CN103257941B - 多协议存储控制器和系统 - Google Patents

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Abstract

多协议存储控制器和系统，涉及计算机系统及存储领域。解决了吸纳有技术无法将多种协议统一管理的问题，所述控制器包括：前端通信模块，用于接收用户发送过来的数据请求，将返回的数据发送至用户；多协议支持模块，用于对数据请求按照所支持的协议进行解析，分离出请求数据；将返回的数据发送至前端通信模块；卷管理模块，用于对请求数据进行识别，识别出请求数据对应的底层磁盘逻辑单元号，将返回的数据发送至多协议支持模块；后端通信模块，用于按照识别出的逻辑单元号查找到请求数据对应的底层磁盘，读出和/或写入数据。本发明可以无缝接入用户现有环境，同时可以为用户提供高带宽的IB及万兆网络连接，满足客户对高带宽及高性能的差异化需求。

Description

多协议存储控制器和系统
技术领域
本发明涉及计算机系统及存储领域，尤其涉及多协议存储控制器和系统。
背景技术
过去的SAN(存储域网络，Storage Area Network)多半是以价格高昂的FC(光纤信道，Fibre Channel)作为基础，受限于光纤信道交换机与HBA(主机总线适配器，Host Bus Adapter)卡的价格，中小企业用户往往只能让少数关键应用的主机或服务器接上SAN。
后来，出现了以IP(互联网协议，Internet protocol)网络为基础的IP SAN技术，可在现有的IP网络上进行块数据应用，任何服务器只要装上以太网卡就能接上IP SAN，因此可将SAN的应用范围扩展到一般非关键应用的服务器上。但受到IP网络的频宽限制，IP SAN对于要求较高的关键应用来说可靠性和性能都有所不足，且与FC SAN不兼容。对中小企业用户来说，除非只选择其中之一，否则就必须分别购置专用设备。
传统的集群系统以计算节点为核心，性能差，结构复杂，扩展能力差，所以需要一种开放、高带宽、低延迟、高可靠以及满足集群无限扩展能力的以交换为核心的体系结构。
发明内容
为了将多种协议统一管理起来，向用户提供统一的块级存储资源，从而使SAN存储设备完整地兼容现有网络，满足客户对高带宽及高性能的差异化需求，本发明提出一种多协议存储控制器和系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多协议存储控制器，所述控制器包括前端通信模块、多协议支持模块、卷管理模块和后端通信模块，
所述前端通信模块，用于接收用户发送过来的数据请求，并将所述数据请求发送至多协议支持模块，还用于将多协议支持模块返回的数据发送至用户；
所述多协议支持模块，用于对所述数据请求按照所支持的协议进行解析，分离出请求数据；还用于将卷管理模块返回的数据发送至前端通信模块；
所述卷管理模块，用于对所述请求数据进行识别，识别出所述请求数据对应的底层磁盘逻辑单元号，并将识别出的逻辑单元号提交给后端通信模块，还用于将后端通信模块返回的数据发送至多协议支持模块；
所述后端通信模块，用于按照识别出的逻辑单元号查找到请求数据对应的底层磁盘，读出和/或写入数据。
进一步地，所述多协议支持模块所支持的协议包括iSCSI协议、FCP协议、SRP协议和iSer协议。
进一步地，所述卷管理模块，还用于在用户发送数据请求之前，识别存储区域网络的底层磁盘，并将所述底层磁盘建立磁盘阵列组，将所述磁盘阵列组组织成逻辑卷，并向多协议支持模块提供所述逻辑卷的逻辑单元号。
进一步地，所述控制器还包括缓存管理模块和控制器管理模块，
所述缓存管理模块，用于加速多协议支持模块的请求数据和卷管理模块返回的数据，在控制器间进行数据镜像，并向控制器管理模块提供数据刷新接口；
所述控制器管理模块，用于提取所述多协议支持模块的请求数据，利用所述数据刷新接口读取卷管理模块返回的数据，并在控制器间进行数据的多路径输入输出管理。
进一步地，所述请求数据包括顺序读访问和随机写访问。
进一步地，所述多协议支持模块包括目标驱动模块、驱动解析模块和设备处理模块；
所述目标驱动模块，用于接收数据请求；
所述驱动解析模块，用于将接收到的数据请求按照不同协议的解析出来，并递交给设备处理模块；
所述设备处理模块，用于接收和管理驱动解析模块提交的请求数据。
进一步地，所述前端通信模块为万兆以太网卡、光纤信道卡或无限带宽卡。
