CN101630232B - 双存储控制器的管理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双存储控制器的管理方法和装置，该方法包括：在对第一存储控制器和/或第二存储控制器进行写高速缓存操作的情况下，第一存储控制器和/或第二存储控制器通过在其本身的高速缓存中写入用户数据并在其对端存储控制器的高速缓存中写入用户数据，来建立数据同步。通过使用本发明，能够实现对双存储控制器cache中的数据同步，并且方便了后续的异常处理以及恢复工作的进行。

Description

双存储控制器的管理方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，并且特别地，涉及一种双存储控制器的管理方法和装置。

背景技术

存储控制器是存储产品的核心控制单元，在存储系统中使用双控制器，可以提高系统的可靠性和处理能力。在正常的情况下，两个控制器是工作在负载均衡模式，可以提供较高的输入输出(InputOutput，简称为IO)处理能力；当在某个控制器出现异常的情况下，正常的控制器接管异常控制器的IO请求操作，保证系统不间断的工作。

为了提高系统的IO处理能力，存储控制器使用大容量的外部存储空间作为数据高速缓存(cache)区域。对于用户的IO写操作，在使用cache时，将用户数据保存到cache中后，立即返回用户写操作成功消息，而不必等到将用户数据写入磁盘的物理存储区域后再进行返回用户写操作成功消息的操作。对于用户的IO读操作，在使用cache时，通过一定的cache算法，将磁盘中的数据预先读取到cache中，用户从cache中直接读取数据，不必每次读操作都到磁盘中读取数据。

此外，cache中的数据需要能够保存到磁盘中，并且保证在控制器异常情况下，cache中尚未更新到硬盘中的数据不会丢失。例如，某个用户IO写请求在写入cache后，即返回请求成功，此时数据并没有更新到磁盘中，在系统或控制器掉电的情况下，必须要有某个机制保证cache中数据不丢失，保证cache中的数据在系统恢复后能够正确更新到磁盘中。同时，在某个控制器异常时，需要某个机制保证该控制器对应的cache数据能够更新到磁盘中。

因此，需要一种cache管理方法，能够管理双控制器环境下的cache同步，以及在异常情况的cache数据切换，整理和更新过程。然而，目前尚未提出能够实现上述目的技术方案。

发明内容

考虑到上述问题而做出本发明，为此，本发明的主要目的在于提供一种双存储控制器的管理方法和装置，以解决相关技术中的不能够管理双控制器环境下的cache数据同步的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种双存储控制器的管理方法，用于对包含互为对端存储控制器的第一存储控制器和第二存储控制器的双存储控制器进行管理。

根据本发明的双存储控制器的管理方法包括：在对第一存储控制器和/或第二存储控制器进行写高速缓存操作的情况下，第一存储控制器和/或第二存储控制器通过在其本身的高速缓存中写入用户数据并在其对端存储控制器的高速缓存中写入用户数据，来建立数据同步。

此外，上述方法还可以进一步包括数据切换整理处理，具体为：在第一存储控制器和第二存储控制器中的一个失效而另一个正常的情况下，将正常的存储控制器的高速缓存中保存的失效的存储控制器的用户数据更新到硬盘中。

此外，上述方法进一步包括：正常的存储控制器向系统上报异常事件。

此外，上述方法进一步包括：第一存储控制器和第二存储控制器以预定周期相互发送本存储控制器的状态消息，并通过各自接收的对端存储控制器的状态消息判断对端存储控制器的状态；如果第一存储控制器和第二存储控制器判断其对端存储控制器为正常，则建立或维持数据同步；如果第一存储控制器或第二存储控制器判断其对端存储器失效，则执行数据切换整理处理。

此外，上述方法进一步包括：在系统掉电的情况下，将第一存储控制器和第二存储控制器的高速缓存中的用户数据保存在通过备用电池供电的内存中，其中，内存的工作状态为自刷新状态。

此外，在上述系统掉电后并重新上电的情况下，上述方法进一步包括：第一存储控制器和第二存储控制器相互判断对端的状态是否正常；在第一存储控制器和第二存储控制器的状态均正常的情况下，第一存储控制器和第二存储控制器建立数据同步；在第一存储控制器或第二存储控制器判断对端存储控制器的状态异常的情况下，向系统上报异常事件。

根据本发明的另一方面，提供了一种双存储控制器的管理装置，位于互为对端存储控制器的第一存储控制器和第二存储控制器，用于对包含第一存储控制器和第二存储控制器的双存储控制器进行管理。

