CN100354833C - San系统异常情况下的保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种SAN系统异常情况下的保护方法，用以维护LVM信息存储于操作系统核心、硬盘及配置文件时的一致性，该方法包含以下步骤：以建立或删除方式来存储LVM信息；及启始监测模块以使配置文件中的DG、VG、VD、LV等LVM信息彼此保持一致性；使LVM信息于配置文件与硬盘内保持一致性；及使LVM信息于硬盘与操作系统核心内保持一致性。

Description

SAN系统异常情况下的保护方法

技术领域

本发明关于一种SAN系统的管理方法，特别是一种SAN系统异常情况下的保护方法。

背景技术

逻辑卷管理(Logical Volume Manager，LVM)的信息主要记录在三个层面上，由下至上分别是操作系统核心、硬盘、配置文件。

配置文件包括/etc/liblvm、/etc/lvmtab.d。/etc/liblvm连续存放着系统中所有VG的名称，系统存在的所有VG就通过这个文件读出。/etc/lvmtab.d为每个VG分别建立一个文件，存放此VG使用的RAID或分区信息、建立的LV信息等内容。

建立一个LV，分为建立VG和LV两个阶段，VG可以使用RAID或者硬盘分区来建立。建立VG和LV两个阶段信息的存储顺序是相同的。

由图1不难看出，在建立VG或LV的过程中，如果在步骤101、步骤102的时刻突然断电或发生操作系统核心异常而引起程序中断时，LVM信息是不完整的，所以在下次启动时就会报出操作系统核心信息和配置文件不一致的错误，并无法进行修复。所以，有些存储服务器明确规定在建立实体的过程中不允许有断电或其它引起程序异常终止的情况发生。

因此，现今便需要一种方法能够避免因异常情况导致的LVM信息不完整的情况发生。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有防止SAN系统断电或程序异常终止功能的保护方法，系统在VG或LV建立过程中程序突然终止的情况下可以在下次重新开机时继续完成以前未完成的工作，使系统的操作系统核心、硬盘、配置信息保持一致，同时免除了繁杂的配置文件结构带来的麻烦。

为了达到上述目的，本发明提供了一种SAN系统异常情况下的保护方法，用以维护一LVM信息存储于一操作系统核心、一硬盘及一配置文件时的一致性，其中该方法包含以下步骤：以建立或删除配置信息的方式来存储该LVM信息；及启始一监测模块以使该配置文件中该LVM信息保持一致性；使该LVM信息于该配置文件与该硬盘内保持一致性；及使该LVM信息于该配置文件与该操作系统核心内保持一致性；其中使该配置文件中该LVM信息保持一致性的步骤，包含以下步骤：确认每一DG信息与每一VG信息一一对应；确认该DG信息中的RAID信息与该VG信息中的RAID信息一致；及确认每一VD信息与每一LV信息一一对应；使该LVM信息于该配置文件与该硬盘内保持一致性的步骤，包含以下步骤：在该配置文件的记录中找到该硬盘缺失的该LVM信息；及按照该配置文件记录中对该LVM信息的配置，将该LVM信息记录于该硬盘中相对应的位置；以及使该LVM信息于该配置文件与该操作系统核心内保持一致性的步骤，包含以下步骤：在该配置文件的记录中找到该操作系统核心缺失的该LVM信息；及按照该配置文件记录中对该LVM信息的配置，将该LVM信息记录于该操作系统核心中相对应的位置。

根据本发明的构思，以建立方式来存储该LVM信息的步骤，包含以下步骤：建立一配置信息；在该硬盘储存该配置信息；及在该操作系统核心建立该配置信息。

根据本发明的构思，以删除方式来存储该LVM信息的步骤，包含以下步骤：删除该操作系统核心的一配置信息；删除该硬盘的该配置信息；及删除该配置信息。

根据本发明的构思，该监测模块以一固定时间间隔启动。

根据本发明的构思，该监测模块由一用户通过一接口操作以启动。

根据本发明的构思，该监测模块为一VG信息不全的VG监测模块、一VG中RAID信息不全的VG监测模块或一LV信息不全的LV监测模块。

根据本发明的构思，该VG信息不全的VG监测模块先于该VG中RAID信息不全的VG监测模块启动，该VG中RAID信息不全的VG监测模块先于该LV信息不全的LV监测模块启动。

