磁盤陣列的高可用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種磁盤陣列的高可用系統(tǒng)，包括磁盤陣列的硬件系統(tǒng)，該硬件系統(tǒng)中的硬件包括主設(shè)備和備份的從設(shè)備，如果發(fā)生故障，觸發(fā)故障處理流程替換故障的硬件；運行在磁盤陣列的硬件系統(tǒng)上的軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)支持故障檢測和恢復(fù)、數(shù)據(jù)鏡像、緩存冗余和磁盤陣列RAID容錯。本發(fā)明一方面，硬件進行備份，提高系統(tǒng)的可靠性；另一方面，軟件支持數(shù)據(jù)鏡像，緩存冗余和RAID容錯，確保了磁盤陣列的穩(wěn)定可靠運行，數(shù)據(jù)的一致性完整，提高了整個存儲系統(tǒng)的高可用性。
【專利說明】磁盤陣列的高可用系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種磁盤陣列(RAID,Redundant Arraysof independent Disks)的高可用系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]高可用性(HA,High Availability)通常來描述一個系統(tǒng)經(jīng)過專門的設(shè)計,從而減少停工時間，而保持其服務(wù)的高度可用性。
[0003]在現(xiàn)代信息迅速發(fā)展的時代，數(shù)據(jù)的價值遠遠超出預(yù)想，數(shù)據(jù)的安全和數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的高可用性就尤為重要。存儲系統(tǒng)的意外故障或數(shù)據(jù)損壞都會給企業(yè)或者國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟損失。因而，提高存儲系統(tǒng)磁盤陣列的高可用性勢在必行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種磁盤陣列的高可用系統(tǒng)，能夠提高整個存儲系統(tǒng)的高可用性。
[0005]為了達到本發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種磁盤陣列的高可用系統(tǒng)，包括:磁盤陣列的硬件系統(tǒng)，該硬件系統(tǒng)中的硬件包括主設(shè)備和備份的從設(shè)備，如果發(fā)生故障，觸發(fā)故障處理流程替換故障的硬件；運行在磁盤陣列的硬件系統(tǒng)上的軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)支持故障檢測和恢復(fù)、數(shù)據(jù)鏡像、緩存冗余和磁盤陣列RAID容錯。
[0006]進一步地，硬件系統(tǒng)還包括:相互冗余的至少兩個高速網(wǎng)絡(luò)交換模塊連接磁盤陣列中的每個控制器，每個控制器使用雙端口的高速交換子卡連接高速網(wǎng)絡(luò)交換模塊。
[0007]進一步地，硬件系統(tǒng)還包括:存儲設(shè)備，該存儲設(shè)備是磁盤簇JB0D。
[0008]進一步地，磁盤陣列包括控制器檢測模塊、故障檢測模塊、故障定位模塊和故障恢復(fù)模塊；軟件系統(tǒng)支持故障檢測和恢復(fù)，具體為:控制器檢測模塊周期性發(fā)送和接收各個控制器的心跳消息，并將心跳信號傳遞給故障檢測模塊；當(dāng)故障檢測模塊檢測不到周期性心跳信號時，向故障定位模塊報告異常事件，故障定位模塊根據(jù)異常信息定位故障原因；啟動冗余切換策略，切換服務(wù)；當(dāng)故障恢復(fù)模塊檢測到控制器上線信號時，獲取故障恢復(fù)策略進行故障恢復(fù)。
[0009]進一步地，軟件系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)鏡像，具體為:在對塊設(shè)備的操作中進行遠程備份，以并行的操作方式寫數(shù)據(jù)到兩個相同的邏輯卷；讀數(shù)據(jù)時，讀取最先相應(yīng)服務(wù)的邏輯卷；若其中的一個邏輯卷出現(xiàn)故障時，切換到另一邏輯卷上。
[0010]進一步地，軟件系統(tǒng)支持緩存冗余，具體為:當(dāng)進行緩存冗余時，緩存管理可以通過遠程直接數(shù)據(jù)存取RDMA進行數(shù)據(jù)的緩存鏡像；數(shù)據(jù)在控制器之間存在副本，如果一控制器故障后，其他控制器上的緩存數(shù)據(jù)寫入存儲設(shè)備中。