根据本发明的高速缓存管理装置包括：写入模块，用于在对第一存储控制器和/或第二存储控制器进行写高速缓存操作的情况下，通过在写入模块所在的存储控制器的高速缓存中写入用户数据并在该所在的存储控制器的对端存储控制器的高速缓存写入用户数据，建立数据同步。

此外，上述装置进一步包括：更新模块，用于在其所在的存储控制器正常而该存储控制器的对端存储控制器失效而的情况下，将更新模块所在的存储控制器的高速缓存中保存的失效的存储控制器的用户数据更新到硬盘中。

此外，上述装置进一步包括：保存模块，用于在系统掉电的情况下，将高速缓存中的用户数据保存在通过备用电池供电的内存中，其中，内存的工作状态为自刷新状态。

此外，上述装置进一步包括：判断模块，用于在系统掉电后并重新上电的情况下判断双存储控制器的状态是否正常，并且写入模块在判断模块判断双存储控制器的状态正常的情况下，建立数据同步；上报模块，用于在判断模块判断双存储控制器中的第一存储控制器或第二存储控制器的状态异常的情况下，向系统上报异常事件。

借助于本法发明的技术方案，通过对双存储控制器的cache进行管理，能够实现对双存储控制器cache中的数据同步，并且方便了后续的异常处理以及恢复工作的进行。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明方法实施例的双存储控制器的管理方法的流程图；

图2是根据本发明方法实施例中实例1详细处理的流程图；

图3是根据本发明方法实施例中实例2详细处理的流程图；

图4是根据本发明方法实施例中实例3详细处理的流程图；

图5是根据本发明装置实施例的双存储控制器的示意图；

图6是根据本发明装置实施例的双存储控制器的管理装置的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明中，提供了一种存储双控制器cache管理的方法，需要说明的是，在存储系统中使用双控制器，在每个控制器的内存中，可以保留一段连续的区域用于系统响应IO操作的高速缓存区，cache区域分为读操作cache区和写操作cache区，其中写cache区又分为本地写操作缓存区和对端控制器写操作缓存区，在系统掉电时，备用电池给内存供电，此时内存工作在自刷新状态，内存中的cache数据不丢失。

基于上述的双存储控制器，本发明给出了双控制器cache在正常工作环境下的数据同步过程、在单个控制器失效的情况下，cache数据的切换过程、在系统掉电的情况下，cache数据保护过程、控制器恢复时的cache数据管理过程的技术方案。下面，对上述技术方案进行详细的说明。

方法实施例

根据本发明的实施例，提供了一种双存储控制器的管理方法，用于对包含互为对端存储控制器的第一存储控制器和第二存储控制器的双存储控制器进行管理，图1是根据本发明方法实施例的双存储控制器的管理方法的流程图，如图1所示，包括以下处理：

步骤S102，在对第一存储控制器和/或第二存储控制器进行写高速缓存操作的情况下，第一存储控制器和/或第二存储控制器通过在其本身的高速缓存中写入用户数据并在其对端存储控制器的高速缓存中写入用户数据，来建立数据同步并保证cache中数据的一致性；

步骤S104，在第一存储控制器和第二存储控制器中的一个失效而另一个正常的情况下，将正常的存储控制器的高速缓存中保存的失效的存储控制器的用户数据更新到硬盘中。

在上述处理中，提出了双控制器的cache数据同步工作流程，以及异常处理的关键流程。

在步骤S104中，进一步包括：正常的存储控制器向系统上报异常事件。

此外，在该方法的执行过程中(例如，在步骤S102和步骤S104之前)，还包括以下处理：

(一)第一存储控制器和第二存储控制器以预定周期相互发送本存储控制器的状态消息，用来检测对端存储控制器的健康状态，并通过各自接收的对端存储控制器的状态消息判断对端存储控制器的状态；

(二)如果第一存储控制器和第二存储控制器判断其对端存储控制器为正常，则进行步骤S102中的建立或维持数据同步过程；如果第一存储控制器或第二存储控制器判断其对端存储器失效，则执行步骤S104中的数据切换整理处理过程。

