一種解決雙機(jī)集群腦裂的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種解決雙機(jī)集群腦裂的方法及裝置，特別涉及一種雙機(jī)集群存儲(chǔ)系統(tǒng)使用后端共享存儲(chǔ)時(shí)防止腦裂的方法及裝置，適用于雙機(jī)集群存儲(chǔ)系統(tǒng)，屬于海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代存儲(chǔ)領(lǐng)域，為了提高存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性和改善存儲(chǔ)系統(tǒng)的輸入、輸出性能，人們設(shè)計(jì)了多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案，這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案通常是各種類型的獨(dú)立磁盤冗余陣列(Redundant Arrays of Independent Disks，RAID)。通過使用特定的硬件或軟件，RAID把多個(gè)物理存儲(chǔ)設(shè)備如磁盤，聯(lián)合起來，形成一個(gè)統(tǒng)一的邏輯存儲(chǔ)設(shè)備。基于雙機(jī)集群的技術(shù)大多數(shù)用于應(yīng)用系統(tǒng)，將雙機(jī)集群技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)緊密結(jié)合，形成應(yīng)用集群，采用串口或者以太網(wǎng)絡(luò)在集群之間進(jìn)行心跳同步傳輸。如圖3所示，傳統(tǒng)的雙機(jī)集群存儲(chǔ)通過心跳網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行心跳傳遞，在心跳正常的情況下，不同節(jié)點(diǎn)對不同的資源進(jìn)行導(dǎo)出，如節(jié)點(diǎn)1導(dǎo)出Diskl-Disk6組成的存儲(chǔ)池資源，節(jié)點(diǎn)2導(dǎo)出Disk7-Diskl2組成的存儲(chǔ)池資源，前端業(yè)務(wù)10只在需要訪問的資源導(dǎo)出的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行，但當(dāng)心跳網(wǎng)絡(luò)故障后，雙機(jī)集群無法感知彼此是否存活，陷入腦裂狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)互相認(rèn)為對方失效且自己活著，雙機(jī)集群的節(jié)點(diǎn)爭搶后端相同資源，且兩個(gè)節(jié)點(diǎn)均會(huì)接管這些資源，并都對業(yè)務(wù)主機(jī)進(jìn)行導(dǎo)出，此時(shí)業(yè)務(wù)主機(jī)依然在正常進(jìn)行業(yè)務(wù)10，節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2均搶奪了所有相同的后端存儲(chǔ)資源，并向前端導(dǎo)出給應(yīng)用，前端應(yīng)用可在不同的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行10操作，在未加鎖的情況下對后端的共享磁盤上的文件進(jìn)行寫入操作，或者對共享存儲(chǔ)的同一個(gè)位置進(jìn)行寫入，某節(jié)點(diǎn)將另一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)覆蓋，從而導(dǎo)致只有某一節(jié)點(diǎn)在最后時(shí)候?qū)懭氲臄?shù)據(jù)才是正確的。如A節(jié)點(diǎn)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)之前寫入的數(shù)據(jù)，用戶程序認(rèn)為正確，實(shí)際上已經(jīng)被B節(jié)點(diǎn)在時(shí)間點(diǎn)后寫入的數(shù)據(jù)覆蓋，A節(jié)點(diǎn)上的用戶程序讀取出B節(jié)點(diǎn)寫入的數(shù)據(jù)，用于計(jì)算，導(dǎo)致結(jié)果為錯(cuò)誤，造成資源搶奪和數(shù)據(jù)一致性問題。