[0011]進一步地，軟件系統(tǒng)支持RAID容錯，具體為:對磁盤陣列進行RAID容錯；增加熱備盤，在RAID降級時替換故障的磁盤。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括:磁盤陣列的硬件系統(tǒng)，該硬件系統(tǒng)中的硬件包括主設(shè)備和備份的從設(shè)備，如果發(fā)生故障，觸發(fā)故障處理流程替換故障的硬件；運行在磁盤陣列的硬件系統(tǒng)上的軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)支持故障檢測和恢復(fù)、數(shù)據(jù)鏡像、緩存冗余和磁盤陣列RAID容錯。本發(fā)明一方面，硬件進行備份，如果發(fā)生故障，可以觸發(fā)故障處理流程替換故障的硬件，從而提高系統(tǒng)的可靠性；另一方面，軟件支持數(shù)據(jù)鏡像，緩存冗余和RAID容錯，確保了磁盤陣列的穩(wěn)定可靠運行，數(shù)據(jù)的一致性完整，提高了整個存儲系統(tǒng)的高可用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明磁盤陣列的硬件架構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明磁盤陣列的軟件架構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明磁盤陣列緩存冗余的架構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。通過足夠詳細的描述這些實施示例，使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，可以對實施做出邏輯的、實現(xiàn)的和其他的改變。
[0017]圖1是本發(fā)明磁盤陣列的硬件架構(gòu)示意圖。
[0018]用戶設(shè)備可以通過存儲區(qū)網(wǎng)絡(luò)(SAN, Storage Area Network)和磁盤陣列通信。磁盤陣列中包括多個硬件部件，如電源、風(fēng)扇、控制器、主機適配器、控制器管理模塊等，磁盤陣列的硬件系統(tǒng)中包含有主設(shè)備和備份的從設(shè)備，利用冗余的資源防止或消除故障。如果發(fā)生故障，可以觸發(fā)故障處理流程，自動替換故障的硬件，繼續(xù)維持系統(tǒng)正常工作，從而提高系統(tǒng)的可靠性。
[0019]相互冗余的至少兩個高速網(wǎng)絡(luò)交換模塊連接磁盤陣列中的每個控制器，每個控制器使用雙端口的高速交換子卡連接高速網(wǎng)絡(luò)交換模塊，從而可保證了多控制器之間數(shù)據(jù)信息交換備份，多控制器之間的遠程訪問，多控制器間的冗余作用。
[0020]磁盤陣列的存儲設(shè)備可以是磁盤簇(JBOD, Just a Bunch Of Disks)。
[0021]圖2是本發(fā)明磁盤陣列的軟件架構(gòu)示意圖。
[0022]磁盤陣列包括控制器檢測模塊、故障檢測模塊、故障定位模塊和故障恢復(fù)模塊。磁盤陣列中控制器故障檢測和故障恢復(fù)具體為:控制器檢測模塊周期性發(fā)送和接收各個控制器的心跳消息，并將心跳信號傳遞給故障檢測模塊；當(dāng)故障檢測模塊檢測不到周期性心跳信號時，就向故障定位模塊報告異常事件，故障定位模塊根據(jù)異常信息定位故障原因；啟動冗余切換策略，切換服務(wù)；當(dāng)故障恢復(fù)模塊檢測到控制器上線信號，獲取故障恢復(fù)策略及相關(guān)信息進行故障恢復(fù)，從而保證了陣列的可靠性服務(wù)。
[0023]在處理數(shù)據(jù)讀寫請求時，提供多協(xié)議支持，此外數(shù)據(jù)層還提供了數(shù)據(jù)鏡像、緩存冗余和RAID容錯等數(shù)據(jù)恢復(fù)措施，在進行緩存冗余時，采用多重路徑I/0(MP10，Mult1-PathInput/Output),其中:
[0024]數(shù)據(jù)鏡像具體為:在對塊設(shè)備的操作中進行遠程備份，以并行的操作方式寫數(shù)據(jù)到兩個相同的邏輯卷；讀數(shù)據(jù)時，讀取最先相應(yīng)服務(wù)的邏輯卷；若其中的一個邏輯卷出現(xiàn)故障時，切換到另一邏輯卷上，從而動態(tài)地保證系統(tǒng)工作的可靠性，和數(shù)據(jù)的完整性；
[0025]緩存冗余具體為:可參考圖3，緩存冗余是在至少兩臺存儲控制器之間實時進行緩存鏡像；當(dāng)進行緩存冗余時，緩存管理可以通過遠程直接數(shù)據(jù)存取(RDMA，Remote DirectMemory Access)進行數(shù)據(jù)的緩存鏡像；由于數(shù)據(jù)在兩臺控制器之間存在副本，使得單臺控制器故障后，另一臺控制器上的緩存數(shù)據(jù)會立即寫入后端存儲設(shè)備中，從而實現(xiàn)了緩存數(shù)據(jù)的高可用性；