并且，在系统掉电的情况下，可以将第一存储控制器和第二存储控制器的高速缓存中的用户数据保存在通过备用电池供电的内存中，其中，内存的工作状态为自刷新状态。

下面将结合实例详细描述对上述技术方案。

实例1

下面将以正常状态下对双控制器cache的管理为例进行详细说明，如图2所示，正常状态下的双控制器管理包括以下处理：

步骤S201，判断本地存储控制器状态是否正常，在判断状态正常的情况下，则执行步骤S202，否则，执行步骤S201；

步骤S202，接收来自主机光纤端口的IO请求；

步骤S203，判断接收的IO请求是写操作还是读操作，在判断为写操作的情况下，执行步骤S204，否则，执行步骤S209；

步骤S204，将接收的用户数据写入本地cache写缓存中；

步骤S205，判断对端控制器状态是否正常，在判断状态正常的情况下，执行步骤S206，否则，执行步骤S207；

步骤S206，在对端控制器状态正常的情况下，将用户数据写入对端存储控制器的cache写缓存；

步骤S207，向负责cache更新的后台任务发送消息，表示cache中有新数据；

步骤S208，向主机端口返回用户IO请求执行完成的响应信息；

步骤S209，在IO请求为读操作的情况下，判断读操作是否命中cache中的数据，如果命中，则不需要向磁盘读取数据，执行S211，否则，从磁盘中读取数据，执行步骤S210；

步骤S210，在读请求不命中cache中的数据的情况下，通过特定的cache预读取算法，从磁盘中读取一段数据到cache；

步骤S211，从本地读cache中读取用户请求的数据。

实例2

下面将以单个控制器失效情况下cache管理为例进行详细说明。如图3所示，在单个控制器失效的情况下包括以下处理：

步骤S301，通过双控制器之间的SAS通道，查询对端存储控制器的状态；

步骤S302，判断对端存储控制器是否失效，在判断为失效的情况下，执行步骤S303，否则执行S301；

步骤S303，向上层发送对端控制器异常事件；

步骤S304，此时对端存储控制器异常，将更新本地保存的对端控制器的cache中的写缓存数据；

步骤S305，在对端控制器异常情况下，不将本地的cache写缓存备份到对端控制器，本地cache中原来用于保存对端控制器的写缓存数据的区域可用于保存本地cache写操作；

步骤S306，在cache整理完成后，向上层发送单控制器工作事件；

步骤S307，向负责cache更新的后台任务发送消息，更新cache写缓存数据；

实例3

在本实例中，假设系统掉电后并重新上电，根据本发明的方法可进一步包括：第一存储控制器和第二存储控制器相互判断状态是否正常；在第一存储控制器和第二存储控制器的状态均正常的情况下，第一存储控制器和第二存储控制器建立数据同步；在第一存储控制器或第二存储控制器判断对端存储控制器的状态异常的情况下，向系统上报异常事件。

如图4所示，控制器恢复情况下cache的管理包括以下处理：

步骤S401，控制器恢复，等待系统环境初始化完成；

步骤S402，向对端控制器发送同步消息，与对端控制器建立同步；

步骤S403，判断是否和对端控制器建立同步，在成功建立同步的情况下，执行步骤S405，否则执行步骤S404；

步骤S404，控制器不能获得对端控制器同步信号，判断同步时间是否超时，在没有超时的情况下，执行步骤S402，并重新发送同步消息，否则执行步骤S408；

步骤S405，判断对端控制器状态是否正常，在正常的情况下，执行步骤S406，否则执行步骤S407；

步骤S406，对端控制器状态正常，同步对端控制器中cache写缓存的数据到本地cache中；

步骤S407，对端控制器状态异常，向上层发送对端控制器状态异常事件；

步骤S408，不能和对端控制器建立同步，向上层发送同步异常事件；

步骤S409，判断cache数据同步是否完成，在已经已经完成的情况下，执行步骤S410，否则执行步骤S406，继续同步cache数据；

步骤S410，整理本地cache数据，并准备接收主机端的IO请求；

步骤S411，向上层发送存储控制器恢复事件。

装置实施例

根据本发明的实施例，提供了一种双存储控制器的管理装置，位于互为对端存储控制器的第一存储控制器和第二存储控制器，用于对包含第一存储控制器和第二存储控制器的双存储控制器进行管理。

图5是根据本发明装置实施例的双存储控制器的示意图，如5所示，每个控制器(存储控制器A和存储控制器B)各(包含一个主处理器)有两个端口连接磁盘光纤环(其中存储控制器A连接硬盘光纤环1、硬盘光纤环2，存储控制器B连接硬盘光纤环3、硬盘光纤环4)，各有两个端口连接主机光纤(主机光纤1、主机光纤2)。双控制器之间通过cache同步通道连接，用作cache同步和控制器状态同步。控制器各自连接DDR2内存(操作系统及应用程序，以及cache区域)。一块备用电池，为两个控制器的内存提供掉电内存保护。

基于图5所示的双存储控制器，本法发明所述的双存储控制器的管理装置包括写入模块60、更新模块62、保存模块64、判断模块66、上报模块68，图6是根据本发明装置实施例的双存储控制器的管理装置的框图，下面，对上述模块进行详细说明：

