CN103023776A

CN103023776A - 路径选择方法、装置及存储区域网络

Info

Publication number: CN103023776A
Application number: CN2012104649943A
Authority: CN
Inventors: 马文武; 李经纬; 张力
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明提供了一种路径选择方法、装置及存储区域网络，涉及路由选择技术领域。该方法包括：检测部分或全部路径的传输性能；根据路径的传输性能判断各路径的路径类型；以及根据所述路径类型分配IO流的传输路径。本发明的方法、装置及存储区域网络，通过对路径类型的及时、正确的判断，并据此进行IO流的传输路径的动态分配，可根据需要，对第二性能路径分配IO流或不分配IO流，并在其恢复正常时及时将最适于在其上传输的IO流切换回来，从而实现更有效地多路径管理，避免用户业务可能出现的性能下降问题，能够最大可能地为用户提供最好的服务，提升业务传输的性能和可靠性。

Description

路径选择方法、装置及存储区域网络

技术领域

本发明涉及路由选择技术领域，尤其涉及一种路径选择方法、装置及存储区域网络。

背景技术

多路径I/O（MPIO）支持是为了基于Windows的服务器与存储区域网络（Storage Area Network，SAN）连接提供高可用性的众多增强功能之一。现有技术中存在提供该多路径I/O支持并用于管理服务器与存储设备之间的多条连接路径的传输机制，即多路径软件。多路径软件是整个存储区域网络的重要组成部分，其负责管理应用服务器和存储系统之间的多条连接路径以及IO流的传输路径的分配，当传输IO流的路径发生故障时，多路径软件负责将数据业务切换到其它可用路径上，以保障业务的可靠性，避免单点故障。换言之，多路径软件为应用服务器和存储设备之间提供了可靠的连接。

在众多路径中，除了正常路径和发生故障而中断的路径外，在某些情况下，例如磨损、老化、接触不良等原因，会出现这样一种路径：其虽然可以传输数据，但性能下降，错误较多，该类路径虽然未中断，但若继续在其上传输IO流，将在一定程度上影响业务的进行，很明显会导致业务在性能上受到一定程度的影响。在现有技术中，通常将此类路径设置为不可用，且不进行有效地检测。这样，当出现此类路径时将全部IO流切换至正常路径上传输，正常路径上的传输压力将非常大，且当此类路径已恢复正常时，由于其仍为“不可用”状态，原本最适于在此类路径上传输的IO流仍在其它路径上传输，这无疑将影响业务传输的性能和可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种路径选择方法、装置及存储区域网络，可以提高业务传输的性能和可靠性。

为了实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种路径选择方法，包括：

检测部分或全部路径的传输性能；

根据路径的传输性能判断各路径的路径类型，所述路径类型包括第一性能路径以及第二性能路径，且所述第一性能路径的传输性能高于所述第二性能路径的传输性能；以及

根据各路径的所述路径类型分配IO流的传输路径：

根据第一性能路径的承载能力以及IO流的业务类型，将第二性能路径上传输的IO流至少部分切换至第一性能路径；并且将从特定的第一性能路径切换至其它路径传输的IO流切换回所述特定的第一性能路径，所述特定的第一性能路径为从第二性能路径转变为第一性能路径的路径。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，在根据所述路径类型分配IO流的传输路径的步骤中：若只存在第二性能路径，则根据第二性能路径的优先级将全部IO流分配给第二性能路径。

结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，在根据所述路径类型分配IO流的传输路径的步骤中：

若只存在第一性能路径，则将根据第一性能路径的优先级全部IO流分配给第一性能路径。

结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，在所述检测部分或全部路径的传输性能的步骤中，周期性地在待检测路径上传输检测码流，监测所述待检测路径在所述周期内的误码率；并且

