CN100390742C - 用于低开销存储群集配置锁定的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种存储控制装置，其与具有多个管理员系统的存储网络内的存储设备的群集通信，所述存储控制装置包括群集锁请求方组件，群集锁接收方组件和配置组件，其中响应由所述群集锁接收方组件对群集锁的接收，所述配置组件可以运行以便配置所述群集内的逻辑资源对象。所述存储控制装置还可包括群集锁授予方组件，其可以运行以便响应所述群集锁请求方组件，将群集锁授予所述群集锁接收方组件。一种操作存储控制装置的方法包括相应于所述装置的功能组件的方法步骤，并且可以被体现在计算机程序代码内。

Description

用于低开销存储群集配置锁定的装置及方法

技术领域

本发明涉及数据存储系统，特别地涉及用于联网的存储系统中的控制器，以及其操作方法。

背景技术

在本发明的领域中，公知的是增强功能的存储系统(例如，一个或多个磁盘驱动器的系统)包含许多逻辑资源。可以由存储适配器或控制器管理这些资源。在本上下文中，逻辑资源是这样的实体，其显露出类似于磁盘的行为，但是其可以具有通常不与各磁盘驱动器关联的特性。这些特性包括增强的性能，可靠性，可用性和数据转换操作，诸如时点拷贝。在逻辑资源和其它逻辑资源或物理资源之间可以存在复杂的多对多的关系。例如，RAID-5(独立磁盘冗余阵列)布置通常包含4到16个组成磁盘。数据被分解在所述组成磁盘上，并且计算并存储奇偶校验。这些逻辑资源的特性和这些逻辑资源之间的关系必须被收集并被处理以便允许用户维护他们的子系统。当这样的子系统被进一步聚集在一起并且被用于存储网络内时，控制所述系统的逻辑资源配置的难度和资源代价进一步增加了。

因此有必要允许将系统配置控制任务分布在所述存储网络内的适配器或控制器间。依据其特性，分布式的管理任务可以从任意支持的客户处被请求。这使得两个用户试图从不同的位置执行冲突的活动从而导致不可预知的结果成为可能。例如，在RAID子系统的情况下，两个用户可能会试图配置同一磁盘驱动器或资源。即使没有远程访问，当子系统被配置为群集模式时，其可以被从多个本地主机访问，并且可以遇到同样的问题。

由适配器保持的逻辑资源对象在堆栈中拥有多个过滤器层。这种配置组件将各个过滤器资源与资源对象实例关联在一起。当资源对象被创建时，必须由所述的配置组件在其它过滤器层之上增加所述的过滤器层。在这个处理过程中，群集必须是稳定的，并且重要的是要确保不同时执行其它的配置任务。在每个这些步骤之间，存在有可以导致不可用或创建了一半的资源对象的错误的用户交互的机会。

存储装置的大小正在不断增加，并且依赖单个控制点配置网络中的资源正在成为是不合理地沉重的并且是难以实行的。然而，由于逻辑和物理资源的配置的复杂性，完全在配置软件层内的控制分布式系统管理的传统的方法，例如，通过对配置工具程序的访问实施串行化，不能被用于防止冲突。同时，对适配器级的资源的使用必须被尽可能地限制以便满足输入/输出操作的“实际”工作的需要。本领域的技术人员公知的是这些适配器或控制器的开销资源必须被设计得尽可能地节剩。

因此，希望提供一种用于存储网络中的分布式存储配置控制的低开销的系统和方法，以便缓解这些问题。

发明内容

因此，本发明在第一方面，提供了一种存储控制装置，其与具有多个管理员系统的存储网络中的存储设备群集通信，所述存储控制装置在所述多个管理员系统外部，所述存储控制装置包括：群集锁请求方组件；群集锁接收方组件；以及配置组件；其中响应由所述群集锁接收方组件对群集锁的接收，所述配置组件可以运行以便配置所述群集内的逻辑资源对象。

所述装置优选地还包括群集锁授予方组件，其运行以便响应所述的群集锁请求方组件，将群集锁授予所述群集锁接收方组件。

优选地，所述群集锁授予方组件是第一存储适配器组件。优选地，所述群集锁授予方组件通知所述群集中的第二存储适配器组件已经授予了一个锁。

优选地，所述群集锁授予方组件通知所述群集中的所述第二存储适配器组件已经释放了一个锁。

优选地，所述群集锁授予方组件运行以在超时时间段到期后取消所述的群集锁。

优选地，所述群集锁授予方组件运行以响应适配器重置操作取消所述的群集锁。

优选地，所述群集锁授予方组件运行以响应电源周期(powercycle)取消所述的群集锁。

优选地，所述群集锁授予方组件在非易失存储器中存储群集锁号。

本发明在第二方面提供了一种用于操作与具有多个管理员系统的存储网络中的存储设备群集通信的存储控制装置的方法，所述存储控制装置在所述多个管理员系统外部，所述方法包括如下步骤：请求群集锁；接收群集锁；以及响应所述接收群集锁的步骤，配置所述群集内的逻辑资源对象。

