CN101022400A - 一种实现网络存储系统的资源分配方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实现网络存储资源分配的系统和方法，所述的系统由通过网络相连的多个存储系统和至少一个客户端组成，所述的方法包括：步骤S1：所述的客户端根据其所需存储资源情况，在所述的存储系统中寻找所需要的存储资源；步骤S2：所述的客户端根据存储系统的应答和选择策略，确定其中一个存储系统，且与其建iSCSI连接。因此，根据本发明的交互流程，在不需要管理员干预的情况下，可以自动地在客户端和多个存储系统之间进行相互之间iSCSI连接的建立和存储资源的绑定。
Description
技术领域
本发明涉及一种网络存储技术，尤其涉及一种实现网络存储系统的资源分配方法及其装置，具体地说，涉及以因特网小型计算机系统接口(internet Small Computer System Interface，简称iSCSI)为基础，根据客户端(应用服务器)对存储资源的要求，能够从多个存储系统中寻找可分配资源的方法及其装置。
背景技术
目前，随着个人计算机性能和扩充需求的增加，涉及小型机系统接口设计的总线技术(Small Computer System Interface，简称SCSI)在PC(普通微机)方面的应用也越来越多，从而形成了SCSI标准。该SCSI标准体系规范了应用主机和外部设备之间进行数据输入/出(I/O)操作的过程，它可以让计算机在加装其它外部设备(例如磁盘、磁带、光盘、打印机以及扫描仪等)时，可以提高系统性能或增加新的功能。
SCSI设备的参考模型是一个典型的客户机-服务器结构，发起服务请求的一方(如应用服务器)称为发起方(Initiator)，接受服务请求的一方(如存储系统)称为目标方(Target)，发起方和目标方之间可以采用不同的物理连接方式。众所周知，iSCSI是一种基于传输控制协议/网间协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，简称TCP/IP)的SCSI传输协议，用以在应用服务器和存储系统之间通过IP网络来传输SCSI命令和数据。目前，iSCSI技术已经标准化(RFC3720、RFC3721等)，并且，在业界逐步取得广泛的应用。
请参阅图1，图1为iSCSI协议的典型应用环境示意图。如图所示，应用服务器侧安装一个iSCSI发起方(Initiator)软件模块，存储系统侧集成一个iSCSI目标方(Target)软件模块。在完成应用服务器与存储服务器间的iSCSI连接和存储资源的绑定后，应用服务器中的iSCSI发起方软件模块将SCSI命令和/或数据封装在iSCSI报文中，通过IP网络发送给存储系统，存储系统中的iSCSI目标方软件模块对每个iSCSI报文进行处理，取出其中的数据并写入到存储介质(如磁盘)中。如此，iSCSI协议实现了通过TCP/IP在因特网上传输SCSI指令的技术，使位于因特网中的远程应用服务器，可通过iSCSI协议对任何在因特网中的存储设备进行数据的存取。由于上述iSCSI建立连接后的运作过程，属于现有技术，且与本发明目的无关，因此，请直接参阅图2，在此不再赘述。
一般来说，在进行正常的数据存取前，必须建立应用服务器与存储服务器之间的iSCSI连接，以及执行应用服务器对存储资源绑定。
下面结合图3和图4介绍现有技术中的客户端(应用服务器)根据自己对存储资源的要求，从多个存储系统(存储服务器)中寻找可分配资源的方法进行详细描述。
请参阅图3，图3为现有技术的从多个存储系统中寻找可分配资源的iSCSI系统结构示意图。该系统可以包括多个应用服务器和多个存储服务器，应用服务器和存储服务器通过IP网络连接，为了描述方便起见，图中仅示出了2个应用服务器(PC#1、PC#2)，3个存储服务器(Server#1、Server#2和Server#3)。
