[发明专利]一种多协议存储系统设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机系统及存储领域，是一种多协议存储系统及系统控制方法的传输通信技术，通常基于磁盘存储系统，旨在可以为关键应用场景提供高可用的数据存储服务。

背景技术

过去的存储系统中，每个控制器都是通过自身的后端卡直接与各自的磁盘柜进行连接,通常是每两个控制器连接一组磁盘柜，这样的系统结构在控制器故障时，它的存储资源只可以被连接同一组磁盘柜的控制器接管，所以造成的结果是：如果同一组磁盘柜上的控制器不能同时故障。而随着SAS交换机的出现，多个控制器可以连接到一个或多个独立的外部存储系统，从而显著扩展 SAS 在直连存储 (DAS) 环境中的功能，实现多个服务器的资源共享，减少存储孤岛的现象。这样，任一磁盘柜的存储资源都可以被接管，从而大大提高服务的可靠性。

传统的集群系统以计算节点为核心，性能差，结构复杂，扩展能力差，所以需要一种开放、高带宽、低延迟、高可靠以及满足集群无限扩展能力的以交换为核心的体系结构，这样后来的Infiniband就应运而生。

发明内容

本发明的目的是提供一种多协议存储系统设计方法。

本发明的目的是按以下方式实现的，在多协议存储系统中，控制器的故障判断依靠基于以太网的heartbeat心跳检测和基于Infiniband连接的消息传递检测，在N个控制器的多协议存储系统中，每个控制器要和其他N-1个控制器建立heartbeat和Infiniband连接,其中，Infiniband连接还用于镜像数据的传输和MPIO多路径数据的传输, 在多协议存储系统中设置多协议支持模块，利用统一的管理配置接口对Lun及主机组进行管理,用户可通过以太网交换机连入任何一个控制器对系统进行管理，控制器软件负责向用户提供一个统一的管理视图，应用客户端通过以太网络、FC网络及IB 网络连接到高端磁盘阵列，对导出的LUN进行数据读写访问，实现多协议存储系统的设计，包括以下设计：

(1) 系统硬件设计

多协议存储系统设计由多个控制器组成，控制器间通过 IB 网络相互连接，作为数据镜像与 MPIO连接通路，每个控制器分别包括一个前端卡与一个后端卡，前端卡是万兆以太网卡、 FC卡或者 IB 卡，用于连接前端主机，后端卡为SAS卡连接SAS交换机，SAS交换机连接后端的JBOD，同时为了提高JBOD的可靠性，每个JBOD有两个端口连接到SAS交换机，支持SSD、SAS和 SATA类型的磁盘；

(2) 系统软件设计

多协议存储系统的软件设计分为：控制器OS、多协议支持模块、缓存管理模块、卷管理模块、控制器管理模块几个部分；

数据流主要流经多协议支持模块、缓存管理模块和卷管理模块，用户的数据请求将依次由各模块进行处理：多协议支持模块用来对iSCSI协议、FCP协议、SRP协议及iSer协议进行解析，分离出具体的数据请求，并提交给缓存管理模块，它还负责对底层LUN及主机组进行管理，向用户提供统一的存储资源视图；缓存管理模块用来加速顺序读访问以及随机写访问，在控制器间进行数据镜像，并向控制器管理模块提供数据刷新接口，保证在控制器失效的情况下数据不会丢失，同时在控制器间进行数据的MPIO；卷管理模块负责识别底层磁盘，在之上建立RAID组，进一步组织成逻辑卷，并提供逻辑卷的快照功能；

(3) 系统控制流程

该系统是为了提供高可靠的数据存储服务，在硬件设计中采用SAS交换机后，实现了多个服务器的资源共享，这样，数据的访问路径就有多条，在设计中，为了保持数据的一致性，同一个磁盘阵列RAID只允许一个控制器访问，当这个控制器出现故障时，必须有另外一个控制器接管它的存储资源并持续对外提供服务，所以接管的控制器必须有被接管的控制器的缓存备份，其中：

(a) 服务启动流程

1）系统启动，加载各个模块；

2）每个控制器同其他的控制器建立heartbeat心跳检测连接,用于对故障控制器的检测；

3）每个控制器同其他的控制器建立ib连接,用于备份缓存的传输和MPIO访问数据时的传输；

4）选定缓存的备份端：第0号控制器选择第1号控制器作为缓存的备份端，第1号控制器选择第2号控制器作为缓存的备份端，以此第n-1号控制器选择第n号控制器作为缓存的备份端，第n号控制器选择第0号控制器作为缓存备份端，这样就形成了一个环形链的备份结构；

5）建立RAID，VG，Lv；

6）将建立好的Lv添加到多协议支持模块的主机组中；