CN103795742A - 异构存储容灾管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异构存储容灾管理系统及方法，系统包括：应用服务器和存储服务器，其中存储服务器用于提供底层异构资源的存储功能，并向应用服务器提供存储接口；应用服务器包括：虚拟机；物理平台；虚拟机监控器，用于对物理平台进行虚拟化，并进行虚拟机的生命周期管理、资源管理及可用性管理；虚拟机监控器还包括：软RAID 1管理模块，用于在虚拟机监控器内实现输入输出请求的处理以及异构存储的备份和容灾处理；存储资源池管理模块，用于将存储服务器中的底层异构资源及应用服务器中的本地存储空间虚拟成统一的存储资源池，并向软RAID 1管理模块提供异构存储信息。本发明能够为云计算环境下的异构存储管理提供全面而稳定的容灾服务。

Description

异构存储容灾管理系统及方法

技术领域

本发明涉及云计算技术领域，尤其涉及一种异构存储容灾管理系统及方法。

背景技术

在现有的云计算虚拟化环境中，虚拟机所采用的通常为异构的数据物理存储，而目前虚拟机监控器可以将多个异构存储拼接起来，形成一个统一存储资源池呈现给用户，但这种方式不具备容灾能力。

赛门铁克提供了一种异构存储管理解决方案，即在操作系统中运行storage foundation，通过操作系统与CPU的软镜相硬盘组态（RAID1），来实现异构存储之间的高可用性。但这种方案需要在操作系统中额外安装storage foundation，因此无法对Windows操作系统的系统盘（C盘）进行容灾管理。此外，在虚拟化环境中，虚拟机的操作系统只能看到由虚拟机监控器虚拟出来的统一存储资源池，无法识别异构存储环境，从而在做软RAID 1时难以判定是否将备份数据写到了与原始数据相同的磁盘上，这样容易造成容灾失败。

目前还有一种存储虚拟化的远程容灾方案，该方案由存储管理系统自身实现，但在原始数据盘故障时，需要将备份盘重新挂载到主机,在此过程中会出现业务中断。

发明内容

本发明的目的是提出一种异构存储容灾管理系统及方法，能够为云计算环境下的异构存储管理提供全面而稳定的容灾服务。

为实现上述目的，本发明提供了一种异构存储容灾管理系统，包括：应用服务器和存储服务器，其中所述存储服务器用于提供底层异构资源的存储功能，并向所述应用服务器提供存储接口；

所述应用服务器包括：

虚拟机，用于在操作系统上运行用户应用，并发出相关的输入输出请求；

物理平台，包括所述应用服务器本地的存储空间；

虚拟机监控器，用于对所述物理平台进行虚拟化，并进行虚拟机的生命周期管理、资源管理及可用性管理；

所述虚拟机监控器还包括：

软镜相硬盘组态（RAID 1）管理模块，用于在所述虚拟机监控器内实现输入输出请求的处理以及异构存储的备份和容灾处理；

存储资源池管理模块，用于将所述存储服务器中的底层异构资源及应用服务器中的本地存储空间虚拟成统一的存储资源池，并向所述软镜相硬盘组态管理模块提供异构存储信息。

进一步的，所述软镜相硬盘组态管理模块具体包括：

第一数据备份单元，用于通过所述存储资源池管理模块提供的异构存储信息为所述存储服务器中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保所述镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上；

输入输出处理单元，用于根据所述虚拟机监控器截获的来自虚拟机操作系统的输入输出请求，进行所述数据盘与对应的镜像盘之间的同步备份；

容灾处理单元，用于检测所述数据盘的故障，并在检测到所述数据盘发生故障时，启动所述数据盘对应的镜像盘继续提供服务。

进一步的，所述软镜相硬盘组态管理模块还包括：

第二数据备份单元，用于通过所述存储资源池管理模块提供的本地存储信息为所述物理平台中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保所述镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于前述异构存储容灾管理系统的异构存储容灾管理方法，其异构存储备份过程包括：

虚拟机中的应用程序向虚拟机操作系统发送输入输出请求；

所述虚拟机操作系统接收所述输入输出请求，并根据所述输入输出请求进行处理；

所述虚拟机监控器截获来自所述虚拟机操作系统的与设备驱动相关的输入输出请求，并调用软镜相硬盘组态管理模块对截获的输入输出请求进行处理；

所述软镜相硬盘组态管理模块根据所述截获的输入输出请求进行存储服务器中数据盘与对应的镜像盘之间的同步备份。

进一步的，在所述软镜相硬盘组态管理模块根据所述截获的输入输出请求进行存储服务器中数据盘与对应的镜像盘之间的同步备份的操作之前，还包括所述软镜相硬盘组态管理模块的初始化操作，具体包括：

软镜相硬盘组态管理模块通过存储资源池管理模块提供的异构存储信息为所述存储服务器中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保所述镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上。