请参阅图4，图4显示了现有技术的从多个存储系统中寻找可分配资源的方法流程图；从该图中可看出，该实现的方法包括：
1)、管理员登录到各个存储服务器上，选择满足客户端所需某种存储资源条件的存储服务器；
2)、管理员在选定的存储服务器上配置发起方的信息(例如，客户端名字等)；
3)、管理员在客户端静态配置所选择的存储服务器目标方IP地址(Target IP地址)和目标方的端口(Target Port)等特征信息；
4)、管理员在客户端通过发起方(Initiator)软件模块，手动地发起对存储服务器的连接，并且，客户端在连接成功后获得相应的存储资源。
具体地说，我们可以假设，客户端PC#1需要的存储资源的容量为100G，以及类型为RAID5(Redundant Array of Independent Disks5独立磁盘冗余阵列5)存储策略。那么，管理员首先要登录到该客户端PC#1可以使用的所有存储服务(Server#1、Server#2和Server#3)上，查看各个存储服务器(Server#1、Server#2和Server#3)上所存在的资源是否满足客户端PC#1的存储需求；然后，从满足条件的存储服务器选择一个存储服务器(例如，存储服务器Server#1)供客户端PC#1使用，以及，在存储服务器Server#1上配置发起方(例如，客户端PC#1)的名字等信息，同时，记下该存储服务器Server#1的目标方IP地址(Target IP地址：例如为10.0.0.1)和目标方的端口(Target Port：例如为3260)等信息；接着，管理员将存储服务器Server#1指定给客户端PC#1；在客户端PC#1上静态配置上述信息(目标方的IP地址和目标方的端口等信息)；最后，管理员在客户端PC#1上通过发起方(Initiator)软件模块手动地发起对存储服务器Server#1的连接，存储服务器Server#1中的目标方(Target)软件模块回应并确认连接，客户端PC#1在与存储服务器Server#1连接成功后，获得了相应的存储资源(存储服务器Server#1中)。
然而，从上述可以看出，当图3所示的网络中存在多个存储系统(存储服务器)时，管理员需要到各个存储服务器上去查看是否有的合适的存储资源(满足应用服务器所需存储容量和特定存储策略的资源)，并且，管理员还需要在客户端(应用服务器)静态指定存储服务器的配置信息；此外，客户端和存储服务器之间的iSCSI连接也需要管理员手工发起。因此，依照上述现有技术的整个运作概念，操作起来比较繁琐。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于，提出一种实用便捷的应用机制：当网络中存在多个存储系统(存储服务器)时，客户端(应用服务器)根据自己对存储资源的要求，在不需管理员干预的情况下，自动地从多个存储系统中寻找自己所需要的存储资源，并且，自动绑定与其所选择存储系统的iSCSI连接。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：
一种实现网络存储系统的资源分配方法，所述的网络包括多个存储系统，所述的存储系统通过网络与至少一个客户端相连；所述的方法包括：
步骤S1：所述的客户端根据其所需存储资源的特征，在所述的存储系统中寻找所需要的存储资源；以及
步骤S2：所述的客户端根据存储系统的应答和选择策略，确定其中一个存储系统，与其建立iSCSI连接。
根据所述的实现网络存储系统的资源分配方法，所述的步骤S1具体包括：
步骤S1-1：所述的客户端通过网络，将包含其所需存储资源特征信息的广播请求消息报文发送给所述的存储系统；
步骤S1-2：所述的存储系统收到该广播请求消息后，根据该广播请求消息报文中的存储资源特征信息，判断自身存储资源情况是否满足客户端的要求；
步骤S1-3：如果满足，所述的存储系统给所述的客户端发送单播应答消息报文，所述的存储系统不发送应答消息报文。