在所述根据各路径的传输性能判断各路径的路径类型的步骤中，根据所述误码率，判断对应路径的路径类型。

结合第一方面，在四种可能的实现方式中，所述路径类型还包括：故障路径，所述故障路径为不连通的路径以及传输性能低于所述第二性能路径的传输性能的路径。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，在根据所述路径类型分配IO流的传输路径的步骤中：不为所述故障路径分配IO流。

结合第一方面的上述各种可能的实现方式中的任一种，在第六种可能的实现方式中，所述传输性能包括：路径的通断情况、错误率、误码率、每秒IO数和/或IO延迟。

在第二方面，本发明实施例提供了一种路径选择装置，包括：检测单元，用于检测部分或全部路径的传输性能，并将检测结果发送至判断单元；判断单元，用于接收所述检测单元的检测结果，根据所述检测结果判断各路径的路径类型，并将判断结果发送至路径选择单元，所述路径类型包括第一性能路径以及第二性能路径，且所述第一性能路径的传输性能高于所述第二性能路径的传输性能；以及路径选择单元，用于接收所述判断单元的判断结果，根据所述判断结果分配IO流的传输路径：根据第一性能路径的承载能力以及IO流的业务类型，将第二性能路径上传输的IO流至少部分切换至第一性能路径；并且将从特定的第一性能路径切换至其它路径传输的IO流切换回所述特定的第一性能路径，所述特定的第一性能路径为从第二性能路径转变为第一性能路径的路径。

在第三方面，本发明实施例提供了一种存储区域网络，包括存储设备以及第二方面所提供的路径选择装置，所述路径选择装置与所述存储设备之间存在至少两条连接路径。

本发明的方法、装置及存储区域网络，通过对路径类型的及时、正确的判断，并据此进行IO流的传输路径的动态分配，可根据需要，对第二性能路径分配IO流或不分配IO流，并在其恢复正常时及时将最适于在其上传输的IO流切换回来，从而实现更有效地多路径管理，避免用户业务可能出现的性能下降的问题，能够最大可能地为用户提供最好的服务，提升业务传输的性能和可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例1的路径选择方法的流程图；

图2为本发明实施例1的路径选择装置的结构框图；

图3为本发明实施例2的存储区域网络的构成示意图；

图4为本发明实施例2的存储区域网络中的路径选择装置对路径的管理策略示意图；

图5为本发明实施例3的路径选择装置的结构框图。

具体实施方式

本发明提出的路径选择方法、装置及存储区域网络，结合附图及实施例详细说明如下。

实施例1

本发明实施例提供了一种路径选择方法，该方法中根据路径的传输性能将路径分为两种类型：第一性能路径以及第二性能路径。第一性能路径的传输性能好于第二性能路径，为首选的IO流传输路径。第二性能路径为因磨损、老化、接触不良或环境因素等各种原因，传输性能较第一性能路径有所降低，对IO流的传输有一定影响的次优级路径，但其仍可用，在不存在第一性能路径时，第二优性能路径的使用可保障业务的继续。性能相同的路径之间具有不同的优先级，各路径的优先级可根据各路径的承载能力以及IO流的业务类型由用户设置。

如图1所示，本实施例的路径选择方法包括：

检测部分或全部路径的传输性能的步骤；

根据路径的传输性能，判断各路径的路径类型的步骤；以及

根据所判断的路径类型，分配IO流的传输路径的步骤，具体地：

根据第一性能路径的承载能力以及IO流的业务类型，将第二性能路径上传输的IO流至少部分切换至第一性能路径；并且

将从特定的第一性能路径切换至其它路径传输的IO流切换回所述特定的第一性能路径，所述特定的第一性能路径为从第二性能路径转变为第一性能路径的路径。

第二性能路径虽然性能不佳，但是其仍然可用，或者其也可能再次转换为第一性能路径。若只存在第一性能路径，则可根据第一性能路径的优先级将全部IO流分配给第一性能路径。若只存在第二性能路径，则根据第二性能路径的优先级将全部IO流分配给第二性能路径。