进一步地，所述后端通信模块为串行连接小型计算机系统接口。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种多协议存储系统，包括一个或多个多协议存储控制器和存储区域网络，所述控制器为权利要求1-8任意权利要求所述的控制器，所述存储区域网络包括多个底层磁盘。
进一步地，当有多个控制器时，所述控制器间通过无限带宽网络互相连接，通过数据镜像和数据的多路径输入输出管理，在控制器间进行数据传递。
与现有技术相比，本发明的控制器和系统将iSCSI协议、FCP协议、SRP协议及iSer协议统一管理起来，向用户提供统一的块级存储资源，从而使SAN存储设备完整地兼容以太网络、infiniband网络和光纤网络，用户通过以太网络、FC网络及IB网络连接到高端磁盘阵列，对导出的LUN(逻辑单元号，Logical Unit Number)进行数据读写访问，无缝接入用户现有环境，同时可以为用户提供高带宽的IB及万兆网络连接，满足客户对高带宽及高性能的差异化需求。
附图说明
图1为本发明实施例的多协议存储系统的应用拓扑图；
图2为本发明实施例的多协议存储控制器的结构示意图；
图3为本发明实施例的多协议存储系统的结构示意图；
图4为本发明实施例的多协议存储控制器的工作流程图；
图5为本发明实施例的多协议存储控制器的数据解析流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明实施例提出了一种多协议存储控制器，应用于存储系统，如图2所示，所述多协议存储控制器包括前端通信模块、多协议支持模块、卷管理模块和后端通信模块，
所述前端通信模块，用于接收用户发送过来的数据请求，并将所述数据请求发送至多协议支持模块，还用于将多协议支持模块返回的数据发送至用户；
所述多协议支持模块，用于对所述数据请求按照所支持的协议进行解析，分离出请求数据；还用于将卷管理模块返回的数据发送至前端通信模块；
所述卷管理模块，用于对所述请求数据进行识别，识别出所述请求数据对应的底层磁盘逻辑单元号，并将识别出的逻辑单元号提交给后端通信模块，还用于将后端通信模块返回的数据发送至多协议支持模块；
所述后端通信模块，用于按照识别出的逻辑单元号查找到请求数据对应的底层磁盘，读出和/或写入数据。
其中，前端通信模块为万兆以太网卡、光纤信道卡或无限带宽卡，后端通信模块为串行连接小型计算机系统接口，支持的协议包括iSCSI协议、FCP协议、SRP协议和iSer协议。
在一个备选方案中，所述卷管理模块，还用于在用户发送数据请求之前，识别存储区域网络的底层磁盘，并将所述底层磁盘建立磁盘阵列组，将所述磁盘阵列组组织成逻辑卷，并向多协议支持模块提供所述逻辑卷的快照。
在一个备选方案中，所述控制器还包括缓存管理模块和控制器管理模块，
所述缓存管理模块，用于加速多协议支持模块的请求数据和卷管理模块返回的数据，在控制器间进行数据镜像，并向控制器管理模块提供数据刷新接口；
所述控制器管理模块，用于提取所述多协议支持模块的请求数据，利用所述数据刷新接口读取卷管理模块返回的数据，并在控制器间进行数据的多路径输入输出管理。
所述请求数据包括顺序读访问和随机写访问。
所述多协议支持模块包括目标驱动模块、驱动解析模块和设备处理模块；
所述目标驱动模块，用于接收数据请求；
所述驱动解析模块，用于将接收到的数据请求按照不同协议的解析出来，并递交给设备处理模块；
所述设备处理模块，用于接收和管理驱动解析模块提交的请求数据。
如图1和图3所示，多协议存储系统，包括一个或多个多协议存储控制器和存储区域网络，所述存储区域网络包括多个底层磁盘。
当有多个控制器时，所述控制器间通过无限带宽网络互相连接，通过数据镜像和数据的多路径输入输出管理，在控制器间进行数据传递。
多协议支持模块向iSCSI协议、FCP协议以及SRP协议的target驱动提供统一的注册接口，如图4所示从系统的总体结构的角度说明了多协议支持框架SCST所在的位置，远程客户端位于远程的主机上，它通过前端通信模块来与SCST建立连接，或逻辑驱动，它接收远程的连接，解释接收到的SCSI并请求到SCST，SCST调用device type driver解析scsi命令送给SCSI中间层，最终由底层驱动执行完并返回状态给SCST，最后由SCST调用targetdriver发送响应回远程客户端。
如图5所示，target(FC、iSCSI或者IB)驱动到相应封装格式的命令后通知scst，得到scst的响应后再通知scst对命令进行初始化并从中解析出scsi命令，scst会将此scsi命令放到相应的线程中处理。