根据所述的实现网络存储系统的资源分配方法，所述的存储资源特征信息包含存储资源容量、RAID存储策略、发起方客户端名字和发起方客户端的IP地址；所述的应答消息报文包含目标方存储系统名字、目标方存储系统的IP地址。
根据所述的实现网络存储系统的资源分配方法，所述的步骤S2具体包括：
步骤S2-1：所述的客户端收到单播应答报文后，根据选择策略确定其中之一作为其存储资源，丢弃其它应答报文；
步骤S2-2：所述的客户端以广播的形式，对网络中的所有存储系统发送包含被选择存储系统特征信息的选择结果消息报文；
步骤S2-3：被选择的存储系统收到该广播选择结果消息报文后，向所述的客户端发送单播确认消息报文；
步骤S2-4：所述的客户端收到被选择存储系统的确认报文后，执行与被选择存储系统建立iSCSI连接的操作。
根据所述的实现网络存储系统的资源分配方法，所述的步骤S2-3具体包括：
步骤S2-3-1：所述的存储系统收到选择结果消息报文后，判断自己的IP地址是否与选择结果消息报文中相应字段包含的IP地址匹配；
步骤S2-3-2：如果匹配，所述的存储系统为客户端选择的存储资源，执行步骤S2-3-3；如果不匹配，所述的存储系统丢弃所述的选择结果消息报文；
步骤S2-3-3：被选择的存储系统将自己的存储资源特征信息以确认报文的形式发送给所述的客户端。
根据所述的实现网络存储系统的资源分配方法，所述的确认报文中的存储资源特征信息包括：存储系统名字、存储系统IP地址、以及iSCSI连接的端口号。
根据所述的实现网络存储系统的资源分配方法，所述的选择策略为最低IP地址策略、回复次序优先策略、或用户自定义的策略。
本发明还提供一种与网络存储系统相连的客户端，所述的客户端根据自己对存储资源的要求和选择策略，在所述的存储系统中寻找所需要的存储资源，并与确定的存储系统建立iSCSI连接。
在所述的客户端中具体包括发起处理模块和选择处理模块；发起处理模块，用于向所述的存储系统发送包含客户端所需存储资源特征信息的广播请求消息报文、以及发起并执行与被选择存储系统建立iSCSI连接的操作；选择处理模块，用以接收所述的存储系统回应的存储资源信息，根据选择策略确定将与其绑定的存储资源、以及向所述的存储系统广播选择结果消息报文。
本发明还包括一种与客户端相连的网络存储系统，所述的存储系统包括接收处理模块和回应处理模块；接收处理模块，用于接收所述客户端发起的从多个存储系统寻找存储资源的命令，以及，接收并处理所述客户端发送来的广播请求消息报文和选择结果消息报文；回应处理模块，用以将满足所述的客户端所需存储资源的确认信息，以单播的形式回复给所述的客户端；以及，回应所述客户端的建立iSCSI连接操作。
从上述技术方案可以看出，本发明的改进点在于：在客户端增加了发起处理模块和选择处理模块，在存储系统侧增加了接收处理模块和回应处理模块，并设计了一套iSCSI建链前的交换协议，以便使客户端(应用服务器)根据自己对存储资源的要求，通过IP网络自动发起在与其相连的多个存储系统中寻找所需存储资源的操作，相应地，网络中的多个存储系统根据该客户端的要求进行寻找存储资源的应答，并且将该客户端确定的存储资源分配给客户端。
因此，根据本发明的交互流程，在不需要管理员干预的情况下，可以自动地在客户端和多个存储系统之间进行相互之间iSCSI连接的建立和存储资源的绑定。
附图说明
图1为iSCSI协议的典型应用环境示意图；
图2为建立iSCSI连接的过程示意图；
图3为现有技术的网络存储系统的结构示意图；
图4为现有技术的从多个存储系统中寻找可分配资源的方法流程图；
图5为本发明实施例的实现网络存储系统资源分配的系统结构示意图；
图6为本发明实施例的建立iSCSI连接前自动交互的过程示意图；
图7为本发明实施例的从多个存储系统中寻找可分配资源的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例进行详细描述。
