CN102664757B - 一种存储设备的级联方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种存储设备的级联方法，应用于包含DM、至少一台EC和多台存储设备的视频监控网络中，所述存储设备包括至少两个扩展口，各个存储设备分别通过所述扩展口与其他存储设备相连，所述存储设备上保存其他存储设备的业务配置；当有存储设备发生故障，在收到DM的指令后，一存储设备接管所述故障设备，并根据保存的故障设备的业务配置向所述EC提供服务。本发明基于同样的思想还提供一种存储设备和DM，用户可以充分利用现有的存储设备，解决存储管理分配，并实现高可靠性的保障。

Description

一种存储设备的级联方法及装置

技术领域

本发明涉及存储设备的级联，尤其涉及在视频监控的组网环境下的存储设备的级联技术。

背景技术

随着网络技术和数字视频技术的不断发展，数字视频技术得到快速的发展和广泛的应用。在城市安防、收费关卡等这些对视频质量有着高要求的应用场景，低清晰度的标清视频技术已经满足不了用户业务的需求。具备高清晰度的高清数字视频技术的出现，迎合了用户对视频质量不断提升的需求，高清数字视频技术已经成为网络数字视频技术的发展趋势。

随着高清数字视频技术的日益成熟，数据存储量将会迎来一个极大增长期，由于方案的规划，或是资金预算的不足，用户前期部署的一般都是标清数字视频系统。随着对视频质量要求不断提高的用户业务需求，现有标清视频系统会面临升级到高清标准后后端存储设备如何面对海量数据，完成升级改造的问题。

当前的存储设备，由于单台主控设备RAID芯片处理能力的限制，并不能无限制的添加级连存储磁盘柜来增加容量。增加系统方案后端存储空间可用的方法主要通过两种方式：

第一，通过更换更大容量的磁盘，如将原1T的磁盘跟换为2T的磁盘，则存储容量扩大为原来的2倍。

第二，在系统中添加新的存储设备，从而扩大系统后端存储容量。

第一种更换现有磁盘方式提高存储容量的方法，存在需要将更换磁盘中数据拷贝到新磁盘的过程，影响在一定程度上会影响现有业务的处理能力，同时跟换出的磁盘将无法使用，需要大量资金。

第二种添加新的存储设备的方式，现有方案中，新加入的存储设备与原有设备为各自独立工作，相互之间不进行信息交互，不能将各个存储设备拥有的存储资源有效地融合在一起，只完成各自设备阵列数据的校验和计算，而且还可能需要管理员进行手工配置等操作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种存储设备的级联方法，应用于包含DM、至少一台EC和多台存储设备的视频监控网络中，所述存储设备包括连接到网络的网络接口，各个存储设备均包括独立供电的RAID卡，所述RAID卡均包括两个扩展口，且每个存储设备分别通过所述扩展口与其他存储设备相连，所述方法包括：

A所述存储设备上保存其他存储设备的业务配置；

B当有其他存储设备发生故障，在DM的配合下存储设备通过所述RAID卡的扩展口接管该故障设备的存储资源，并根据自身保存的该故障设备的业务配置通过网络向所述EC提供业务服务；

C当所述存储设备检测到所述故障存储设备恢复时，通过网络向所述EC发送Reset消息，并释放接管的存储资源以及业务服务。

基于同样的发明思想，本发明还提供了一种存储设备，应用于包括至少一台EC和多台存储设备的视频监控网络中，所述存储设备均包括RAID卡，所述RAID卡均包括两个扩展口，且每个存储设备分别通过所述扩展口与其他存储设备相连，所述存储设备包括：

电源模块，专用于给RADI卡供电；

记录模块，用于记录其他存储设备的业务配置；

接管模块，用于当有存储设备发生故障时，在DM的配合下接管通过所述故障设备，并根据保存的故障设备的业务配置向所述故障设备服务的EC提供服务；

探测模块，用于在探测到与其扩展口相连的存储设备发生故障时，通知所述接管模块；并用于在探测到所述故障存储设备恢复时通知释放模块；

释放模块，用于向所述EC发送Reset消息，并释放所接管的存储资源和业务服务。

本发明还提供了一种DM，应用于包括至少一台EC和多台存储设备的视频监控网络中，所述存储设备均包括独立供电的RAID卡，所述RAID卡均包括两个扩展口，且每个存储设备分别通过所述扩展口与其他存储设备相连，所述DM包括：

