CN101714126B - 一种存储系统及该系统的连接方法和相关设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种存储系统及该系统的连接方法和相关设备，所述系统包括磁盘框，包括两个第一类上行接口和两个第二类上行接，四个上行接口中的两个与一个CNP直接相连，另外两个与另一个CNP相连；CNP，每个CNP连接两个磁盘框；连接于同一磁盘框上的两个CNP互为备份；如果一个CNP中的两个控制器同时故障，则另一个CNP通过与自身直接连接的磁盘框接管归属于故障CNP下级联的所有磁盘框，访问所述被接管磁盘框中的磁盘；数据交换中心，用于CNP之间交互数据。应用本发明，解决了在CNP中的两个控制器同时故障后，整个存储系统瘫痪的问题，有效的提高了多控存储系统后端磁盘访问的可靠性。

Description

一种存储系统及该系统的连接方法和相关设备

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，特别涉及一种存储系统及该系统的连接方法和相关设备。

背景技术

目前存储系统中，多采用多控制器来实现，每两个控制器组成一个控制器对(CNP，Controller Node Pair)，每个CNP下挂接磁盘框，现有存储系统的后端为磁盘框，为了扩大存储容量通过级联磁盘框的方式来实现。

现有的存储系统中的数据交换中心(DSC，DATA SWITCH CENTER)主要完成各个控制器之间的数据交换，每个CNP下通常级联多台磁盘框(DE，DISK ENCLOSUER)，从而完成存储中大容量的特性。每个CNP中的两个控制器相互独立，互为冗余，且定时执行握手、同步心跳等操作；当一个控制器故障后，另外一个接替故障的控制器继续工作，从而提高系统的可靠性，另外为了提高整个系统的性能，现有存储阵列多会采用虚拟化技术，也就是将业务数据打散，将业务数据相对均匀的分布在归属在各个CNP下的磁盘中。

现有存储系统中，每个磁盘框提供两个上行口(P1，P2)，两个下行口(P3，P4)，两个上行口(P1，P2)用于连接到CNP的两个磁盘框接口或者级联上一级磁盘框，两个下行口(P3，P4)用于级联下一级磁盘框。每个磁盘框框内包括两个磁盘框扩展器(Exp/CTS，Expander/Cut Through Switch)，控制器可以通过每个Exp/CTS都可以访问到磁盘框内部的所有的磁盘。

不同CNP之间是通过DSC交换的方式进行的，例如，归属于不同CNP的控制器之间是通过DSC实现交互的。

发明人在实现现有技术的过程中发现现有技术至少存在如下缺陷：

虽然在同一个CNP上，任何一条访问路径故障，CNP仍然可以通过另外一条访问路径进行访问，各个CNP之间仍然可以通过DSC进行不同CNP之间进行磁盘访问。但是，如果某个CNP所属的两个控制器同时出现故障，则归属于该CNP下的所有的磁盘都不能被访问，在业务数据虚拟化下，由于很多业务都可能在归属于故障CNP下的磁盘中，因此某个CNP故障后，会直接影响整个系统业务，进而导致整个存储系统瘫痪，业务不能运行。

发明内容

本发明实施例提供一种存储系统及该系统的连接方法和相关设备，实现在CNP中的两个控制器同时故障，系统业务仍能正常运行，提高系统可靠性。

本发明实施例提供了一种存储系统，包括：

磁盘框，包括两个第一类上行接口和两个第二类上行接口共四个上行接口，所述四个上行接口中的两个与一个CNP直接相连，所述四个上行接口中的另外两个与另一个CNP相连；

CNP，每个CNP连接两个磁盘框，用于访问所连接磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；连接于同一磁盘框上的两个CNP互为备份；如果所述一个CNP中的两个控制器同时故障，则另一个CNP通过与自身直接连接的磁盘框接管归属于故障CNP下级联的所有磁盘框，访问所述被接管磁盘框中的磁盘；

数据交换中心，用于CNP之间交互数据。

本发明实施例还提供了一种存储系统中磁盘链路的连接方法，包括：

在每个磁盘框上设置有两个第二类上行接口，每个磁盘框包括两个第一类上行接口和两个第二类上行接口共四个上行接口，所述四个上行接口中的两个与一个CNP直接相连，所述四个上行接口中的另外两个与另一个CNP相连，其中每个CNP包含两个控制器；

与一个磁盘框相连的两个CNP中每个控制器，分别与另三个控制器之间执行同步操作；

如果所述一个CNP中的两个控制器同时故障，则另一个CNP通过与其直接连接的磁盘框接管归属于故障CNP下级联的所有磁盘框，访问所述被接管磁盘框中的磁盘。

本发明实施例还提供了一种磁盘框，包括两个第一类上行接口，用于连接一个归属CNP或级联上一级磁盘框，两个下行接口，用于级联下一级磁盘框，所述磁盘框还包括：

两个第二类上行接口，用于连接除所述归属CNP之外的另一个CNP，通过所述第二类上行接口能够访问到所述磁盘框内的任意一个磁盘。

本发明实施例还提供了一种控制器，包括第一接口，用于连接一个磁盘框的一个上行接口，访问该磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；所述控制器还包括：