首先，请参阅图5，图5为本发明实施例的实现网络存储系统资源分配的系统结构示意图；该系统适用于图1和图2所示的iSCSI协议的典型应用环境。该系统可以包括多个客户端和多个存储系统，在本实施例中，客户端为应用服务器，存储系统为存储服务器，并且，多个应用服务器(PC#1、PC#2、…PC#m，图中所示m＝2)通过IP网络与多个存储服务器(Server#1、Server#2、…Server#n)，图中所示n＝3)分别相连。如图5所示，两个应用服务器(PC#1、PC#2)中均包括发起处理模块和选择处理模块，三个存储服务器(Server#1、Server#2、Server#3)中均包括接收处理模块和回应处理模块。优选地，发起处理模块、选择处理模块、回应处理模块和接收处理模块均可以由软件实现，即可以通过在两个应用服务器的发起方软件模块中增加发起处理模块和选择处理模块的功能来实现，相应地，通过在三个存储服务器的目标方软件模块中增加回应处理模块和接收处理模块的功能来实现。
请参阅图6，图6为本发明实施例的建立iSCSI连接前自动交互的过程示意图。图中所示的iSCSI建立连接前的交换协议，由图5中所示的发起处理模块、选择处理模块、回应处理模块和接收处理模块完成。
应用服务器中的发起处理模块，用于向存储服务器发送包含本应用服务器所需存储资源特征信息的广播请求消息报文，以及发起并执行与被选择存储系统建立iSCSI连接的操作；应用服务器中的选择处理模块，用以接收所述的存储服务器回应的存储资源信息，根据选择策略确定将与其绑定的存储资源、以及向所述的存储服务器广播选择结果消息报文。
其中，广播请求消息报文中包含：所需存储资源的特征信息(存储资源容量和RAID策略)、发起方(Initiator)名字、以及发起存储资源需求的应用服务器的IP地址等；选择策略为最低IP地址策略、回复次序优选策略(例如，发起方的应用服务器选择最先回复的存储服务器为存储资源)、或用户自定义的策略等；选择结果消息包含：发起方应用服务器所选择的存储服务器IP地址、目标方(Target)名字等。
存储服务器中的接收处理模块，用于接收所述客户端(应用服务器)发起的从多个存储服务器中寻找存储资源的命令，以及，接收并处理所述客户端发送来的广播请求消息报文和选择结果消息报文；存储服务器中的回应处理模块，用以将满足所述的应用服务器所需存储资源的确认信息，以单播的形式回复给所述的应用服务器；以及，回应所述客户端的建立iSCSI连接的操作。
其中，存储服务器回应的单播应答消息包含：目标方(Target)名字和存储服务器IP地址；确认信息包含：目标方(Target)存储服务器IP地址、目标方存储服务器端口号(Target Port)、以及目标方(Target)存储服务器的资源名字等。
也就是说，网络中的某一应用服务器(例如，PC#1)可以根据自己对存储资源的要求(例如，容量为100G、RAID5存储策略)和选择策略，自动地发起在3个存储服务器(Server#1、Server#2、、Server#3)中寻找所需要的存储资源，相应地，3个存储服务器可以根据应用服务器(PC#1)的要求进行寻找存储资源的应答，并且，将应用服务器PC#1确定的存储资源(例如，存储资源在Server#1中)分配给应用服务器PC#1；然后，应用服务器PC#1自动发起与存储服务器Server#1之间按照正常的iSCSI连接的流程进行建链。这样，寻找存储资源的应用服务器PC#1与其确定的存储资源(在Server#1中)之间建立了iSCSI连接和存储资源的绑定，自动完成建立iSCSI连接前的交互过程。
下面将结合附图5和图7对本发明实施例的从多个存储系统中寻找可分配资源的方法进行详细说明。
请参阅图7，图7为本发明实施例的从多个存储系统中寻找可分配资源的方法流程图；如图所示，该方法包括的具体步骤如下：
步骤S1：所述的应用服务器根据其所需存储资源的特征，在所述的存储服务器中寻找所需要的存储资源；以及
步骤S2：所述的应用服务器根据存储服务器的应答和选择策略，确定其中一个存储服务器，与其建立iSCSI连接。