记录模块，记录新添加的存储设备的标识信息，其中，所述存储设备的标识包括存储设备的IP地址，存储设备的ID和/或存储设备的MAC地址；记录每个存储设备通过扩展口连接的存储设备；并根据所述记录生成存储设备信息表；

检查模块，查询每个存储设备通过扩展口所连接的存储设备，通知所述记录模块记录或更新；检测是否有存储设备出现故障；

处理模块，用于所述检查模块确认出现存储设备故障时，通过接管消息指定其他存储设备接管所述故障存储设备的业务服务，并通知记录模块更新所述存储设备信息表。

其中，所述处理模块进一步用于：接收来自EC的ARP请求报文，并将相应的存储设备的MAC地址回复给所述EC；或在指定存储设备接管故障存储设备的业务的接管消息中携带故障设备的IP地址。

所述处理模块还用于所述检查模块确认所述故障存储设备恢复后，通知其接管存储设备释放接管的存储资源和业务服务，并通知所述记录模块更新所述存储设备信息表。

通过使用本发明提供的技术方案，用户可以充分利用现有的存储设备，实现良好的存储扩展性以及高可靠性。同时，对前端用户呈现相对统一的存储资源，容易管理。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式。

图2是本发明的一种具体实施方式的应用场景。

图3是本发明的又一种具体实施方式的应用场景。

图4是本发明的方法流程图。

图5是本发明的存储设备装置图。

图6是本发明的DM装置图。

具体实施方式

请参考图1，本发明在存储设备上增加至少两个扩展口，一个用于接受其他存储设备的管理，一个用于管理其他的存储设备，每台存储设备通过所述扩展口与其他存储设备依次相连。

在本发明一种实施方式中，每台存储设备的RAID(Redundant Array ofIndependent Disks)卡采用独立供电的方式，即RAID卡的电源独立于各自设备的主板，当主板出现断电或者不能工作的情况时，RAID卡并不会受到影响。在每台存储设备上增加一个检测模块，当发现自身设备出现故障时，该检测模块可以实现对自身主板的下电操作，当然检测模块对于本发明来说并不是在所有场景下都是必须的。请参考图1，存储设备A、B、C分别与各自的DEU(Disk Enclosure Unit磁盘框)相连，通过RAID卡在RAID层面实现对存储资源的控制管理。而所述两个扩展口包括上行扩展口，用于接受与其相连的存储设备的管理；以及下行扩展口，用于管理与其相连的存储设备。在实际使用中，具体的连接方式可以参考现有流行的SAS技术规范，当然本发明并不排除其他方式，SAS技术规范能够实现各个存储设备之间的高速数据交互。

在本发明一种实施方式中，每台存储设备上都保存有其他存储设备的业务配置，当有存储设备发生故障时，负责接管的存储设备会根据所述业务配置对故障存储设备的存储资源进行接管。这些配置信息包括后端磁盘的配置，存储目标端target配置，存储发起端Initiator配置等，各个存储设备可以通过共享配置区来获取其他设备的业务配置，实现信息的同步，也可以通过数据管理服务器(Data Manager，DM)来实现上述配置信息的同步。需要说明的是本发明所说的存储设备发生故障一般是指主板发生故障，比如说主板中的软件和硬件出现问题或者发生断电事件，并不包括RAID卡故障。

当其中某一台存储设备出现故障时，以图1中的场景为例，例如存储设备B出现了故障，当存储设备B的检测模块检测到自身设备故障后，主动对主板进行下电，与其相连的存储设备C会根据预先设定的规则通过下行扩展口对下级存储设备B的存储资源以及业务服务进行接管，对存储设备B的存储资源以及业务服务进行管理控制。

下面通过具体的实例来说明本申请的实现过程。

如图2所示的监控网络，其中编码器EC，数据管理服务器DM与存储设备位都于同一二层网络内，所有存储设备配置同一个IP地址IP1，并且禁用ARP响应；每台存储设备上都保存其他存储设备的业务配置信息。

当DM中添加新的存储设备时，DM记录新的存储设备的MAC地址，并下发存储设备分配标识ID，存储设备在收到DM分配的ID后，将该ID记录到本机的上行扩展口。同时DM定期查询每个存储设备的下行扩展口所连的存储设备，生成的如表1所示的“存储设备信息表”：

表1存储设备信息表

当EC1向DM申请存储空间时，DM根据各个存储设备的容量或者当前已分配资源个数来给EC1指定一个存储设备，比如说存储设备1，并在如表2所示的“存储资源分配表”中添加相关EC的记录，同时将存储设备共用的IP地址IP1返回给所述EC1，其他EC的申请过程与EC1相同，在此不作赘述。