第二接口，用于作为所述第一接口的冗余接口，连接另一个磁盘框的一个上行接口，访问该另一磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；

控制模块，用于通过所述第一接口控制并访问该第一接口所连接的磁盘框及该磁盘框下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；通过所述第二接口控制并访问该第二接口所连接的磁盘框及该磁盘框下级联的所有磁盘框中的磁盘数据。

应用本发明，采用了一种6口的DE，该DE在现有的包括两个上行接口的基础上，还提供了两个上行冗余接口，通过这4个上行口的任意一个上行口可访问到该磁盘中的任意一个磁盘，因而解决了在CNP中的两个控制器同时故障后，整个存储系统瘫痪的问题，保证了在CNP中的两个控制器同时故障，系统业务仍能正常运行，有效的提高了多控存储系统后端磁盘访问的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本发明实施例中的技术方案，下面对现有技术和实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的不同CNP之间的磁盘数据访问路径示意图；

图2是现有的磁盘框与CNP连接的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种磁盘框；

图4是根据本发明实施例的6口DE的下的数据访问方式示意图；

图5是根据本发明实施例的存储系统的连接示意图；

图6是根据本发明实施例的存储系统中某个CNP故障时的磁盘访问方式示意图；

图7是根据本发明实施例的一种存储系统中磁盘链路的连接方法流程图；

图8是根据本发明实施例的一种控制器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，其是现有的存储系统的磁盘组网方式示意图。A1-B1，A2-B2......An-Bn代表存储系统中的控制器对(CNP)；数据交换中心(DSC，DATA SWITCH CENTER)主要完成各个控制器之间的数据交换，每个CNP(An-Bn)下通常级联多台磁盘框(DE，DISK ENCLOSUER)，从而完成存储中大容量的特性。不同CNP之间的磁盘数据访问路径如图1所示，不同CNP之间是通过DSC交换的方式进行的，例如，图1中的归属于不同CNP的A2控制器与A3控制器之间是通过DSC实现交互的。

参见图2，其是现有的磁盘框与CNP连接的示意图。在图2上，CNP可以通过“访问路径1”和“访问路径2”访问某个磁盘框上的磁盘，如果某一条访问路径故障如断开或者接触不良，CNP仍然可以通过另外一条路径访问磁盘，从而保证业务可以正常运作而不中断。

为了解决在CNP中的两个控制器同时故障后，整个存储系统瘫痪的问题，本发明实施例提供了一种如图3所示磁盘框。

参见图3，其是根据本发明实施例的一种磁盘框，其包括：

两个第一类上行接口(P1，P4)，用于连接一个归属CNP或级联上一级磁盘框；

两个下行接口(P5，P6)，用于级联下一级磁盘框；

至少一个磁盘，所述磁盘可以通过上述任意一个接口(包括P1，P4，P5和P6)访问到；

上述磁盘框还包括：

两个第二类上行接口(P2，P3)，用于连接除所述归属CNP之外的另一个CNP，通过所述第二类上行接口能够访问到所述磁盘框内的任意一个磁盘。上述第二类上行接口(P2，P3)与磁盘框上已有的第一类上行接口(P1，P4)的功能是完全相同的，即第二类上行接口(P2，P3)是第一类上行接口(P1，P4)的冗余接口。

例如，如果图3所示磁盘框归属于由图5所示A1-B1构成的CNP，则可以通过P1，P4上行接口连接A1-B1，通过P2，P3这对第二类上行接口连接由图5所示A2-B2所构成的CNP。

需要说明的是，对于图3所示实施例，另一种可能的连接方式是，可以通过P1，P3接口连接由A1-B1构成的CNP，通过P2，P4这对接口连接由A2-B2构成的CNP。也就是说，由于P2是P1的冗余接口，P3是P4的冗余接口，因而，在实际应用中，对于P1和P2的连接可以互换，相应的，对于P3和P4的连接也可以互换。

参见图4，其是根据本发明实施例的6口DE的下的数据访问方式示意图。6口DE在上行接口上提供了相对现有4口DE多两条的访问路径，将这两条访问路径连接到其他的CNP上，其他的CNP也可以访问到该DE中的磁盘。也就是说，通过4个上行接口(包括P1，P2，P3和P4)可以访问到该磁盘框内的任意一个磁盘上的数据。