处理线程调用dev handler的解析命令函数先对scsi命令解析，判断是读写或其他命令。如果是写命令，首先分配空间，然后通知target驱动开始传输数据(initiator到target)；如果是读命令，只需要分配空间；如果是其他命令，则不需要分配空间。
下一步处理线程将具体的命令进行处理。如果是写命令，target驱动会把从initiator传输来的数据拷贝到之前分配好的空间里，然后调用dev handler的执行命令函数将数据写入lun的指定位置；如果是读命令，则调用devhandler的执行命令函数从lun的指定位置读取相应的数据到之前分配好的空间里；如果是其他命令，只调用scst本地的处理函数。命令处理完毕后，先通知dev handler,然后给target发送响应，如果数据则一并发送。
Target驱动处理完命令后，通知scst已经完成此命令，scst会通知devhandler释放此命令，紧接着通知target驱动也释放此命令。至此，一个命令的处理过程全部完毕。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种多协议存储控制器，其特征在于：所述控制器包括前端通信模块、多协议支持模块、卷管理模块和后端通信模块，
所述前端通信模块，用于接收用户发送过来的数据请求，并将所述数据请求发送至多协议支持模块，还用于将多协议支持模块返回的数据发送至用户；
所述多协议支持模块，用于按照所支持的协议对所述数据请求进行解析，分离出请求数据；还用于将卷管理模块返回的数据发送至前端通信模块；
所述卷管理模块，用于对所述请求数据进行识别，识别出所述请求数据对应的底层磁盘逻辑单元号，并将识别出的逻辑单元号提交给后端通信模块，还用于将后端通信模块返回的数据发送至多协议支持模块；
所述后端通信模块，用于按照识别出的逻辑单元号查找到请求数据对应的底层磁盘，读出和/或写入数据。
2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述多协议支持模块所支持的协议包括iSCSI协议、FCP协议、SRP协议和iSer协议。
3.如权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述卷管理模块，还用于在用户发送数据请求之前，识别存储区域网络的底层磁盘，并将所述底层磁盘建立磁盘阵列组，将所述磁盘阵列组组织成逻辑卷，并向多协议支持模块提供所述逻辑卷的逻辑单元号。
4.如权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述控制器还包括缓存管理模块和控制器管理模块，
所述缓存管理模块，用于加速多协议支持模块的请求数据和卷管理模块返回的数据，在控制器间进行数据镜像，并向控制器管理模块提供数据刷新接口；
所述控制器管理模块，用于提取所述多协议支持模块的请求数据，利用所述数据刷新接口读取卷管理模块返回的数据，并在控制器间进行数据的多路径输入输出管理。
5.如权利要求4所述的控制器，其特征在于：所述请求数据包括顺序读访问和随机写访问。
6.如权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述多协议支持模块包括目标驱动模块、驱动解析模块和设备处理模块；
所述目标驱动模块，用于接收数据请求；
所述驱动解析模块，用于将接收到的数据请求按照不同协议的解析出来，并递交给设备处理模块；
所述设备处理模块，用于接收和管理驱动解析模块提交的请求数据。
7.如权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述前端通信模块为万兆以太网卡、光纤信道卡或无限带宽卡。
8.如权利要求1所述的控制器，其特征在于：所述后端通信模块为串行连接小型计算机系统接口。
9.一种多协议存储系统，其特征在于：所述系统包括一个或多个多协议存储控制器和存储区域网络，所述控制器为权利要求1-8任意权利要求所述的控制器，所述存储区域网络包括多个底层磁盘。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于：当有多个控制器时，所述控制器间通过无限带宽网络互相连接，通过数据镜像和数据的多路径输入输出管理，在控制器间进行数据传递。
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