编码器(EC)	编码器地址	存储设备ID	分配容量
				EC1	10.1.1.1	1	100G
EC2	10.1.1.2	3	500G

表2存储资源分配表

当EC1向分配到的存储设备发起连接时，由于EC1上没有IP1的ARP表项，会发起ARP请求。DM收到针对IP1地址的ARP请求时，根据“存储资源分配表”查到对应的存储设备ID为1，再查询“存储设备信息表”得到相应的存储设备的MAC为0000-0000-0001(示例性的)，在回复的ARP响应中的Sender MAC address中填入该MAC地址。

EC1通过上述步骤获知存储设备1的MAC后，会向存储设备1发起连接，进行正常的业务访问。

当DM检测到存储设备1出现故障时，则指定其上行口的连接的存储设备4接管其业务，并更新存储设备信息表，表项更新如下表3所示：

表3更新后的存储设备信息表

由于存储设备1故障，EC1会反复发起重连。当EC1刷新ARP信息时，DM将接管者存储设备4的MAC地址0000-0000-0004返回给EC1，从而EC1向接管的存储设备4发起业务连接。

存储设备4在收到EC1的连接请求时，查看EC1连接的是否本机的目标端(Target)，如果不是，则查看是下行扩展口连接的存储设备1的目标端，如果是，则查看对应的存储设备1是否故障，如果故障，则根据业务配置信息中的为EC1提供服务。

当存储设备1故障恢复时，接管的存储设备4检测到存储设备1故障恢复，往对应的EC1上发送Reset消息，然后将接管的所有目标端(如EC1所连接的目标端)信息删除。

EC1收到Reset报文时，重新发起连接，同样的道理，EC1会再次刷新ARP表项；此时DM也会检测到存储设备1恢复，相应地DM会将记录表更新如下表4所示：

表4更新后的存储设备信息表

DM更新存储设备状态后，会将存储设备1的MAC地址回复给EC1，EC1重新向存储设备1发起业务连接。

以上描述了在二层网络中在DM的配合下存储设备接管故障存储设备业务服务以及存储资源的过程。以下描述三层组网中的具体实现，请参考图3，在本申请提供的另一个实施例中，DM、EC以及存储设备需要在三层网络进行数据交互。此时每个存储设备使用不同的IP地址，DM相应添加存储设备后生成的存储设备信息表如表5所示：

存储设备ID	设备IP地址	设备状态	下级设备ID
				1	20.0.0.1	Normal	2
2	20.0.0.2	Normal	3
				3	20.0.0.3	Normal	4
4	20.0.0.4	Normal	1

表5存储设备信息表

当EC1向DM申请存储空间时，DM根据存储设备的容量或者当前已分配资源个数来给EC1指定存储设备1，在如表6所示的“存储资源分配表”中添加EC1的记录，同时将存储设备的1IP地址20.0.0.1返回给所述EC1。

编码器(EC)	编码器地址	存储设备ID	分配容量
				EC1	10.1.1.1	1	100G
EC2	10.1.1.2	3	500G

表6存储资源分配表

EC1根据DM分配的存储设备1的IP地址20.0.0.1发起业务连接。

当存储设备1发生故障后，DM更新存储设备信息表如表7所示，同时通知存储设备4接管存储设备1的业务服务(该接管消息中带存储设备1的IP地址20.0.0.1)：

表7更新后的存储设备信息表

存储设备4收到DM的接管消息后，增加一个本地网络子接口地址为存储设备1的IP(20.0.0.1)。存储设备1故障后，EC1将向20.0.0.1自动发起业务重连，此时20.0.0.1由存储设备4使用，因此存储设备4处理EC1的业务请求，存储设备4对业务服务的接管可以参考前一实施方式进行，不再一一细述。

DM检到存储设备1恢复后，通知存储设备4释放接管的存储资源和业务服务，并更新存储设备信息表如表8所示；存储设备4收到DM的消息后，向EC1发送Reset消息，并将使用存储设备1的IP地址20.0.0.1的子接口删除。

