CN102063276A - 一种同时具有raid和vtl功能的存储设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种存储设备，包括RAID盘，RAID驱动和物理盘，所述RAID盘分为两部分，第一部分应用于RAID功能，第二部分应用于VTL功能；该存储设备还包括：光纤通道(FC)/因特网小型计算机系统接口(iSCSI)目标端，用于接收来自RAID客户端的读写访问命令，并向RAID盘的第一部分转发所述读写访问命令；读写访问完成后，FC/iSCSI目标端向RAID客户端报告完成状况；iSCSI/FC目标端还用于接收来自VTL客户端的命令，向VTL管理模块转发所述来自VTL客户端的命令；VTL管理模块，用于将所述iSCSI/FC目标端转发来的命令转换成磁带机的表述格式，并将所述磁带机表述格式的命令发送至RAID盘的第二部分。

Description

一种同时具有RAID和VTL功能的存储设备及方法
技术领域
本发明涉及计算机存储技术领域，尤其涉及一种同时具有独立冗余磁盘阵列(RAID，Redundant Array of Independent Disks)和虚拟磁带库(VTL，Virtual Tape Library)功能的存储设备及在RAID设备上实现VTL功能的方法。
背景技术
RAID技术是加州大学伯克利分校1987年提出，最初是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，同时希望磁盘失效时不会使对数据的访问受损失而开发出一定水平的数据保护技术。RAID就是一种由多块廉价磁盘构成的冗余阵列，作为一个独立的大型存储设备出现。RAID具有可以充分发挥出多块硬盘的优势，可以提升硬盘速度，增大容量，提供容错功能够确保数据安全性，易于管理的优点，在任何一块硬盘出现问题的情况下都可以继续工作，不会受到损坏硬盘的影响。
VTL的概念非常简单，它的硬件是磁盘阵列硬件设备，但是在软件功能上模拟磁带备份的形式，因此对于存储管理员来讲，它就是一个磁带库，对它的管理如同管理一个物理磁带库一模一样。VTL已经成为当今存储界最为热门的话题之一，VTL的崛起，正在深刻地改变着传统的备份市场格局和用户的数据保护模式。进入2005年，传统机械磁带库厂家以及主要的存储设备厂家纷纷推出VTL作为高端产品系列，而国内厂家也视VTL为民族工业崛起的机会，开始开发VTL产品，VTL成为市场主流的趋势已非常明显。
现有的RAID设备和VTL设备是相互独立的两类设备，对于一些中小企业用户来说，可能需要分别购置RAID设备和VTL设备，所需成本较高。
发明内容
本发明提供了一种同时具有RAID和VTL功能的存储设备，及一种在RAID设备上实现VTL功能的方法，提高设备的应用灵活性，节省用户的成本。
本发明实施例提出一种同时具有RAID和VTL功能的存储设备，包括RAID盘，RAID驱动和物理盘，其特征在于，所述RAID盘分为两部分，第一部分应用于RAID功能，第二部分应用于VTL功能；该存储设备还包括：
FC/iSCSI目标端，用于接收来自RAID客户端的读写访问命令，并向RAID盘的第一部分转发所述读写访问命令；读写访问完成后，FC/iSCSI目标端向RAID客户端报告完成状况；iSCSI/FC目标端还用于接收来自VTL客户端的命令，向VTL管理模块转发所述来自VTL客户端的命令；
VTL管理模块，用于将所述iSCSI/FC目标端转发来的命令转换成磁带机的表述格式，并将所述磁带机表述格式的命令发送至RAID盘的第二部分。
较佳地，该存储设备进一步包括：
RAID前台界面模块，用于提供图形用户交互界面，通过该界面提供磁盘阵列的配置管理、磁盘状态监控、网络设置等操作入口。
较佳地，该存储设备进一步包括：
VTL控制台，用于提供图形用户交互界面，通过该界面提供配置VTL、添加/配置客户端、设置属性、管理磁带的导入/导出的操作入口。