本发明实施例的路径选择方法通过对路径类型的及时、正确的判断，并据此进行IO流的传输路径的分配，可根据需要对第二性能路径分配IO流或不分配IO流，并在其恢复正常时及时将最适于在其上传输的IO流切换回来，从而实现更有效地多路径管理，避免用户业务可能出现的性能下降或中断的问题，能够最大可能地为用户提供最好的服务，提升业务传输的性能和可靠性。

本发明实施例的方法在上述两种路径类型的基础上还可包括故障路径，故障路径为不连通的路径以及传输性能非常低、不适合IO流传输的路径，该类型的路径不能传输IO流。

此外，检测部分或全部路径的传输性能的步骤可实时、周期性或根据用户的命令启动，该步骤的执行可针对全部的路径，也可针对部分路径（例如可由用户指定，或者只针对故障路径或第二性能路径）进行检测。该检测进一步包括初始状态（也即未分配IO流的传输路径）的检测以及传输过程中（已分配IO流的传输路径）的检测。具言之：

初始状态的检测：

可通过周期性地在每条路径上传输特殊检测码流来进行检测。在根据路径的传输性能判断路径的路径类型的步骤中，依据如下对路径进行判断：

若路径不连通，则判断其为故障路径。

对于连通的路径，根据其误码率进行判断：例如，如果在一个周期内，在该路径上可以连续传输10¹²~10¹⁰字节的码流而不发生传输错误，则可判定此路径为第一性能路径；如果在一个周期内，该路径上可以连续传输10¹⁰~10⁴字节的码流而不发生错误，则判定此路径对业务有轻微影响，为第二性能路径；如果在一个周期内，该路径上可以连续传输而不发生传输错误的码流的字节数小于10⁴，则认为此路径基本不可使用，判定其为故障路径。

在根据所判断的路径类型分配IO流的传输路径的步骤中，根据已判断的路径类型、IO流的业务类型以及同类路径的优先级为IO流分配传输路径。具体地：

不为故障路径分配IO流；并且若只存在第一性能路径，则根据每条第一性能路径的优先级，将全部IO流分配给相应的第一性能路径；若不存在第一性能路径，存在第二性能路径，则根据每条第二性能路径的优先级，将全部业务分配给第二性能路径；若同时存在第一性能路径和第二性能路径，首选将IO流全部分配给第一性能路径。需要说明的是，在同时存在第一性能路径和第二性能路径的情况下，将所有IO流的传输都分配到第一性能路径上，某些第一性能路径上的传输压力将非常高，甚至超出负荷，因此，还可以需要根据IO流的业务类型和第一性能路径的承载能力，仅将部分IO流分配到第一性能路径上，其它IO流分配给相应的第二性能路径传输。

传输过程中的检测：

由于影响路径类型的因素可能发生变化（例如通过人为的整修或环境因素的变化等等），路径的类型可能随时发生变化。因此，在传输过程中也需要对路径的传输性能进行检测。

此时，可根据路径上已进行的IO流传输所反馈的信息（通断情况（包括连通、不连通、以及一定时间内的闪断次数等）、错误率（包括超时错误、忙等待、以及未能识别的错误等）、误码率、每秒IO数（Input/Output Operations Per Second，IOPS）以及IO延迟等）等来检测路径的传输性能，并据此判断路径的类型，或者仍可按照初始状态检测过程中所采用的传输检测码流，并根据对误码率的监测方法来进行判断。

在之后执行的根据路径的传输性能判断各路径的路径类型的步骤中，根据每条路径的传输性能，可能地，将故障路径恢复为第一性能路径或第二性能路径；将第一性能路径判定为第二性能路径或故障路径；将第二性能路径恢复为第一性能路径或判定为故障路径。从而在根据所判断的路径类型分配IO流的传输路径的步骤中动态地调整IO流的传输路径，进行相应的IO流重分配。具言之：