存储设备ID	设备IP地址	设备状态	下级设备ID
				1	20.0.0.1	Normal	2

2	20.0.0.2	Normal	3
				3	20.0.0.3	Normal	4
4	20.0.0.4	Normal	1

表8更新后的存储设备信息表

EC1收到Reset消息后发起重连，此时因存储设备1已恢复正常，故EC1的业务请求，将回到存储设备1处理。

由此可见，本发明在二层以及三层网络中，均可以借助DM的配合实现正常存储设备对故障存储设备的接管，并可以在故障设备恢复后解除接管。

在本发明的一种实施例中，还提供一种存储设备，应用于包括至少一台EC和多台存储设备的视频监控网络中，请一并参考图1及图5，所述存储设备均包括RAID卡，所述RAID卡均包括两个扩展口，且每个存储设备分别通过所述扩展口与其他存储设备相连，所述存储设备包括：

电源模块，专用于给RADI卡供电；

记录模块，用于记录其他存储设备的业务配置；

接管模块，用于当有存储设备发生故障时，在DM的配合下接管通过所述故障设备，并根据保存的故障设备的业务配置向所述故障设备服务的EC提供服务；

探测模块，用于在探测到与其扩展口相连的存储设备发生故障时，通知所述接管模块；并用于在探测到所述故障存储设备恢复时通知释放模块；

释放模块，用于向所述EC发送Reset消息，并释放所接管的存储资源和业务服务。

其中，所述记录模块，进一步用于在自身设备与其他存储设备的IP地址相同时，启动禁止ARP回复功能。

所述配置模块进一步用于：

检查接收到EC请求连接的目标端是否是本地目标端，如果不是，根据记录的其他存储设备的业务配置信息检查是否是其扩展口所连接的存储设备的目标端，如果是，通知探测模块检测其扩展口连接的存储设备是否故障。

所述探测模块进一步用于，在检测到自身存储设备故障时，对主板进行下电。

所述接管模块进一步用于：

接收的DM的接管消息中包含故障存储设备的IP地址，保存所述IP地址，并增加一个子接口，并配置其IP地址为故障设备的IP地址。

所述释放模块进一步用于：

删除配置有所述故障设备IP地址的子接口。

在本发明的一种实施例中，还提供了一种DM，应用于包括至少一台EC和多台存储设备的视频监控网络中，请一并参考图1及图6，所述存储设备均包括独立供电的RAID卡，所述RAID卡均包括两个扩展口，且每个存储设备分别通过所述扩展口与其他存储设备相连，所述DM包括：

记录模块，记录新添加的存储设备的标识信息，其中，所述存储设备的标识包括存储设备的IP地址，存储设备的ID和/或存储设备的MAC地址；记录每个存储设备通过扩展口连接的存储设备；并根据所述记录生成存储设备信息表；

检查模块，查询每个存储设备通过扩展口所连接的存储设备，通知所述记录模块记录或更新；检测是否有存储设备出现故障；

处理模块，用于所述检查模块确认出现存储设备故障时，通过接管消息指定其他存储设备接管所述故障存储设备的业务服务，并通知记录模块更新所述存储设备信息表。

其中，所述处理模块进一步用于：

接收来自EC的ARP请求报文，并将相应的存储设备的MAC地址回复给所述EC；或在指定存储设备接管故障存储设备的业务的接管消息中携带故障设备的IP地址。

所述处理模块还用于所述检查模块确认所述故障存储设备恢复后，通知其接管存储设备释放接管的存储资源和业务服务，并通知所述记录模块更新所述存储设备信息表。

以上所述仅仅为本发明较佳的实现方式，任何基于本发明精神所做出的等同的修改皆应涵盖于本发明的权利要求范围中。

Claims (14)

1.一种存储设备的级联方法，应用于包含数据管理服务器DM、至少一台编码器EC和多台存储设备的视频监控网络中，其特征在于，所述存储设备包括连接到网络的网络接口，各个存储设备均包括独立供电的RAID卡，所述RAID卡均包括两个扩展口，且每个存储设备分别通过所述扩展口与其他存储设备相连，所述两个扩展口包括上行扩展口以及下行扩展口，所述上行扩展口，用于接受其他存储设备的管理，所述下行扩展口，用于管理其他的存储设备，所述方法包括：

A所述存储设备上保存其他存储设备的业务配置；

B当有其他存储设备发生故障，在DM的配合下存储设备通过所述RAID卡的扩展口接管该故障设备的存储资源，并根据自身保存的该故障设备的业务配置通过网络向所述EC提供业务服务；

C当所述存储设备检测到所述故障存储设备恢复时，通过网络向所述EC发送Reset消息，并释放接管的存储资源以及业务服务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述发生故障的其他存储设备为该存储设备下行扩展口所连接的存储设备。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述视频监控网络为二层网络，其中所述各个存储设备配置统一的IP地址，并且禁用ARP响应，所述各个存储设备IP地址的ARP请求由DM负责回应。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤B中，所述故障设备的上行扩展口连接的存储设备接管所述故障设备的业务服务具体包括：