较佳地，所述存储设备通过以太网接口或光纤通道接口连接RAID客户端和VTL客户端。
较佳地，所述存储设备进一步包括：归档接口，用于连接所述存储设备外部的物理磁带库；
所述VTL管理模块进一步用于：通过所述归档接口，将RAID盘的第二部分作为物理磁带库的高速缓冲。
较佳地，VTL管理模块将RAID盘的第二部分中的数据导出到物理磁带库时，同时生成多盘磁带数据。
较佳地，所述VTL管理模块进一步用于，对来自FC/iSCSI目标端的命令进行加密处理。
本发明实施例还提出一种在RAID设备上实现VTL功能的方法，包括如下步骤：
A、接收来自VTL客户端的命令，将所述命令转换成磁带机的表述格式；
B、将所述磁带机表述格式的命令发送至RAID盘；
C、RAID盘根据所述命令，将VTL客户端的数据备份到RAID盘上，或者，将RAID盘上存储的数据恢复到VTL客户端。
较佳地，所述步骤C为：
RAID盘根据所述命令，将VTL客户端的数据备份到RAID盘上，然后再将RAID盘上的数据备份到物理磁带库中；或者，将物理磁带库中存储的数据恢复到RAID盘上，然后将RAID盘上存储的数据恢复到VTL客户端。
从以上技术方案可以看出，将RAID盘分为两部分，其中的第二部分应用于VTL功能；VTL管理模块将来自VTL客户端的命令转换成磁带机的表述格式，并将所述磁带机表述格式的命令发送至RAID盘的第二部分，使得操作系统和备份软件以为该VTL客户端访问的RAID盘是实体的磁带装置，从而使存储设备在原有的RAID功能之外，还可以实现VTL功能。
附图说明
图1为本发明提出的存储设备的外部连接关系示意图；
图2为本发明提出的存储设备的模块结构示意图；
图3为基于本发明提出的存储设备的数据访问流向图。
具体实施方式
RAID设备和VTL设备在组织结构上很相似：它们几乎使用了相同的硬件设备和外部通信接口，都利用了服务器架构。但是，它们的应用方向却不同：RAID盘能够直接被存取访问，而VTL设备主要应用于备份和恢复。为了形成VTL设备的容错机制，VTL软件常把RAID盘虚拟为VTL设备来进行磁盘保护。VTL设备和大型物理磁带库设备在一起，可以实现到物理磁带库的物理归档或磁带缓冲功能，此时，作为一个中间设备，VTL设备的容量不是应用瓶颈。基于以上几方面考虑，本发明使用服务器架构，在存储设备上集成RIAD功能和VTL功能，先通过RAID管理软件映射出所有的RAID盘；然后，用户根据需要，把其中的部分RAID盘直接用来存取访问，把另一部分RAID盘虚拟为VTL设备以供备份和恢复之用。在该存储设备使用统一的管理界面，方便用户使用。
下面参照附图，将详细叙述本发明的具体实施方式。
图1为本发明提出的存储设备的外部连接关系示意图。本发明提出的存储设备为RAID/VTL服务器104，采用服务器架构，其上有主机和归档两种接口。如图1所示，接口105是主机接口，支持一或多个以太网接口或光纤通道(FC，Fiber Channel)接口；接口106是归档接口，支持小型计算机系统接口(SCSI，Small Computer System Interface)或FC接口。通过接口105和FC或因特网小型计算机系统接口(iSCSI，Internet Small Computer System Interface)通道103，RAID/VTL服务器104和RAID客户端101或VTL客户端102连接，进行数据的存取访问或备份恢复操作。RAID客户端101为FC/iSCSI发起端，VTL客户端102为带有第三方备份软件的备份服务器。RAID/VTL服务器104通过接口106和SCSI或FC通道108和物理磁带库107相连，进行VTL到物理磁带库的归档或自动磁带缓冲操作。
图2为本发明提出的存储设备的模块结构示意图。
RAID前台界面模块201用于提供图形用户交互界面，通过该界面提供磁盘阵列的配置管理、磁盘状态监控、网络设置的操作入口。
VTL控制台202用于提供图形用户交互界面，通过该界面提供配置VTL、添加/配置客户端、设置属性、管理磁带的导入/导出的操作入口。