若当前，第二性能路径已恢复为第一性能路径，则将原本分配给该路径后切换至另一条路径的IO流切换回该路径上。

若当前，第一性能路径转变为第二性能路径，且此时还存在第一性能路径，则将该发生转变的第一性能路径上的全部或部分IO流切换到优先级较高的第一性能路径；若此时不存在第一性能路径，则不改变该路径上的IO流传输。

若此时，第二性能路径或第一性能路径均转变为故障路径，则根据现存的路径类型，将发生转变的该第二性能路径或第一性能路径上的IO流切换到第一性能路径和/或第二性能路径上。

本发明实施例还提供了一种路径选择装置，如图2所述，该装置包括：检测单元、判断单元以及路径选择单元。该装置按照本发明实施例的上述路径选择方法来进行路径的选择。具体地，检测单元用于检测全部或部分路径的传输性能，并将检测结果发送至判断单元；判断单元用于接收检测单元的检测结果，根据该检测结果判断各路径的路径类型，并将判断结果发送至路径选择单元；路径选择单元用于接收判断单元的判断结果，根据该判断结果分配IO流的传输路径：根据第一性能路径的承载能力以及IO流的业务类型，将第二性能路径上传输的IO流至少部分切换至第一性能路径；并且将从第一性能路径切换至其它路径传输的IO流切换回所述第一性能路径上。该装置例如可为存储区域网络（SAN）中的应用服务器等等。

在本发明实施例中，所述的传输性能包括路径的通断情况、错误率（包括超时错误、忙等待、以及未能识别的错误等）、误码率、每秒IO数（Input/Output Operations Per Second，IOPS）以及IO延迟等。对传输性能的要求包括对上述中的一种或几种的结合。对于检测周期以及每种路径所应当满足的对传输性能的要求，可根据具体应用环境、业务类型等进行适当的预设。

实施例2

本实施例提供了一种存储区域网络（SAN），如图3所示，该网络应用服务器以及存储设备，应用服务器与存储设备之间存在至少两条连接路径，本实施例中为两条，即路径1和路径2。该应用服务器为实施例1中的路径选择装置，并根据实施例1中的路径选择方法进行路径选择。具言之：

在本实施例的SAN网络中，将不连通的路径以及误码率较高（例如：在一个周期内，在该路径上可以连续传输而不发生传输错误的码流的字节数小于10⁴）的路径判断为故障路径；将满足以下条件中任意一项的路径判断为第二性能路径：

A、30分钟时间内，一条链3次出现通断现象。

B、下发IO流返回超时错误。

C、1分钟内，下发的IO流返回“忙”错误的比例达到20%。

D、1分钟内，下发的IO流返回未能识别的错误的比例达到20%。

E、10分钟内，下发IO流的IOPS不超过10M/s，并且IO延迟不小于100ms。

需要说明的是，上述各参数的数值仅为示例，可根据业务需求将其设定为其它的值。

如图4所示，在正常情况下，应用服务器和存储设备之间的路径1和路径2均为正常路径，即第一性能路径，且在性能相同的情况下，路径1的优先级高于路径2的优先级。根据业务类型以及路径的承载能力，在本实施例中，用户的IO流此时只在路径1上传输。如果此时路径1出现异常，传输性能下降，应用服务器上检测到此类异常后，将路径1的类型置为第二性能路径，并将路径1上的用户的全部IO流切换到路径2上，以保障用户的业务性能。需要说明的是，存储区域网络中，在业务繁忙的情况下，当一条或多条路径出现问题，被降级为第二性能路径后，IO流切换到其它路径可能会导致该条路径或相应存储设备压力过大。因此，当路径1置为第二性能路径时，还可通过内部算法，区分业务（例如，用户的应用服务器使用了阵列上的多个磁盘，并且每个磁盘的业务类型不同，其中部分磁盘的业务量相对较小），将一部分IO流切换到路径2上传输，而将剩余部分IO流尝试仍在路径1上下发，并进行检测和控制，尽可能地对IO流进行负载均衡。