也就是说，本发明所揭示的一种SAN系统异常情况下的保护方法，用以维护LVM信息存储于操作系统核心、硬盘及配置文件时的一致性，该方法包含以下步骤：以建立或删除配置信息的方式来存储LVM信息；及启始监测模块以使配置文件中的DG、VG、VD、LV等LVM信息彼此保持一致性；使LVM信息于配置文件与硬盘内保持一致性；及使LVM信息于配置文件与操作系统核心内保持一致性；其中使该配置文件中该LVM信息保持一致性的步骤，包含以下步骤：确认每一DG信息与每一VG信息一一对应；确认该DG信息中的RAID信息与该VG信息中的RAID信息一致；及确认每一VD信息与每一LV信息一一对应；使该LVM信息于该配置文件与该硬盘内保持一致性的步骤，包含以下步骤：在该配置文件的记录中找到该硬盘缺失的该LVM信息；及按照该配置文件记录中对该LVM信息的配置，将该LVM信息记录于该硬盘中相对应的位置；以及使该LVM信息于该配置文件与该操作系统核心内保持一致性的步骤，包含以下步骤：在该配置文件的记录中找到该操作系统核心缺失的该LVM信息；及按照该配置文件记录中对该LVM信息的配置，将该LVM信息记录于该操作系统核心中相对应的位置。

上述以建立方式来存储LVM信息的步骤，包含以下步骤：建立配置信息；在硬盘储存配置信息；及在操作系统核心建立配置信息。

上述以删除方式来存储LVM信息的步骤，包含以下步骤：删除操作系统核心的配置信息；删除硬盘的配置信息；及删除配置信息。

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟悉相关技术的人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭示的内容、申请专利范围及附图，任何熟悉相关技术的人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

附图说明

图1，为公知LVM信息储存的方法流程图；

图2，为本发明中建立方式的LVM信息储存的方法流程图；

图3，本发明中删除方式的LVM信息储存的方法流程图；

图4，为本发明监测模块应用于实时监测的方法流程图；

图5，为本发明监测模块应用于事件触发的方法流程图；

图6，为本发明监测(detect)模块的回复方法流程图；

图7，为LVM信息存储位置的示意图；

图8，为本发明监测(detect)模块对于异常情况处理的流程图；

图9，为本发明VG监测(detect)模块对于VG信息不全处理的示意图；

图10，为本发明VG监测(detect)模块对于VG中RAID信息不全处理的示意图；

图11，为本发明LV监测(detect)模块对于LV信息不全处理的示意图；

图12，为本发明VG监测(detect)模块对于VG信息不全处理的方法流程图；

图13，为本发明VG监测(detect)模块对于VG中RAID信息不全处理的方法流程图；及

图14，为本发明LV监测(detect)模块对于LV信息不全处理的方法流程图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。

LVM信息一致性保护包括VG和LV两个部分，恢复的顺序和建立的顺序一样也是先恢复VG再恢复LV。以下将分节叙述本案的主要特征。

1、配置信息存储方式的改变

为了改进LVM模块繁杂的配置文件结构、简化系统配置信息的取得方法，去掉/etc/liblvm、/etc/lvmtab.d中的配置文件信息，取而代的的是以sqlite等二维数据库的方式或XML(Extensible Markup Language)来记录LVM信息。

2、LVM信息存储顺序的改变

为了支持维护LVM系统信息一致性的功能，要改变原来存储顺序中不合理的地方，存储LVM信息包括两种方式，分别是建立方式和删除方式。只有在建立和删除时遵循了这样的顺序，下面的监测方法才能实现。

请参阅图2与图3，分别为建立方式和删除方式存储LVM信息的方法流程图。

如图2所示，和原来不同的是，建立配置信息(步骤201)的步骤被放到第一位，这样，在步骤201与步骤202之间发生程序终止时系统可以根据配置信息记录的信息继续完成下面的两步操作。步骤202与步骤203之间发生程序终止时可以根据硬盘上的信息完成操作系统核心的建立工作。

如图3所示，和建立方式不同的是，删除方式最后删除配置信息，这样如果在步骤302与步骤303之间发生断电，系统就会将这个没有删除完全的操作会移到删除操作之前的状态，以维护三个部分的一致性。

3、监测(detect)模块

监测模块用于保证配置信息内部的一致性和配置信息与系统实体的一致性。对监测模块的调用方式主要有实时监测和事件触发两种。

请参阅图4与图5，分别为本发明监测模块应用于实时监测的方法流程图以及应用于事件触发的方法流程图。

如图4所示，实时监测要求后台程序(daemon)以固定的时间间隔启动监测程序(detect)以保证上述的两个一致性，确认触发时间点到时(步骤401)，便会启动监测模块(步骤402)。