参见图5和图6，图5是根据本发明实施例的存储系统的连接示意图；图6是根据本发明实施例的存储系统中某个CNP故障时的磁盘访问方式示意图。由图5和图6可知，本发明实施例的存储系统具体包括：

磁盘框，包括两个第一类上行接口和两个第二类上行接口共四个上行接口，所述四个上行接口中的两个与一个CNP直接相连，所述四个上行接口中的另外两个与另一个CNP相连；

这里，每个存储系统通常包括多个磁盘框，形成磁盘框阵列；所述两个第二类上行接口为两个第一类上行接口的冗余接口；

CNP，每个CNP连接两个磁盘框，用于访问所连接磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；连接于同一磁盘框上的两个CNP互为备份；与一个磁盘框相连的两个CNP中每个控制器，分别与另三个控制器之间执行同步操作；如果所述一个CNP中的两个控制器同时故障，则另一个CNP通过与其直接连接的磁盘框接管归属于故障CNP下级联的所有磁盘框，访问所述被接管磁盘框中的磁盘；

上述同步操作包括握手操，作同步心跳，以及相互的业务镜像和数据镜像等。

数据交换中心，用于CNP之间交互数据。其具体的处理方式与现有技术相同，不再赘述。

上述每个CNP包括两个控制器，所述每个控制器，包括第一接口和第二接口，所述第一接口，用于连接一个磁盘框的一个上行接口，访问该磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；第二接口，用于作为所述第一接口的冗余接口，连接另一个磁盘框的一个上行冗余接口，访问该另一磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据。由于第二接口是第一接口的冗余接口，因而二者的功能也是完全相同的。

此外，上述CNP还用于发送故障信号，所述故障信号中包含故障CNP的标识，以提示维护人员更换或维修故障CNP。

例如，图5中A1-B1、A2-B2、A3-B3......An-Bn分别是一个CNP，每个CNP下各级联了多个磁盘框，且每个CNP与两个磁盘框直接相连。例如，对于与A1-B1直接相连的磁盘框，其两个上行接口分别连接至A1和B1控制器，其另外两个上行接口分别连接至A2和B2控制器；对于与A2-B2直接相连的磁盘框，其两个上行接口分别连接至A2和B2控制器，其两个上行冗余接口分别连接至A1和B1控制器；这样，由A1-B1构成的CNP与由A2-B2构成的CNP互为备份，且分别可以访问所直接相连的磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据。而且，与一个磁盘框相连的两个CNP中每个控制器，分别与另三个控制器之间执行同步操作，例如，控制器A1与控制器B1、A2、B2分别执行同步操作，这样，当某个CNP出现故障时，另一个与之互为备份的CNP中的控制器即可检测到并接管故障CNP的业务，并向维护人员发出报警信息。上述与A1和B1控制器相连的两个上行接口可以是两个第一类上行接口，也可以是两个第二类上行接口，还可以是一个第一类上行接口，一个第二类上行接口，其中第二类上行接口是第一类上行接口的冗余接口。

图6为在图5所示组网的情况下某个CNP(如A1-B1)故障时磁盘访问方式示意图。参见图6，在A1-B1控制器同时故障时，故障后的CNP(如A1-B1)的业务立即由另外的CNP(本实施例为由A2-B2)接管，即另一个CNP如A2-B2通过与其直接连接的磁盘框接管归属于故障CNP下级联的所有磁盘框。这样，在业务数据虚拟化下，避免了由于一个CNP故障而导致整个存储系统瘫痪的情况，从而保证了业务不中断，提高了系统的可靠性。此外，上述由A2-B2构成的CNP还可以发送故障信号，该故障信号中包含故障CNP(如A1-B1)的标识，以提示维护人员更换或维修故障CNP。

这样，应用本发明实施例提供的存储系统，解决了在CNP中的两个控制器同时故障后，整个存储系统瘫痪的问题，保证了在CNP中的两个控制器同时故障时，系统业务仍能正常运行，有效的提高了多控存储系统后端磁盘访问的可靠性。此外，系统还可以提醒维护人员故障的CNP。

基于图5所示存储系统的组网连接，本发明实施例还提供了一种存储系统中磁盘链路的连接方法流程图，参见图7，所述方法流程包括：

步骤701，在每个磁盘框上设置有两个第二类上行接口，每个磁盘框包括两个第一类上行接口和两个第二类上行接口共四个上行接口，所述四个上行接口中的两个与一个CNP直接相连，所述四个上行接口中的另外两个与另一个CNP相连，其中每个CNP包含两个控制器，这里第二类上行接口是第一类上行接口的冗余接口；

步骤702，与一个磁盘框相连的两个CNP中每个控制器，分别与另三个控制器之间执行同步操作；

步骤703，如果所述一个CNP中的两个控制器同时故障，则另一个CNP通过与其直接连接的磁盘框接管归属于故障CNP下级联的所有磁盘框，访问所述被接管磁盘框中的磁盘。

