操作攪亂了用戶數據。

在當前的雙SP雙活架構中，為了能夠嚴格控制來自兩個SP的讀/寫操作請求，提出了條帶鎖(stripe lock，SL)的概念。所謂的條帶鎖實質上是一種用于一個RAID條帶的讀/寫鎖。這種讀/寫鎖的基本目的在于能夠同時允許對RAID條帶的同一個存儲區域的多個讀操作，但是在一個時間僅允許對同一個存儲區域的一個寫操作。每一個IO操作在被處理之前都必須首先在從本地SP(即，接收到該IO操作請求的SP)獲得本地的條帶鎖(即，獲得本地SP對執行該IO操作的許可)、然后從對端SP獲得對端的條帶鎖(即，獲得對端SP對執行該IO操作的許可)。當從本地SP和對端SP二者獲得了條帶鎖后，所請求的IO操作才可以被執行。在IO操作結束后，所獲得的對應條帶鎖都將被釋放。在以下描述中所使用的“獲得條帶鎖”和“獲得對IO操作的許可”以及類似表述具有相同或相似的含義。

圖1示出了現有技術中所使用的條帶鎖的概念圖。在圖1中示出了四個磁盤陣列，該四個磁盤陣列構成一個RAID條帶并且可以被并行的讀取或者寫入。如圖1所示，當處理器SPA接收到針對所示出的條帶的某個存儲地址范圍的IO操作請求后，將首先從本地SPA獲得用于該IO操作的條帶鎖，即首先從SPA獲得執行該IO操作的許可，然后從對端SPA獲得用于該IO操作的條帶鎖，即從對端SPA獲得執行該IO操作的許可，隨后方可執行所請求的對該條帶的IO操作。

為了保證對條帶鎖的正確使用，需要遵循三條原則：對鎖的獲取請求需要遵循IO操作請求的接收順序；對于寫操作，必須使用一個獨占的鎖來保護將被寫入的存儲地址區域不被其他并行的讀操作或寫操作占用；并且對于一個讀操作，可以使用一個共享鎖以使得其他讀操作可以同時訪問同一個存儲地址區域，但是對該存儲地址區域的寫操作不能進行。

現有的條帶鎖機制包括兩種重要的數據結構，一種被稱為條帶鎖鏈表并且另一種被稱為條帶鎖緩存表(其具體結構和操作將在下文中詳細描述)。在具有雙SP的存儲設備中，在每一個SP處針對每一個存儲陣列組(例如RAID組)都維護一個條帶鎖鏈表和一個條帶鎖緩存表。該條帶鎖鏈表記錄了關于本地SP(例如圖1中的SPA)已經許可的、對于存儲陣列組所包括的特定存儲地址區域的IO操作請求的信息，而條帶鎖緩存表記錄了對端SP(例如圖1中的SPB)對于針對存儲陣列組所包括的各存儲地址區域的IO操作的當前允許狀態。