IO流进行了相应的传输路径重分配之后，在后续的传输过程中一般将有三种情况发生，其一是：路径1在一段时间后恢复正常（例如环境上温度、湿度的变换等），此时应用服务器通过检测，判断出路径1已经恢复正常，则将路径1的状态恢复为第一性能路径，并重新将原来在路径1上传输的IO流切换回路径1。其二是：路径1仍为第二性能路径，路径2在一段时间后故障（例如线缆中断，器件故障等），此时应用服务器将路径2的路径类型置为故障路径，并将用户的IO流切换回路径1，虽然路径1也存在一定问题，但仍可传输数据，所以将IO流切换回路径1，以保证用户业务的连续。其三是：路径2在一段时间后性能下降，此时多路径选择装置将路径2的路径类型置为第二性能路径，此时，若路径1仍为第二性能路径，由于路径1的优先级高于路径2，因此，将路径2上传输的IO流切换回路径1。

实施例3

图5为本实施例提供的一种路径选择装置500的结构示意图，本发明具体实施例并不对路径选择装置的具体实现做限定。如图5所示，该路径选择装置500可以包括：

处理器(processor)510、通信接口(CommunicationsInterface)520、存储器(memory)530、以及通信总线540。其中：

处理器510、通信接口520、以及存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。

通信接口520，用于与比如客户端等的网元通信。

处理器510，用于执行程序532，具体可以执行上述图1至图4所示的方法实施例中的相关步骤。

具体地，程序532可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。

处理器510可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit），或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

存储器530，用于存放程序532。存储器530可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatilememory），例如至少一个磁盘存储器。程序532具体可以包括：

检测单元，用于检测部分或全部路径的传输性能，并将检测结果发送至判断单元；

判断单元，用于接收所述检测单元的检测结果，根据所述检测结果，判断各路径的路径类型，并将判断结果发送至路径选择单元；以及

路径选择单元，用于接收所述判断单元的判断结果，根据所述判断结果，分配IO流的传输路径：

程序532中各单元的具体实现可以参见图1至图4所示实施例中的相应单元，在此不赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccess Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种路径选择方法，其特征在于，包括：

检测部分或全部路径的传输性能；

根据各路径的所述路径类型分配IO流的传输路径：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述路径类型分配IO流的传输路径的步骤中：

若只存在第二性能路径，则根据第二性能路径的优先级将全部IO流分配给第二性能路径。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述路径类型分配IO流的传输路径的步骤中：

若只存在第一性能路径，则根据第一性能路径的优先级将全部IO流分配给第一性能路径。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述检测部分或全部路径的传输性能的步骤中，周期性地在待检测路径上传输检测码流，监测所述待检测路径在所述周期内的误码率；并且

在所述根据各路径的传输性能判断各路径的路径类型的步骤中，根据所述误码率判断对应路径的路径类型。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路径类型还包括：故障路径，所述故障路径为不连通的路径以及传输性能低于所述第二性能路径的传输性能的路径。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在根据所述路径类型分配IO流的传输路径的步骤中：不为所述故障路径分配IO流。

7.如权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述传输性能包括：路径的通断情况、错误率、误码率、每秒IO数和/或IO延迟。

8.一种路径选择装置，其特征在于，包括：

判断单元，用于接收所述检测单元的检测结果，根据所述检测结果判断各路径的路径类型，并将判断结果发送至路径选择单元，所述路径类型包括第一性能路径以及第二性能路径，且所述第一性能路径的传输性能高于所述第二性能路径的传输性能；以及

路径选择单元，用于接收所述判断单元的判断结果，根据所述判断结果分配IO流的传输路径：

9.一种存储区域网络，其特征在于，包括存储设备以及权利要求8所述的路径选择装置，所述路径选择装置与所述存储设备之间存在至少两条连接路径。