如图5所示，该监测模块也可以触发方式启动。例如确认有用户从接口点击进行某种操作为启动监测模块时(步骤501)，监测模块(步骤502)便会被启动。

4、监测模块的恢复过程

监测(detect)模块的恢复过程既适用于以建立(Create)扩展(Extend)VG、LV为代表的建立方式的LVM信息存储顺序，同时也适用于删除(Delete)VG、LV为代表的删除方式LVM信息存储顺序。

请参阅图6，为本发明监测(detect)模块的恢复方法流程图。

如图6所示，监测(detect)模块先维护自己配置文件的一致性(步骤601)，再分为两个恢复层次来进行一致性检查和恢复(步骤602与步骤603)。步骤601与步骤602之间用以维护配置文件和硬盘上存储信息的一致性，步骤602与步骤603之间用以维护硬盘和操作系统核心信息的一致性。

5、配置信息一致性维护模块

几个必要的名词解释

RAID(Redundant Arrays of Inexpensive Disks)使用若干硬盘分区，组成一个单独的存储设备，提供更大的容量、更快的存取速度或数据冗余功能。

VG(Volume Group)使用RAID或直接使用硬盘分区建立一个将分离的存储单元转变成易于管理的虚拟存储单元。在SAN系统中封装为DG(DiskGroup)。

LV(logical Volume)，在VG的上建立的提供给用户使用的虚拟存储设备。在SAN系统中封装为VD(Virtual Disk)。

在SAN系统中配置信息有如下几个部分：DG、VG、VD、LV、RAID、VG和RAID的对应关系记录信息。在重建系统实体之前要确保这些配置信息的一致性，因为这是系统实体正确性的保障。这些一致性检查包括：

DG与VG一一对应，即DG有记录而VG无记录的应在VG中增加一条记录。

DG中的RAID成员要和VG中的RAID或分区成员一致。

VD与LV一一对应，即VD有记录而LV无记录的应在LV中增加一条记录。

6、配置文件、硬盘信息、操作系统核心信息的取得方法配置信息的获得方法

配置信息可以通过存储信息工具的标准操作指令来完成。例如采用数据库来记录配置信息时，可以使用select语句来获得相应得配置信息。

硬盘信息的获得方法：

如图7所示，LVM信息存储池VG可以由分区直接构成，此时，LVM信息可以从RAID设备上读出。同时，如果VG由分区直接构成时，LVM信息要从分区设备上读通过ssize_t read(int fd，void^*buf,size_t count)来读取设备上的文件，fd参数可以是指向相应RAID设备或分区的文件描述符，读出的信息存放在buf中，count为读出信息的大小。

操作系统核心信息的获得方法：

操作系统核心信息的取得方式有从系统/proc目录下读取和ioctl方法两种，从/proc目录下读取要涉及到文件解析，容易发生错误，所以一般选用ioctl方法来获取LVM信息。

应用到的ioctl操作主要有：

ioctl(handle_lvm，VG_STATUS_GET_COUNT，&vg_count)；

ioctl(handle_lvm，VG_STATUS_GET_NAMELIST，vg_names)；

以上是LVM取得全局信息的两个方法。第一条是取得LVM系统中VG的个数，VG的个数存于vg_count中。第二条是取得LVM系统中所有存在的VG name。handle_lvm是指向LVM全局设备文件/dev/lvm的文件描述符。VG_STATUS_GET_COUNT、VG_STATUS_GET_NAMELIST为操作命令字。

在操作系统核心中取得VG信息的方法：

ioctl(group，VG_STATUS，&vg_this)；

group指向/dev/VG name/group的设备文件，每建立一个VG，系统中都会生成一个对应得设备文件，取得的VG信息存放在vg_this中。VG_STATUS为操作命令字。

在操作系统核心中取得LV信息的方法：

ioctl(group，LV_STATUS_BYINDEX，&lv_req)；

lv_req.lv_index为要取得的LV在当前VG中的序号，group指向/dev/VGname/group的设备文件，取得的信息存放在lv_req中。LV_STATUS_BYINDEX为操作命令字。

下面分别介绍LVM三个部分信息各种不一致的情况，以及在这种情况下detect的恢复方法。每个流程分别包括了配置信息-硬盘、硬盘-操作系统核心两层信息一致性的维护。

7、监测(detect)模块的整体实施方式

监测(detect)模块支持任何情况下的LVM信息不一致的处理，如图8所示，在处理时，将这些特殊情况的处理按照合理的顺序依次执行。其流程顺序为VG监测模块(VG信息不全，建立VG)(步骤801)、VG监测模块(VG中RAID信息不全，扩展VG)(步骤802)以及LV监测模块(LV信息不全，建立VG)(步骤803)。