FC/iSCSI目标端203负责接收来自RAID客户端101或VTL客户端102的命令，然后把它们交给下层处理，并向客户端报告执行状况。
在该存储设备中，多个物理磁盘通过串行ATA(SATA，Serial ATA)或串行连接SCSI(SAS，Serial Attached SCSI)卡连接组成一或多个RAID盘。RAID驱动模块205用于将多个物理磁盘206分成若干组，每组的几个磁盘形成一个某个RAID级别的RAID盘204。RAID盘204包含多个逻辑卷。所述RAID盘分为两部分，第一部分应用于RAID功能，第二部分应用于VTL功能。
VTL管理模块207的主要功能是提供实体磁带仿真，将VTL客户端102连接至备份空间的SCSI信号仿真成磁带机的表述格式，使得操作系统和备份软件以为该VTL客户端102访问的RAID盘204的逻辑卷是实体的磁带装置。所述被认为是磁带装置的逻辑卷定义为模拟VTL设备。除此之外，在模拟VTL设备和物理磁带库107之间，还提供如下主要功能：
(1)磁带缓冲：把模拟VTL设备作为物理磁带库107的高速缓冲，从而形成高性能的磁带库备份系统。高速缓冲的含义就是将模拟TVL设备作为VTL客户端和物理磁带库之间的缓存，将VTL客户端的数据备份到RAID盘上，然后再将RAID盘上的数据备份到物理磁带库中；或者，将物理磁带库中存储的数据恢复到RAID盘上，然后将RAID盘上存储的数据恢复到VTL客户端。
(2)可实现到真实物理磁带的物理归档。
(3)虚拟磁带整合：对容量较小的虚拟磁带加以整合，统一写入到大容量的物理磁带，以节省用户采购大型磁带库的支出。
(4)多磁带输出：用户可以按照备份策略的需要，在将数据从模拟VTL设备导出到物理磁带时，同时生成多盘磁带数据。
(5)磁带加密：使用户可以在磁带输出的过程中，对备份数据进行加密，以防止未经授权的存取。RAID客户端101向RAID/VTL服务器104发送读写访问命令，VTL客户端102通过第三方备份软件发送包含SCSI信号的命令，FC/iSCSI目标端203把命令转发至VTL管理模块207，由VTL管理模块207进行相应的加密处理。
图3为基于本发明提出的存储设备的数据访问流向图。该存储设备提供RAID和VTL功能，每个功能对应的数据流向不同。
对于RAID功能，RAID客户端101通过iSCSI/FC发起端向RAID/VTL服务器104的iSCSI/FC目标端203发出读写访问命令，iSCSI/FC目标端203向RAID盘204中对应逻辑卷转发命令，读写访问完成后再由FC/iSCSI目标端203向RAID客户端101报告完成状况。多个逻辑卷在图3中分别用0#、1#、......N-1#以及N#表示。
对于VTL功能，iSCSI/FC目标端203接收到来自VTL客户端102的命令之后，向VTL管理模块207转发命令。VTL管理模块207把命令中的SCSI讯号仿真成磁带机的表述格式。通过这种方式，VTL管理模块207实现虚拟磁带仿真功能，使操作系统和备份软件以为该VTL客户端102是一部实体的磁带装置。通过VTL管理模块207，VTL客户端102和物理磁带库107之间能实现磁带缓冲、归档等功能。
对于本发明设备的RAID盘204的每个逻辑卷，或者被应用于RAID功能，被RAID客户端101读写访问；或被应用于VTL功能，被VTL客户端102用作备份和恢复。在本发明设备上安装第三方备份模块208，能够通过VTL管理模块207把用于RAID功能的RAID盘上的数据备份到VTL设备209上，也可以进行反向的恢复操作，即将VTL设备209上的备份数据恢复到RAID盘204。
本发明特点如下：
1、存储设备使用服务器架构，能够根据应用需要灵活地配置硬件组件，实现设备的可扩展特性。
2、在该存储设备上，能够方便地集成磁盘阵列功能和VTL功能。
3、使用磁盘阵列管理软件，方便地配置和管理磁盘阵列功能；利用VTL软件功能，能把映射出来的RAID盘虚拟为VTL设备。