所述存储设备接收EC的连接请求，查看EC请求连接的目标端是否是本机的目标端，如果否，则查看是否是其扩展口连接的存储设备的目标端，如果是，则查看其扩展口连接的存储设备是否故障，如果故障，则为所述EC提供服务。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括，所述视频监控网络为三层网络，所述存储设备配置不同的IP地址，所述步骤B进一步包括：当所述存储设备判断其扩展口连接的存储设备故障后，增加一个子接口，且配置该子接口的IP地址为故障设备的IP地址。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括，所述步骤C还包括：当所述存储设备检测到其扩展口连接的原故障存储设备恢复时，向所述EC发送Reset消息，并删除使用故障设备IP地址的子接口。

7.一种存储设备，应用于包括至少一台编码器EC和多台存储设备的视频监控网络中，其特征在于，所述存储设备均包括RAID卡，所述RAID卡均包括两个扩展口，且每个存储设备分别通过所述扩展口与其他存储设备相连，所述两个扩展口包括上行扩展口以及下行扩展口，所述上行扩展口，用于接受其他存储设备的管理，所述下行扩展口，用于管理其他的存储设备，所述存储设备包括：

电源模块，专用于给RADI卡供电；

记录模块，用于记录其他存储设备的业务配置；

接管模块，用于当有其他存储设备发生故障时，在数据管理服务器DM的配合下接管所述故障设备，并根据保存的故障设备的业务配置向所述故障设备服务的EC提供服务；

探测模块，用于在探测到与其扩展口相连的存储设备发生故障时，通知所述接管模块；并用于在探测到所述故障存储设备恢复时通知释放模块；

释放模块，用于向所述EC发送Reset消息，并释放所接管的存储资源和业务服务。

8.根据权利要求7所述的存储设备，其特征在于，其中所述发生故障的其他存储设备为该存储设备下行扩展口所连接的存储设备。

9.根据权利要求7所述的存储设备，其特征在于，所述记录模块进一步用于：在自身设备与其他存储设备的IP地址相同时，启动禁止ARP响应功能。

10.根据权利要求7所述的存储设备，其特征在于，配置模块，用于检查接收到连接请求的EC是否是本地目标端，如果不是，根据记录的其他存储设备的业务配置信息检查是否是其扩展口所连接的存储设备的目标端，如果是，通知探测模块检测其扩展口连接的存储设备是否故障。

11.根据权利要求7所述的存储设备，其特征在于，所述接管模块进一步用于：

接收的DM的接管消息中包含故障存储设备的IP地址，保存所述IP地址，并增加一个子接口，并配置其IP地址为故障设备的IP地址；

所述释放模块进一步用于：

删除配置有所述故障设备IP地址的子接口。

12.一种数据管理服务器DM，应用于包括至少一台编码器EC和多台存储设备的视频监控网络中，其特征在于，所述存储设备均包括独立供电的RAID卡，所述RAID卡均包括两个扩展口，且每个存储设备分别通过所述扩展口与其他存储设备相连，所述两个扩展口包括上行扩展口以及下行扩展口，所述上行扩展口，用于接受其他存储设备的管理，所述下行扩展口，用于管理其他的存储设备，所述DM包括：

记录模块，记录新添加的存储设备的标识信息，其中，所述存储设备的标识包括存储设备的IP地址，存储设备的ID和/或存储设备的MAC地址；记录每个存储设备通过扩展口连接的存储设备；并根据所述记录生成存储设备信息表；

检查模块，查询每个存储设备通过扩展口所连接的存储设备，通知所述记录模块记录或更新；检测是否有存储设备出现故障；

处理模块，用于在所述检查模块的确认出现存储设备故障时，通过接管消息指定其他存储设备接管所述故障存储设备的业务服务，并通知记录模块更新所述存储设备信息表。

13.根据权利要求12所述的DM，其特征在于，所述处理模块进一步用于：

接收来自EC的ARP请求报文，并将相应的存储设备的MAC地址回复给所述EC；或在指定存储设备接管故障存储设备的业务的接管消息中携带故障设备的IP地址。

14.根据权利要求12所述的DM，其特征在于，所述处理模块还用于所述检查模块确认所述故障存储设备恢复后，通知其接管存储设备释放接管的存储资源和业务服务，并通知所述记录模块更新所述存储设备信息表。