具体地说，根据如图6所示的网络存储系统，我们可以假设，应用服务器PC#1需要的存储资源的容量为200G，以及存储策略类型为RAID5。那么，所述的步骤S1具体包括：
步骤S1-1：应用服务器(假设，PC#1)通过IP网络，将包含其所需存储资源特征信息的广播请求消息报文，发送给三个存储服务器(Server#1、Server#2和Server#3)；
步骤S1-2：三个存储服务器收到该广播请求消息后，根据该广播请求消息报文中的存储资源特征信息(容量为200G、存储策略类型为RAID5)，判断自身存储资源情况是否满足应用服务器的需求；
步骤S1-3：如果三个存储服务器中的一个或多个具备满足应用服务器的存储需求，这时，满足应用服务器存储需求的所有存储服务器都给该应用服务器发送单播应答消息报文。假设，存储服务器Server#1和Server#2具有RAID5策略的200G存储资源，如此，存储服务器Server#1和Server#2均会给应用服务器PC#1发送单播应答消息报文，该应答消息报文包含：目标方存储服务器(Target)名字、存储服务器Server#1的IP地址(例如，10.0.0.1)。
同上，如图7所示，所述的步骤S2具体包括：
步骤S2-1：应用服务器PC#1收到多个存储服务器的单播应答报文后，根据选择策略确定其中之一作为其存储资源，丢弃其它应答报文；假设，应用服务器PC#1采用的选择策略为回复次序优选策略，并且，存储服务器Server#1的应答最先到达，在这种情况下，即应用服务器PC#1收到第一个存储服务器Server#1的应答报文后，将该存储服务器Server#1的IP地址放到将要发出的广播选择结果消息报文中，丢弃随后到来的存储服务器Server#2的应答。
步骤S2-2：应用服务器PC#1完成存储资源的确定后，向网络中的所有存储服务器发送包含被选择存储服务器Server#1特征信息的广播选择结果消息报文；
步骤S2-3：被选择的存储服务器Server#1收到该广播选择结果消息报文后，向应用服务器PC#1发送单播确认消息报文；
具体地说，如图7所示，所述的步骤S2-3可包括以下几个步骤：
步骤S2-3-1：所述的存储服务器收到选择结果消息报文后，判断自己的IP地址是否与选择结果消息报文中相应字段包含的IP地址匹配；
步骤S2-3-2：如果匹配，所述的存储服务器为应用服务器所选择的存储资源，执行步骤S2-3-3；如果不匹配，所述的存储服务器丢弃所述的选择结果消息报文；
步骤S2-3-3：被选择的存储服务器将自己的存储资源特征信息以确认报文的形式发送给所述的应用服务器。
由上述可以得知，当网络中的所有存储服务器收到这个广播选择结果消息报文后，检查相应字段的中IP地址是否与自己IP地址匹配，就知道了客户端是否选择了自己，如果是匹配的存储服务器，该存储服务器(即Server#1)的IP地址(IP：10.0.0.1)和端口号(Port：3260)等信息以确认报文的形式发送给应用服务器PC#1，如果不是匹配的存储服务器(Server#2、Server#3)，就执行丢弃该选择结果消息报文，不再发送确认报文。
最后，在步骤S2-4：所述的应用服务器PC#1收到被选择存储服务器Server#1的确认报文后，就获知了存储服务器Server#1的IP地址(IP：10.0.0.1)和端口号(Port：3260)等信息，于是，就可以执行与被选择存储服务器建立iSCSI连接建立和资源绑定的操作。
综上所述，本发明通过在应用服务器中增加了发起处理模块和选择处理模块功能，在存储系统中增加了接收处理模块和回应处理模块功能，在不需要管理员干预的情况下，实现了在客户端和多个存储系统之间进行相互之间自动地进行iSCSI连接的建立和存储资源的绑定。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (10)