4、用户能根据自己的应用需求，能够灵活地把某一个RAID盘直接应用为磁盘阵列功能，或把它应用于VTL设备。
5、对于从存储设备上映射出来的多个RAID盘，可以把部分RAID盘直接应用于磁盘阵列功能，以利于直接存取访问这些RAID盘。可以把另外的部分RAID盘虚拟为VTL设备，以利于数据的备份和恢复。
6、人性化的管理界面，方便地管理磁盘阵列和VTL功能。
7、在和大型物理磁带库连接的应用环境下，VTL仅仅用于磁带缓冲或导入导出的中间设备，此时存储设备可主要应用于RAID功能。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种同时具有独立冗余磁盘阵列RAID和虚拟磁带库VTL功能的存储设备，包括RAID盘，RAID驱动和物理盘，其特征在于，所述RAID盘分为两部分，第一部分应用于RAID功能，第二部分应用于VTL功能；该存储设备还包括：
光纤通道FC/因特网小型计算机系统接口iSCSI目标端，用于接收来自RAID客户端的读写访问命令，并向RAID盘的第一部分转发所述读写访问命令；读写访问完成后，FC/iSCSI目标端向RAID客户端报告完成状况；iSCSI/FC目标端还用于接收来自VTL客户端的命令，向VTL管理模块转发所述来自VTL客户端的命令；
VTL管理模块，用于将所述iSCSI/FC目标端转发来的命令转换成磁带机的表述格式，并将所述磁带机表述格式的命令发送至RAID盘；
所述RAID盘用于将VTL客户端的数据备份到RAID盘的第二部分上，或者，将RAID盘的第二部分上存储的数据恢复到VTL客户端。
2.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，该存储设备进一步包括：
RAID前台界面模块，用于提供图形用户交互界面，通过该界面提供磁盘阵列的配置管理、磁盘状态监控、网络设置等操作入口。
3.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，该存储设备进一步包括：
VTL控制台，用于提供图形用户交互界面，通过该界面提供配置VTL、添加/配置客户端、设置属性、管理磁带的导入/导出的操作入口。
4.根据权利要求1所述存储设备，其特征在于，所述存储设备通过以太网接口或光纤通道接口连接RAID客户端和VTL客户端。
5.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述存储设备进一步包括：归档接口，用于连接所述存储设备外部的物理磁带库；
所述VTL管理模块进一步用于：通过所述归档接口，将RAID盘的第二部分作为物理磁带库的高速缓冲。
6.根据权利要求5所述的存储设备，其特征在于，VTL管理模块将RAID盘的第二部分中的数据导出到物理磁带库时，同时生成多盘磁带数据。
7.根据权利要求1所述的存储设备，其特征在于，所述VTL管理模块进一步用于，对来自FC/iSCSI目标端的命令进行加密处理。
8.一种在独立冗余磁盘阵列RAID设备上实现虚拟磁带库VTL功能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、接收来自VTL客户端的命令，将所述命令转换成磁带机的表述格式；
B、将所述磁带机表述格式的命令发送至RAID盘；
C、RAID盘根据所述命令，将VTL客户端的数据备份到RAID盘上，或者，将RAID盘上存储的数据恢复到VTL客户端。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤C为：
RAID盘根据所述命令，将VTL客户端的数据备份到RAID盘上，然后再将RAID盘上的数据备份到物理磁带库中；或者，将物理磁带库中存储的数据恢复到RAID盘上，然后将RAID盘上存储的数据恢复到VTL客户端。
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