[0003]下面對RAID中常用的技術(shù)術(shù)語進(jìn)行解釋:
[0004]條帶:又稱為Stripe，是磁盤陣列不同磁盤上的位置相關(guān)的分塊集合，是組織不同磁盤上條塊的單位。
[0005]條帶化:又稱為Striping，是指把一段連續(xù)數(shù)據(jù)分割成相同大小的數(shù)據(jù)塊，把每段數(shù)據(jù)分別寫入到磁盤陣列的不同磁盤上的方法。
[0006]節(jié)點(diǎn):組成雙機(jī)集群系統(tǒng)中的一臺主機(jī)，為本文中提到的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
[0007]比較常用的RAID 有 1^100、1^101、1^105、1^106、1^1010、1^1050和1^1060等。其中RAID0不具有冗余能力，RAID1只是對磁盤做了鏡像。其它五種陣列分別有多個(gè)磁盤組成，它們以條帶的方式向陣列中的磁盤寫數(shù)據(jù)，奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)存放在陣列中的各個(gè)磁盤上。腦裂:在集群工作時(shí)，當(dāng)心跳信息無法傳遞時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均會(huì)認(rèn)為其他節(jié)點(diǎn)無效，自己有效，此時(shí)形成腦裂狀態(tài)。此時(shí)節(jié)點(diǎn)爭奪資源，如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)都爭奪到所有的資源，用戶程序便可以同時(shí)寫入數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致有效數(shù)據(jù)被覆蓋，節(jié)點(diǎn)最后寫入的數(shù)據(jù)為有效，此前寫入的數(shù)據(jù)丟失。
[0008]仲裁盤:用于仲裁信息傳遞的共享磁盤，可以為FC或者iSCSI盤陣映射出來的卷，也可以為SAS JB0D上的硬盤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為解決因心跳網(wǎng)絡(luò)失效導(dǎo)致的集群系統(tǒng)腦裂的問題，提出一種解決雙機(jī)集群腦裂的方法及裝置，通過設(shè)置仲裁盤并對其寫入/讀取信息實(shí)現(xiàn)信息交換，防止腦裂的發(fā)生。
[0010]本發(fā)明的思想是通過使用一部分共享池空間來交換資源爭奪信息，保證節(jié)點(diǎn)不會(huì)操縱已經(jīng)被其它節(jié)點(diǎn)搶占的資源，進(jìn)而避免腦裂的發(fā)生。
[0011]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0012]—種解決雙機(jī)集群腦裂的方法，包括以下內(nèi)容:
[0013]后端共享盤可創(chuàng)建1個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)池，同一個(gè)存儲(chǔ)池可根據(jù)用戶選擇歸屬于某節(jié)點(diǎn)，在存儲(chǔ)池中為各節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建仲裁盤用于存儲(chǔ)交換信息，交換信息中包括用于標(biāo)識集群及相關(guān)信息位置與長度的仲裁超級塊，用于標(biāo)識資源爭搶結(jié)果的仲裁信息，以及用于標(biāo)識其它節(jié)點(diǎn)放棄對該資源的爭搶的響應(yīng)信息；
[0014]當(dāng)發(fā)生腦裂時(shí)，獲得資源的節(jié)點(diǎn)向仲裁盤寫入仲裁信息，表明其已獲得該仲裁盤所在節(jié)點(diǎn)的資源；
[0015]未獲得資源的節(jié)點(diǎn)向仲裁盤寫入響應(yīng)信息，表明其已知道該仲裁盤所在節(jié)點(diǎn)的資源已被其它節(jié)點(diǎn)接管，自己將放棄對該資源的爭搶。