在第三方面，本发明提供了一种计算机程序，其包括这样的计算机程序代码，当被装入计算机系统并被执行时，执行所述第二方面的方法的步骤。

第二和第三方面的优选特征分别包括相应于第一方面的优选特征的硬件组件的方法步骤和计算机代码成分。

附图说明

现在将参考附图仅以示例的方式说明本发明的优选实施例，其中：

图1示出了根据本发明的优选实施例的装置；

图2示出了根据本发明的另一优选实施例的第一方面执行的方法的步骤；及

图3示出了根据本发明的再一优选实施例的第二方面执行的方法的步骤。

具体实施方式

图1示出了存储设备(104，104’，120)的群集(102)内的这样一种类型的存储控制装置(100)，其可以运行在具有可以被作为管理员系统运行的若干不同系统(108，108’)的存储网络(未示出)内。存储控制装置(100)具有适用于通过发出锁请求处理请求群集锁的群集锁请求方组件(110)。存储控制装置(100)具有适用于接收群集锁的群集锁接收方组件(112)。响应由群集锁接收方组件(112)对群集锁的接收，配置组件(114)可以运行以便配置群集(102)内的逻辑资源对象(115)。

存储控制装置(100)还可以包括群集锁授予方组件(116)，其可响应对来自群集锁请求方组件(110)的群集锁请求的接收，将群集锁授予群集锁接收方组件(112)。

在一个示例实施例中，存储控制装置(100)可以是这样的装置，其中群集锁授予方组件(116)是第一存储适配器组件。在另一个实施例中，该存储控制装置可以是第一存储控制组件或装置，诸如存储虚拟化装置。

在一个示例实施例中，存储控制装置(100)可以是这样的装置，其中群集锁授予方组件(116)通知所述群集(102)内的第二存储适配器组件(120)，已经授予了一个锁，或已经释放了一个锁，或已经取消了一个锁。在优选实施例中，可以在超时时间段到期之后取消锁。在另一个实施例中，可以响应适配器重置操作取消锁。在再一个实施例中，可以响应电源周期取消锁。

在该示例实施例的存储控制装置(100)中，群集锁授予方组件(116)在非易失存储器(122)内存储群集锁号。

本发明的优选实施例提供了这样的系统和方法，其确保具有修改资源的可能的任意任务是被附加在给定群集上的活性地配置资源的唯一的这种任务。通过使用群集范围的锁实施这种策略。仅当事务修改逻辑资源对象(115)时，所述的锁被请求。在配置锁的过程中，可以不受限制地继续观看活动。示例实施例的锁定机制基于对配置锁号的使用，下面将更详细地解释其操作。

图2示出了根据优选实施例，与具有多个管理员系统的存储网络内的存储设备群集通信的存储控制装置(100)的操作方法的第一方面。在步骤202，适配器存储其CLN。在步骤(204)，群集锁被请求。在步骤(206)，群集锁被接收。在步骤(208)，响应接收群集锁的步骤(206)，配置该群集内的逻辑资源对象。

如果发生了超时(210)，适配器重置(212)或电源周期(214)，则所述群集锁被取消(216)并且所述CLN被增加(218)。

图3示出了根据优选实施例，与具有多个管理员系统的存储网络内的存储设备群集通信的存储控制装置(100)的操作方法的第二方面。在步骤302，适配器存储其CLN。在步骤(304)，群集锁请求被接收。在步骤(306)，一个锁被授予。

如果检测到超时(308)，适配器重置(310)或电源周期(312)，则适配器取消所述群集锁(314)并且增加其CLN(316)。

从而在具有修改资源对象的可能的所有任务开始时，配置数据被锁定。配置组件(114)在接收到这种请求后，通过向群集发送锁请求消息请求群集锁。如果群集没有被锁定，该请求将成功，并且返回有效的配置锁号(CLN)。

在优选实施例中，子系统使用基于过滤器的配置事务执行配置。每个配置事务被修改以便包括一个用于所述CLN的字段。为零的CLN表示该配置事务没有请求锁，并且它可以被与其它配置事务并发地处理。例如，所有观看事务，可以被执行而不需要CLN。在配置事务修改资源的情况下，如果配置事务不包含正确的CLN，则基于固件的配置代理将以一个无效CLN指示符停止该配置事务。