每个模块分别按照第4节监测(detect)模块恢复过程来进行信息一致性维护。下面描述三种情况的具体实施方式。

VG监测(detect)模块(VG信息不全，建立VG)恢复配置文件、硬盘、操作系统核心三个部分任意一个部分有VG信息缺失的情况。首先保证配置信息各个部分信息的一致性，在以此为依据恢复另外两个部分。下面的例子是硬盘和操作系统核心中缺失_vg_002的处理。

如图9所示，当硬盘和操作系统核心缺失_vg_002信息时，先按照配置信息记录的_vg_002的信息建立一个VG，并将它的信息分别记录在硬盘和操作系统核心的相应位置。

VG监测(detect)模块(VG中RAID信息不全，扩展VG)恢复配置文件、硬盘、操作系统核心三个部分任意一个VG中RAID信息不全的情况，需要通过扩充的方法将此VG所遗失的RAID信息补充进去。首先保证配置信息各个部分信息的一致性，在以此为依据恢复另外两个部分。下面的例子是硬盘和操作系统核心中缺失_vg_002的/dev/md3的处理。

如图10所示，当硬盘和操作系统核心缺失_vg_002缺失/dev/md3信息时，将/dev/md3信息分别记录在硬盘和操作系统核心的相应位置。

LV监测(detect)模块(LV信息不全，建立LV)和VG监测(detect)模块(VG信息不全，建立VG)相似，图11是硬盘和操作系统核心中缺失_lv_002的处理。

在配置信息维护中已经保证了配置文件中DG和VG信息的一致性，在这时，只需保证VG的信息和系统实体的一致就可保证系统整体的一致性。

在恢复方法中正是由于对LVM信息存储顺序的改变才能完成配置文件信息、硬盘信息、操作系统核心信息逐级恢复的方法。

8、VG监测(detect)模块(VG中RAID信息不全，扩展VG)

在本模块中，如果操作系统核心中没有对应的VG实体，则说明上一模块检查VG信息是否完全的操作有误，就提报错误信息退出。VG成员检查的配置文件需要VG和VG-RAID对应的信息。

具体实施例

下面举一具体实例说明本发明操作过程。本例中监测模块的实施方式为事件触发方式，用户点击界面中的“查看系统信息”便启动了监测模块。

VG将直接采用RAID建立，不采用分区建立的方式。

本例采用一种小巧高效的数据库sqlite记录配置信息。DG、VG、VD、LV、RAID、VG和RAID的对应关系记录分别记录在各自的表中。

1、VG detect(VG信息不全，建立VG)模块

RAID字段：VG字段：

Id(编号)	Id(编号)
		Name(名字)	Name(名字)
RaidLevel(级别)	Size(大小)
		DiskGroupID(所属DG)	DiskGroupID(所属DG)
State(状态)	State(状态)

将RAID表和VG表以DiskGroupID进行左外连接，如果VG对应的字段为空就说明系统应增加一个VG。如：

RAID表选出的字段：

Name	DiskGroupId
		/dev/md0	1
/dev/md1	2
		/dev/md2	2

VG表选出的字段：

DiskGroupId
	1

左外连接后：

RAID.Name	RAID.DiskGroupId	VG.DiskGroupId
			/dev/md0	1	1
/dev/md1	2	NULL
			/dev/md2	2	NULL

请配合参阅图12，为该较佳实施例的方法流程图。

VG表的DiskGroupId字段为NULL证明VG表和RAID表不一致，在本例中表示DiskGroupId＝2的/dev/md1和/dev/md2是空闲状态，也就是说要以这两个RAID在VG表中建立一个DiskGroupId为2的VG，这样就完成了配置信息的维护(步骤1201)。根据VG detect模块(VG信息不全)的流程，检查硬盘和操作系统核心中是否有此VG信息(步骤1203与步骤1204)，如果没有，就在相应的存储位置建立此VG的信息(步骤1205与步骤1207)，以维护LVM三个存储层次的一致性。

若确认VG信息已取完(步骤1208)，便结束该程序，反之，则回到步骤1202。

2、VG detect(VG中RAID信息不全，扩展VG)模块

VG-RAID字段：

VgName(VG名字)
	RaidName(VG使用RAID名字)

RAID表选出的字段：

Name	DiskGroupId
		/dev/md0	1
/dev/md1	2
		/dev/md2	2

VG表选出的字段：

DiskGroupId	VgName
		1	_Vg_001
2	_Vg_002

VG-RAID表选出的字段：

VgName	RaidName
		_Vg_001	/dev/md0
_Vg_002	/dev/md2

RAID表、VG表先以DiskGroupId进行左外连接，结果集再以Raid.Name和VG-RAID的RaidName进行左外连接。结果如下表：

RAID.Name	VG.VgName	VG-RAID.RaidName
			/dev/md0	_Vg_001	/dev/md0
/dev/md1	_Vg_002	NULL
			/dev/md2	_Vg_002	/dev/md2