[0016]作為優(yōu)選，所述仲裁超級塊包括仲裁區(qū)域標(biāo)記(MIGIC)，集群名稱，集群UUID，仲裁信息起始位置和長度，響應(yīng)信息的起始位置和長度;仲裁區(qū)域標(biāo)記用于表示該盤用作仲裁盤，集群名稱以及集群UUID用于標(biāo)識使用此盤的集群，仲裁信息起始位置和長度用于定位和指示仲裁信息的長度，響應(yīng)信息的起始位置和長度用于定位和指示響應(yīng)信息的長度。
[0017]作為優(yōu)選，所述仲裁信息包括當(dāng)前爭奪成功的節(jié)點(diǎn)名稱、節(jié)點(diǎn)UUID和寫入信息時(shí)的時(shí)間戳。
[0018]作為優(yōu)選，所述響應(yīng)信息包括放棄對該資源爭奪的節(jié)點(diǎn)名稱、節(jié)點(diǎn)UUID和寫入信息的時(shí)間戳。
[0019]作為優(yōu)選，所述獲得資源按照對本節(jié)點(diǎn)所屬資源優(yōu)先搶占的原則獲取資源。
[0020]作為優(yōu)選，為保證腦裂被成功避免以及磁盤10性能，所述獲得資源的節(jié)點(diǎn)向仲裁盤寫入仲裁信息，為間隔一定時(shí)間持續(xù)寫入，直到其輪詢到其它節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)信息或?qū)懭氪螖?shù)高于預(yù)設(shè)閾值N時(shí)停止寫入。
[0021]作為優(yōu)選，所述獲得資源的節(jié)點(diǎn)向仲裁盤寫入仲裁信息以及未獲得資源的節(jié)點(diǎn)向仲裁盤寫入響應(yīng)信息通過以下過程實(shí)現(xiàn):
[0022]首先，向本節(jié)點(diǎn)的仲裁盤持續(xù)寫入仲裁信息，并從中讀取響應(yīng)信息，當(dāng)讀取到響應(yīng)信息或?qū)懭氪螖?shù)高于預(yù)設(shè)閾值N時(shí)停止寫入；
[0023]其次，從其它節(jié)點(diǎn)的仲裁盤間隔一定時(shí)間N次讀入仲裁信息，當(dāng)仲裁信息不斷變化時(shí)判斷該節(jié)點(diǎn)資源已被搶占，向該節(jié)點(diǎn)的仲裁盤寫入響應(yīng)信息；
[0024]—種解決雙機(jī)集群腦裂的裝置，如圖4所示，基于仲裁盤，包括控制模塊，仲裁信息寫入模塊，仲裁信息讀取模塊，響應(yīng)信息寫入模塊和響應(yīng)信息讀取模塊，5個(gè)模塊均置于所有節(jié)點(diǎn)中，控制模塊與仲裁信息寫入模塊，仲裁信息讀取模塊，響應(yīng)信息寫入模塊和響應(yīng)信息讀取模塊分別相連；
[0025]控制模塊用于在腦裂發(fā)生時(shí)輪詢集群存儲(chǔ)池，對每個(gè)存儲(chǔ)池判別是否屬于本節(jié)點(diǎn)，如果是，啟動(dòng)仲裁信息寫入模塊寫入仲裁信息，啟動(dòng)響應(yīng)信息讀取模塊讀取響應(yīng)信息，當(dāng)讀取到其它節(jié)點(diǎn)放棄資源爭奪的響應(yīng)信息或在預(yù)設(shè)的時(shí)間S內(nèi)沒有讀到響應(yīng)信息時(shí)確認(rèn)其已成功搶占該資源;如果否，啟動(dòng)仲裁信息讀取模塊讀取仲裁信息，當(dāng)讀取到其它節(jié)點(diǎn)已占有該資源的仲裁信息時(shí)，啟動(dòng)響應(yīng)信息寫入模塊寫入響應(yīng)信息，否則啟動(dòng)仲裁信息寫入模塊寫入仲裁信息，啟動(dòng)響應(yīng)信息讀取模塊讀取響應(yīng)信息，當(dāng)讀取到其它節(jié)點(diǎn)放棄資源爭奪的響應(yīng)信息或在預(yù)設(shè)的時(shí)間S內(nèi)沒有讀到響應(yīng)信息時(shí)停止仲裁信息寫入模塊；
[0026]仲裁信息寫入模塊用于根據(jù)控制模塊給出的寫入命令向?qū)?yīng)的仲裁盤中寫入本機(jī)已搶占該資源的仲裁信息；
[0027]仲裁信息讀取模塊用于根據(jù)控制模塊給出的讀取命令讀取對應(yīng)的仲裁盤中的有效仲裁ig息;
[0028]響應(yīng)信息寫入模塊用于根據(jù)控制模塊給出的寫入命令向?qū)?yīng)的仲裁盤中寫入