优选实施例的配置组件(114)在开始任何“配置更改”活动之前使用锁请求事务请求CLN。如果没有其它程序已经获得了所述锁，则该事务返回“成功”指示符。适配器存储所述锁已经被授予的指示，并且它通知群集内的所有其它适配器。一旦已经授予了锁，这个适配器或群集内的任意其它适配器不会授予其它的锁，直到该锁被释放为止。

然后，配置组件(114)将返回的CLN值提供到其在配置活动过程中发送到所述适配器的各个事务的CLN字段内。只有授予当前锁的适配器将接收包含非零CLN的配置事务。当配置组件完成配置活动后，通过向授予所述锁的适配器发送释放锁指令释放该锁。然后接收适配器通知群集内的所有其它适配器该锁已经被释放。当以这种方式释放锁时CLN不被增加。如下面将更详细地解释的，仅在锁被取消时增加CLN。

如果在所述锁被授予的同时，锁请求事务被发送到群集内的任意适配器，将以CLN已经被保持的指示拒绝该事务。当配置组件(114)接收这个结果码时，其必须等待直到或是锁被持有程序释放或是锁超时为止。下面在此将详细说明超时机制。

在最优选实施例中，适配器在非易失存储器(诸如NVRAM或非易失随机访问存储器)中存储其当前的CLN。在适配器重置或电源周期之后，适配器增加被存储在NVRAM内的值。(这对在适配器重置或电源周期之前保持为活性的任意配置程序的固有的超时时间产生影响。)如果在NVRAM内没有发现CLN，则其被设置为1。在群集中每个适配器维护一个独立的CLN，即，适配器不对它们的CLN进行同步。只有锁本身是共享的。如果两个单独的适配器被连接到一起，并且每个授予了一个仍然未被解决(outstanding)的锁，则两个锁都被取消。如果仅有一个锁未被解决，则它被保留。

根据优选实施例的锁定机制的规则如下：

1一旦已经授予了一个锁(图3的步骤306)并且已经由锁请求事务提供了CLN，则不再有其它锁被从这个或群集内的任意其它适配器授予，直到该锁已经被释放为止。

2不可能有两个配置工具同时请求并且被被授予锁。

3适配器接收到的CLN字段被设置为零的事务请求不需要锁。

4适配器接收到的CLN字段被设置为非零的事务请求需要一个锁，只有授予所述锁的适配器可以接收所述事务，并且在该事务中提供的CLN必须与当所述锁被授予时由该适配器提供的CLN匹配。如果这些条件不满足，则以一个无效的CLN指示符停止该事务。

5后续的请求锁的呼叫(被锁释放分隔开)可以收到相同的CLN。

6由锁请求事务返回的CLN被存储在适配器的NVRAM内。CLN被存储在适配器的NVRAM内，这是因为配置工具‘A’可能已经锁定了具有CLN为1的适配器‘X’。如果该适配器重置(并且将其CLN重置为1)，并且然后配置工具‘B’被授予适配器X上的锁(以相同的CLN)，则两个配置工具将不经意地使用同一个锁。在重置之后，适配器忘记以前授予的任意的锁，并且将CLN增加1。被锁请求事务返回的CLN可以具有1-255的任意值并且从255绕回1(即，其不能是0)

7当2个适配器被连接在一起时，如果仅有1个授予了锁，则锁保持为被授予。

8当2个适配器被连接在一起时，如果两个都授予了锁，则一个适配器将取消它的锁。

9在超时时间段例如两分钟之后，锁将被取消。在使用所述锁的事务已经被提交之后该定时器被重新启动。

10在锁被取消之后，将被提供给下一个锁请求事务的CLN被增加。

11所述CLN不被跨适配器同步(即，它们可以是不同的)。

12如果由另一个适配器持有锁，并且适配器被从群集分离开来，则所述锁被忘记。

当所述锁被响应锁请求事务授予时，根据优选实施例的适配器开始一个预定的超时时间段计时。当具有非零CLN的配置事务结束时，该超时计时被重新开始。该超时计时通常由释放锁事务停止。如果在该超时计时到期之前没有收到包含当前CLN的其它配置事务，则该适配器取消所述锁，增加CLN并且通知群集中所有其它适配器。

仅当锁被取消时(图3的步骤316)，CLN才被增加。成功地释放锁事务不会增加CLN并且任何随后的锁请求事务可以被给予同样的CLN。在锁已经被取消后剩余有任何局部对象的情况下，配置组件检查并标识它们，并且执行清除操作。在适配器重置之后，任何以前的锁或超时都被忘记。