请配合参阅图13，为该较佳实施例的方法流程图。

VG-RAID.RaidName字段中的NULL代表_Vg_002中缺少RAID成员/dev/md1，所以要在VG-RAID配置文件中增加/dev/md1(步骤1301)。此时，由于第一步已经保证硬盘和操作系统核心中_vg_002已存在(步骤1 303)，所以启动VG监测(VG中RAID信息不全)的模块检查在硬盘和操作系统核心_vg_002对应的存储位置是否有/dev/md1的信息(步骤1305与步骤1306)，如果没有，就在相应的存储位置记录该信息(步骤1307与步骤1308)，这样就完成了三个存储层次信息一致性的维护。

若确认RAID信息已取完(步骤1309)，便确认是否取完VG信息(步骤1310)；反之，若RAID信息未取完(步骤1309)，则回到步骤1304取下一项RAID信息。若确认取完VG信息(步骤1310)，则结束该程序。反之，若VG信息未取完(步骤1310)，则回到步骤1302取下一项VG信息。

3、LV detect模块(LV信息不全，建立LV)

请配合参阅图14，为该较佳实施例的方法流程图。

此模块要确保在VD表中存在的表项和LV表项的一一对应关系(步骤1401)，再启动LV监测(LV信息不全，建立LV)模块确保LV表中存在的LV项在硬盘和操作系统核心中也有该信息(步骤1403与步骤1404)，如果没有，则在对应的位置记录此信息(步骤1405与步骤1407)，以维护三个层次存储信息的一致性。

若确认LV信息已取完(步骤1408)，便结束该程序，反之，则回到步骤1402。

虽然本发明以前述的实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附权利要求书。

Claims (7)

1.一种SAN系统异常情况下的保护方法，用以维护一LVM信息存储于一操作系统核心、一硬盘及一配置文件时的一致性，其中该方法包含以下步骤：

以建立或删除配置信息的方式来存储该LVM信息；及

启始一监测模块以使该配置文件中该LVM信息保持一致性；使该LVM信息于该配置文件与该硬盘内保持一致性；及使该LVM信息于该配置文件与该操作系统核心内保持一致性；其中

使该配置文件中该LVM信息保持一致性的步骤包含以下步骤：

确认每一DG信息与每一VG信息一一对应；

确认该DG信息中的RAID信息与该VG信息中的RAID信息一致；及

确认每一VD信息与每一LV信息一一对应；

使该LVM信息于该配置文件与该硬盘内保持一致性的步骤包含以下步骤：

在该配置文件的记录中找到该硬盘缺失的该LVM信息；及

按照该配置文件记录中对该LVM信息的配置，将该LVM信息记

录于该硬盘中相对应的位置；以及

使该LVM信息于该配置文件与该操作系统核心内保持一致性的步骤包含以下步骤：

在该配置文件的记录中找到该操作系统核心缺失的该LVM信息；及

按照该配置文件记录中对该LVM信息的配置，将该LVM信息记录于该操作系统核心中相对应的位置。

2.如权利要求1所述的SAN系统异常情况下的保护方法，其特征是以建立方式来存储该LVM信息的步骤，包含以下步骤：

建立一配置信息；

在该硬盘储存该配置信息；及

在该操作系统核心建立该配置信息。

3.如权利要求1所述的SAN系统异常情况下的保护方法，其特征是以删除方式来存储该LVM信息的步骤，包含以下步骤：

删除该操作系统核心的一配置信息；

删除该硬盘的该配置信息；及

删除该配置信息。

4.如权利要求1所述的SAN系统异常情况下的保护方法，其特征是该监测模块以一固定时间间隔启动。

5.如权利要求1所述的SAN系统异常情况下的保护方法，其特征是该监测模块由一用户通过一接口操作以启动。

6.如权利要求1所述的SAN系统异常情况下的保护方法，其特征是该监测模块为一VG信息不全的VG监测模块、一VG中RAID信息不全的VG监测模块或一LV信息不全的LV监测模块。

7.如权利要求6所述的SAN系统异常情况下的保护方法，其特征是该VG信息不全的VG监测模块先于该VG中RAID信息不全的VG监测模块启动，该VG中RAID信息不全的VG监测模块先于该LV信息不全的LV监测模块启动。

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