根据本发明实施例的双存储控制器的管理装置包括：

写入模块60，用于在对第一存储控制器和/或第二存储控制器进行写高速缓存操作的情况下，通过在写入模块所在的存储控制器的高速缓存中写入用户数据并在该所在的存储控制器的对端存储控制器的高速缓存写入用户数据，来建立数据同步；

更新模块62，用于在其所在的正常而该存储控制器的对端存储控制器失效而的情况下，将更新模块62所在的存储控制器的高速缓存中保存的失效的存储控制器的用户数据更新到硬盘中；

保存模块64，用于在系统掉电的情况下，将高速缓存中的用户数据保存在通过备用电池供电的内存中，其中，内存的工作状态为自刷新状态；

判断模块66，用于在系统掉电后并重新上电的情况下判断双存储控制器的状态是否正常，并且写入模块60在判断模块66判断双存储控制器的状态正常的情况下，建立数据同步；

上报模块68，用于在判断模块66判断双存储控制器中的第一存储控制器或第二存储控制器的状态异常的情况下，向系统上报异常事件。

综上所述，借助于本发明的技术方案，通过提出了双控制器的cache数据同步工作流程、异常处理以及恢复工作的关键流程，能够提高系统的IO存取可靠性，并且，在单个控制器失效的情况下，能够高效的处理用户IO请求，并保证失效的控制器用户数据不丢失，以及在两个控制器都异常断电的情况下，仍然能够保持用户数据不丢失。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双存储控制器的管理方法，用于对包含互为对端存储控制器的第一存储控制器和第二存储控制器的双存储控制器进行管理，其特征在于，所述方法包括：

在对所述第一存储控制器和/或所述第二存储控制器进行写高速缓存操作的情况下，所述第一存储控制器和/或所述第二存储控制器通过在其本身的高速缓存中写入用户数据并在其对端存储控制器的高速缓存中写入所述用户数据，来建立数据同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括数据切换整理处理，具体为：

在所述第一存储控制器和所述第二存储控制器中的一个失效而另一个正常的情况下，将正常的存储控制器的高速缓存中保存的失效的存储控制器的用户数据更新到硬盘中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：

所述正常的存储控制器向系统上报异常事件。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：

所述第一存储控制器和所述第二存储控制器以预定周期相互发送本存储控制器的状态消息，并通过各自接收的对端存储控制器的状态消息判断对端存储控制器的状态；

如果所述第一存储控制器和所述第二存储控制器判断其对端存储控制器为正常，则建立或维持数据同步；如果所述第 一存储控制器或所述第二存储控制器判断其对端存储器失效，则将正常的存储控制器的高速缓存中保存的失效的存储控制器的用户数据更新到硬盘中。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

在系统掉电的情况下，将所述第一存储控制器和所述第二存储控制器的高速缓存中的用户数据保存在通过备用电池供电的内存中，其中，所述内存的工作状态为自刷新状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述系统掉电后并重新上电的情况下，所述方法进一步包括：

所述第一存储控制器和所述第二存储控制器相互判断对端的状态是否正常；

在所述第一存储控制器和所述第二存储控制器的状态均正常的情况下，所述第一存储控制器和所述第二存储控制器建立数据同步；在所述第一存储控制器或所述第二存储控制器判断对端存储控制器的状态异常的情况下，向系统上报异常事件。

7.一种双存储控制器的管理装置，位于互为对端存储控制器的第一存储控制器和第二存储控制器，用于对包含所述第一存储控制器和所述第二存储控制器的双存储控制器进行管理，其特征在于，所述装置包括：

写入模块，用于在对所述第一存储控制器和/或所述第二存储控制器进行写高速缓存操作的情况下，通过在所述写入模块所在的存储控制器的高速缓存中写入用户数据并在该所在的存储控制器的对端存储控制器的高速缓存写入所述用户数据，建立数据同步。 

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

更新模块，用于在其所在的存储控制器正常而该存储控制器的对端存储控制器失效的情况下，将所述更新模块所在的存储控制器的高速缓存中保存的失效的存储控制器的用户数据更新到硬盘中。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

保存模块，用于在系统掉电的情况下，将高速缓存中的用户数据保存在通过备用电池供电的内存中，其中，所述内存的工作状态为自刷新状态。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

判断模块，用于在所述系统掉电后并重新上电的情况下判断所述双存储控制器的状态是否正常，并且所述写入模块在所述判断模块判断所述双存储控制器的状态正常的情况下，建立数据同步；

上报模块，用于在所述判断模块判断所述双存储控制器中的所述第一存储控制器或所述第二存储控制器的状态异常的情况下，向系统上报异常事件。 

Images