需要说明的是，对于图7所述方法还可以包括：接管归属于故障CNP下级联的所有磁盘框的CNP发送故障信号，所述故障信号中包含故障CNP的标识。

对于方法实施例而言，由于其基本相似于系统实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

应用本发明实施例提供的存储系统中磁盘链路的连接方法，解决了在CNP中的两个控制器同时故障后，整个存储系统瘫痪的问题，保证了在CNP中的两个控制器同时故障时，系统业务仍能正常运行，有效的提高了多控存储系统后端磁盘访问的可靠性。此外，系统还可以提醒维护人员故障的CNP。

本发明实施例还提供了一种控制器，参见图8，具体包括：

第一接口801，用于连接一个磁盘框的一个上行接口，访问该磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；该控制器还包括：

第二接口802，用于作为所述第一接口的冗余接口，连接另一个磁盘框的一个上行接口，访问该另一磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；所述磁盘框的一个上行接口为第一类上行接口或第二类上行接口；

控制模块803，用于通过所述第一接口控制并访问其所连接的磁盘框及该磁盘框下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；通过所述第二接口控制并访问其所连接的磁盘框及该磁盘框下级联的所有磁盘框中的磁盘数据。

上述控制模块，还用于发送故障信号，所述故障信号中包含故障CNP的标识。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种存储系统，其特征在于，包括：

磁盘框，包括两个第一类上行接口和两个第二类上行接口共四个上行接口，所述四个上行接口中的两个与一个控制器对直接相连，所述四个上行接口中的另外两个与另一个控制器对相连；

控制器对，每个控制器对连接两个磁盘框，用于访问所连接磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；连接于同一磁盘框上的两个控制器对互为备份；如果所述一个控制器对中的两个控制器同时故障，则另一个控制器对通过与自身直接连接的磁盘框接管归属于故障控制器对下级联的所有磁盘框，访问所述被接管磁盘框中的磁盘；

数据交换中心，用于控制器对之间交互数据。

2.根据权利要求1所述的存储系统，其特征在于：

所述控制器对中每个控制器，包括第一接口和第二接口，

所述第一接口，用于连接一个磁盘框的一个上行接口，访问该磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；

所述第二接口，用于作为所述第一接口的冗余接口，连接另一个磁盘框的一个上行冗余接口，访问该另一磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据。

3.根据权利要求1所述的存储系统，其特征在于，

所述控制器对，还用于发送故障信号，所述故障信号中包含故障控制器对的标识。

4.根据权利要求1所述的存储系统，其特征在于，所述第二类上行接口为第一类上行接口的冗余接口。

5.一种存储系统中磁盘链路的连接方法，其特征在于，包括：

在每个磁盘框上设置有两个第二类上行接口，每个磁盘框包括两个第一类上行接口和两个第二类上行接口共四个上行接口，所述四个上行接口中的两个与一个控制器对直接相连，所述四个上行接口中的另外两个与另一个控制器对相连，其中每个控制器对包含两个控制器；

与一个磁盘框相连的两个控制器对中每个控制器，分别与另三个控制器之间执行同步操作；

如果所述一个控制器对中的两个控制器同时故障，则另一个控制器对通过与其直接连接的磁盘框接管归属于故障控制器对下级联的所有磁盘框，访问所述被接管磁盘框中的磁盘。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接管归属于故障控制器对下级联的所有磁盘框的控制器对发送故障信号，所述故障信号中包含故障控制器对的标识。

7.一种磁盘框，包括两个第一类上行接口，用于连接一个归属控制器对或级联上一级磁盘框，两个下行接口，用于级联下一级磁盘框，其特征在于，所述磁盘框还包括：

两个第二类上行接口，用于连接除所述归属控制器对之外的另一个控制器对，通过所述第二类上行接口能够访问到所述磁盘框内的任意一个磁盘。

8.根据权利要求7所述的磁盘框，其特征在于，所述两个第二类上行接口为两个第一类上行接口的冗余接口。

9.一种控制器，包括第一接口，用于连接一个磁盘框的一个上行接口，访问该磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；其特征在于，所述控制器还包括：

第二接口，用于作为所述第一接口的冗余接口，连接另一个磁盘框的一个上行接口，访问该另一磁盘框及其下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；

控制模块，用于通过所述第一接口控制并访问该第一接口所连接的磁盘框及该磁盘框下级联的所有磁盘框中的磁盘数据；通过所述第二接口控制并访问该第二接口所连接的磁盘框及该磁盘框下级联的所有磁盘框中的磁盘数据。

10.根据权利要求9所述的控制器，其特征在于，

所述控制模块，还用于发送故障信号，所述故障信号中包含故障控制器对的标识。

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