应当理解，典型地将在运行于一个或多个处理器(未示出)上的软件内执行上面说明的方法，并且所述的软件可以作为承载在任意适合的数据载体(同样未示出)诸如磁或光学计算机盘上的计算机程序元件被提供。用于数据传输的通道也可以包括所有种类的存储介质以及信号承载介质，诸如有线的或无线的信号介质。

本发明可以被适合地体现为用于计算机系统的计算机程序产品。这种实现可以包括一系列计算机可读指令，所述的计算机可读指令或是被固定在有形介质上，所述的有形介质诸如计算机可读介质，例如，磁盘，CD-ROM，ROM或硬盘；或可被通过调制解调器或其它接口设备在或是有形介质上，包括但不限于光学或模拟通信线路，或是无形地使用无线技术，包括但不限于微波，红外线或其它传输技术传输到计算机系统。所述的计算机可读指令系列包含了此处前面所述的功能的全部或部分。

本领域的技术人员将会理解，这种计算机可读指令可以被以多种编程语言编写以便用于多种计算机体系结构或操作系统。此外，这种指令可以被使用当前或未来的任意存储器技术存储，包括但不限于半导体的，磁的，或光学的，或被使用当前或未来的任意通信技术传输，包括但不限于光学的，红外线的，或微波。可以设想这种计算机程序产品可以被作为附带有打印的或电子文档的可移动介质发布，例如，收缩包装软件，其预先装载在计算机系统上，例如，在系统ROM或固定的磁盘上，或通过网络，例如因特网或万维网从服务器或电子公告板发布。

应当理解，上述实施例的各种修改对本领域的普通技术人员是显而易见的。

Claims (18)

1.一种存储控制装置，其与具有多个管理员系统的存储网络内的存储设备的群集通信，所述存储控制装置在所述多个管理员系统外部，所述存储控制装置包括：

群集锁请求方组件；

群集锁接收方组件；和

配置组件；

其中响应由所述群集锁接收方组件对群集锁的接收，所述配置组件可以运行以便配置所述群集内的逻辑资源对象。

2.如权利要求1的存储控制装置，还包括：

群集锁授予方组件，其可以运行以便响应所述群集锁请求方组件，将群集锁授予所述群集锁接收方组件。

3.如权利要求2的存储控制装置，其中所述群集锁授予方组件是第一存储适配器组件。

4.如权利要求3的存储控制装置，其中所述群集锁授予方组件通知所述群集内的第二存储适配器组件锁已经被授予。

5.如权利要求4的存储控制装置，其中所述群集锁授予方组件通知所述群集内的第二存储适配器组件锁已经被释放。

6.如权利要求2的存储控制装置，其中所述群集锁授予方组件可以运行以便在一个超时时间段到期后取消所述群集锁。

7.如权利要求2的存储控制装置，其中所述群集锁授予方组件可以运行以便响应适配器重置操作取消所述群集锁。

8.如权利要求2的存储控制装置，其中所述群集锁授予方组件可以运行以便响应电源周期取消所述群集锁。

9.如权利要求2的存储控制装置，其中所述群集锁授予方组件在非易失存储器中存储群集锁号。

10.一种操作存储控制装置的方法，所述存储控制装置与具有多个管理员系统的存储网络内的存储设备的群集通信，所述存储控制装置在所述多个管理员系统外部，所述方法包括如下步骤：

请求群集锁；

接收群集锁；及

响应所述接收群集锁的步骤，配置所述群集内的逻辑资源对象。

11.如权利要求10的操作存储控制装置的方法，还包括响应所述请求群集锁的步骤而授予群集锁的步骤。

12.如权利要求11的操作存储控制装置的方法，其中所述授予群集锁的步骤由第一存储适配器组件执行。

13.如权利要求11的操作存储控制装置的方法，还包括通知所述群集内的第二存储适配器组件已经授予了锁的步骤。

14.如权利要求11的操作存储控制装置的方法，还包括通知所述群集内的第二存储适配器组件已经释放了锁的步骤。

15.如权利要求11的操作存储控制装置的方法，还包括在超时时间段到期后取消所述群集锁的步骤。

16.如权利要求11的操作存储控制装置的方法，还包括响应适配器重置操作取消所述群集锁的步骤。

17.如权利要求11的操作存储控制装置的方法，还包括响应电源周期取消所述群集锁的步骤。

18.如权利要求11的操作存储控制装置的方法，还包括在非易失存储器内存储群集锁号的步骤。

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