1、一种实现网络存储系统的资源分配方法，所述的网络包括多个存储系统，所述的存储系统通过网络与至少一个客户端相连；其特征在于，所述的方法包括：
步骤S1：所述的客户端根据其所需存储资源的特征，在所述的存储系统中寻找所需要的存储资源；以及
步骤S2：所述的客户端根据存储系统的应答和选择策略，确定其中一个存储系统，与其建立iSCSI连接。
2、根据权利要求1所述的实现网络存储系统的资源分配方法，其特征在于，所述的步骤S1具体包括：
步骤S1-1：所述的客户端通过网络，将包含其所需存储资源特征信息的广播请求消息报文发送给所述的存储系统；
步骤S1-2：所述的存储系统收到该广播请求消息后，根据该广播请求消息报文中的存储资源特征信息，判断自身存储资源情况是否满足客户端的要求；
步骤S1-3：如果满足，所述的存储系统给所述的客户端发送单播应答消息报文；如果不满足，所述的存储系统不发送应答消息报文。
3、根据权利要求2所述的实现网络存储系统的资源分配方法，其特征在于，所述的存储资源特征信息包含存储资源容量、RAID存储策略、发起方客户端名字和发起方客户端的IP地址；所述的应答消息报文包含目标方存储系统名字、目标方存储系统的IP地址。
4、根据权利要求1所述的实现网络存储系统的资源分配方法，其特征在于，所述的步骤S2具体包括：
步骤S2-1：所述的客户端收到单播应答报文后，根据选择策略确定其中之一作为其存储资源，丢弃其它应答报文；
步骤S2-2：所述的客户端以广播的形式，对网络中的所有存储系统发送包含被选择存储系统特征信息的选择结果消息报文；
步骤S2-3：被选择的存储系统收到该广播选择结果消息报文后，向所述的客户端发送单播确认消息报文；
步骤S2-4：所述的客户端收到被选择存储系统的确认报文后，发起并执行与被选择存储系统建立iSCSI连接的操作。
5、根据权利要求4所述的实现网络存储系统的资源分配方法，其特征在于，所述的步骤S2-3具体包括：
步骤S2-3-1：所述的存储系统收到选择结果消息报文后，判断自己的IP地址是否与选择结果消息报文中相应字段包含的IP地址匹配；
步骤S2-3-2：如果匹配，所述的存储系统为客户端所选择的存储资源，执行步骤S2-3-3；如果不匹配，所述的存储系统丢弃所述的选择结果消息报文；
步骤S2-3-3：被选择的存储系统将自己的存储资源特征信息以确认报文的形式发送给所述的客户端。
6、根据权利要求5所述的实现网络存储系统的资源分配方法，其特征在于，所述的确认报文中的存储资源特征信息包括：存储系统名字、存储系统IP地址、以及iSCSI连接的端口号。
7、根据权利要求1-6任意所述的实现网络存储系统的资源分配方法，其特征在于，所述的选择策略为最低IP地址策略、回复次序优先策略、或用户自定义的策略。
8、一种与网络存储系统相连的客户端，其特征在于，所述的客户端根据自己对存储资源的要求和选择策略，在所述的存储系统中寻找所需要的存储资源，并与确定的存储系统建立iSCSI连接。
9、根据权利要求8所述的与网络存储系统相连的客户端，其特征在于，在所述的客户端中具体包括：
发起处理模块，用于向所述的存储系统发送包含客户端所需存储资源特征信息的广播请求消息报文、以及发起并执行与被选择存储系统建立iSCSI连接的操作；
选择处理模块，用以接收所述的存储系统回应的存储资源信息，根据选择策略确定将与其绑定的存储资源、以及向所述的存储系统广播选择结果消息报文。
10、一种与权利要求8-9中任一项中所述的客户端相连的网络存储系统，其特征在于，所述的存储系统包括：
接收处理模块，用于接收所述客户端发起的从多个存储系统寻找存储资源的命令，以及，接收并处理所述客户端发送来的广播请求消息报文和选择结果消息报文；
回应处理模块，用以将满足所述的客户端所需存储资源的确认信息，以单播的形式回复给所述的客户端；以及，回应所述客户端的建立iSCSI连接操作。
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