[0026]RAID容錯具體為:為了確保磁盤的故障處理可靠性，磁盤陣列采用RAID容錯技術(shù)，防止單個磁盤故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。此外，還可以增加熱備盤，在RAID降級時自動替換出錯磁盤，使RAID進入修復(fù)狀態(tài)?？赏ㄟ^發(fā)送郵件、短信等報警方式通知用戶及時取出故障磁盤并加入新的熱備盤。
[0027]本發(fā)明一方面，硬件進行備份，如果發(fā)生故障，可以觸發(fā)故障處理流程替換故障的硬件，從而提高系統(tǒng)的可靠性；另一方面，軟件支持數(shù)據(jù)鏡像，緩存冗余和RAID容錯，確保了陣列的穩(wěn)定可靠運行，數(shù)據(jù)的一致性完整，提高了整個存儲系統(tǒng)的高可用性。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書根據(jù)實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
[0029]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用于限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種磁盤陣列的高可用系統(tǒng)，其特征在于，包括: 磁盤陣列的硬件系統(tǒng)，所述硬件系統(tǒng)中的硬件包括主設(shè)備和備份的從設(shè)備，如果發(fā)生故障，觸發(fā)故障處理流程替換故障的硬件； 運行在磁盤陣列的硬件系統(tǒng)上的軟件系統(tǒng)，所述軟件系統(tǒng)支持故障檢測和恢復(fù)、數(shù)據(jù)鏡像、緩存冗余和磁盤陣列RAID容錯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤陣列的高可用系統(tǒng)，其特征在于，所述硬件系統(tǒng)，還包括:相互冗余的至少兩個高速網(wǎng)絡(luò)交換模塊連接磁盤陣列中的每個控制器，每個控制器使用雙端口的高速交換子卡連接高速網(wǎng)絡(luò)交換模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁盤陣列的高可用系統(tǒng)，其特征在于，所述硬件系統(tǒng)，還包括:存儲設(shè)備，所述存儲設(shè)備是磁盤簇JBOD。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤陣列的高可用系統(tǒng)，其特征在于，所述磁盤陣列包括控制器檢測模塊、故障檢測模塊、故障定位模塊和故障恢復(fù)模塊； 所述軟件系統(tǒng)支持故障檢測和恢復(fù)，具體為:所述控制器檢測模塊周期性發(fā)送和接收各個控制器的心跳消息，并將心跳信號傳遞給所述故障檢測模塊；當(dāng)所述故障檢測模塊檢測不到周期性心跳信號時，向所述故障定位模塊報告異常事件，所述故障定位模塊根據(jù)異常信息定位故障原因；啟動冗余切換策略，切換服務(wù)；當(dāng)所述故障恢復(fù)模塊檢測到控制器上線信號時，獲取故障恢復(fù)策略進行故障恢復(fù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤陣列的高可用系統(tǒng)，其特征在于，所述軟件系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)鏡像，具體為:在對塊設(shè)備的操作中進行遠程備份，以并行的操作方式寫數(shù)據(jù)到兩個相同的邏輯卷；讀數(shù)據(jù)時，讀取最先相應(yīng)服務(wù)的邏輯卷；若其中的一個邏輯卷出現(xiàn)故障時，切換到另一邏輯卷上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁盤陣列的高可用系統(tǒng)，其特征在于，所述軟件系統(tǒng)支持緩存冗余，具體為:當(dāng)進行緩存冗余時，緩存管理可以通過遠程直接數(shù)據(jù)存取RDMA進行數(shù)據(jù)的緩存鏡像；數(shù)據(jù)在控制器之間存在副本，如果一控制器故障后，其他控制器上的緩存數(shù)據(jù)寫入存儲設(shè)備中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁盤陣列的高可用系統(tǒng)，其特征在于，所述軟件系統(tǒng)支持RAID容錯，具體為:對磁盤陣列進行RAID容錯；增加熱備盤，在RAID降級時替換故障的磁盤。
【文檔編號】G06F11/16GK104268038SQ201410528003
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】周耀輝, 趙靜 申請人:浪潮(北京)電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司