进一步的，还包括：所述软镜相硬盘组态管理模块检测到所述数据盘发生故障时，所述虚拟机监控器通过所述软镜相硬盘组态管理模块启动所述数据盘对应的镜像盘继续提供服务。

进一步的，还包括：

软镜相硬盘组态管理模块通过存储资源池管理模块提供的本地存储信息为物理平台中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保所述镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上；

所述软镜相硬盘组态管理模块根据所述截获的输入输出请求进行物理平台中数据盘与对应的镜像盘之间的同步备份。

基于上述技术方案，本发明在应用服务器中的虚拟机监控器中设置了软RAID 1管理模块对异构存储进行备份和容灾处理，充分利用虚拟机监控器识别和管理异构存储资源的优势，实现对系统盘和数据盘的高可用性管理，而无需对虚拟机操作系统进行修改，因此可以在用户完全透明和保证业务连续性的状况下完成异构存储的高可用性管理，为云计算环境下的异构存储管理提供全面而稳定的容灾服务，为云计算环境部署提供支撑，促进云计算业务发展。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明异构存储容灾管理系统的一实施例的结构示意图。

图2为本发明异构存储容灾管理系统实施例中软RAID 1管理模块的具体结构示意图。

图3为本发明异构存储容灾管理方法的一实施例的流程示意图。

图4为本发明异构存储容灾管理方法的另一实施例的灾难恢复流程的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，为本发明异构存储容灾管理系统的一实施例的结构示意图。在本实施例中，异构存储容灾管理系统包括应用服务器A1和存储服务器A2。其中，存储服务器A2负责提供底层异构资源的存储功能，并向应用服务器A1提供存储接口21。底层异构资源即图1中所示的原始数据盘1、2、……、n以及对应的镜像盘。

应用服务器A1包括：多个虚拟机11，虚拟机负责在操作系统上运行用户应用，并发出相关的输入输出（I/O）请求。物理平台13主要是指本地的物理服务器，包括应用服务器A1本地的存储空间，即图1中示出的原始数据盘a、b、c以及对应的镜像盘。虚拟机监控器12（即VMM 12），负责对物理平台13进行虚拟化，并进行虚拟机11的生命周期管理、资源管理及可用性管理。虚拟机监控器12还包括两部分存储管理模块，分别是软RAID 1管理模块121和存储资源池管理模块122，其中，软RAID 1管理模块负责在虚拟机监控器12内实现输入输出请求的处理以及异构存储的备份和容灾处理。存储资源池管理模块122负责将存储服务器A2中的底层异构资源及应用服务器A1中的本地存储空间虚拟成统一的存储资源池，并向软RAID 1管理模块提供异构存储信息。

如图2所示，为本发明异构存储容灾管理系统实施例中软RAID1管理模块的具体结构示意图。在本实施例中，软RAID 1管理模块具体包括：第一数据备份单元121a、输入输出处理单元121b和容灾处理单元121c。其中第一数据备份单元121a负责通过存储资源池管理模块122提供的异构存储信息为存储服务器A2中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保该镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上。

输入输出处理单元121b负责根据虚拟机监控器12截获的来自虚拟机操作系统的输入输出请求，进行该数据盘与对应的镜像盘之间的同步备份。容灾处理单元121c负责检测数据盘的故障，并在检测到数据盘发生故障时，启动该数据盘对应的镜像盘继续提供服务，这样就可以在业务连续不中断、用户无感知的情况下进行数据服务的恢复，实现容灾处理。

在另一个异构存储容灾管理系统实施例中，软RAID 1管理模块还可以包括第二数据备份单元121d（也参见图2），该单元负责通过存储资源池管理模块提供的本地存储信息为所述物理平台中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保所述镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上。通过第二数据备份单元实现系统盘上的备份及容灾处理等高可用性管理，而无需对操作系统进行修改。

基于前面所描述的异构存储容灾管理系统，下面对本发明异构存储容灾管理方法的几个实施例进行说明。

如图3所示，为本发明异构存储容灾管理方法的一实施例的流程示意图。在本实施例中，异构存储容灾管理方法中的异构存储备份过程具体包括：

步骤101、虚拟机中的应用程序向虚拟机操作系统发送输入输出请求；

步骤102、所述虚拟机操作系统接收所述输入输出请求，并根据所述输入输出请求进行处理；

步骤103、所述虚拟机监控器截获来自所述虚拟机操作系统的与设备驱动相关的输入输出请求，并调用软镜相硬盘组态管理模块对截获的输入输出请求进行处理；

步骤104、所述软镜相硬盘组态管理模块根据所述截获的输入输出请求进行存储服务器中数据盘与对应的镜像盘之间的同步备份。

在上述技术方案中，虚拟机监控器可以截获来自虚拟机操作系统的I/O请求，并利用设置的软RAID 1管理模块根据I/O请求对存储服务器内的异构存储资源的数据盘和对应镜像盘进行同步数据备份。而在进行同步备份的操作之前，还包括软RAID 1管理模块的初始化操作，即软RAID 1管理模块通过存储资源池管理模块提供的异构存储信息为存储服务器中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保所述镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上。

虚拟机监控器中的软RAID 1管理模块还可以通过存储资源池管理模块提供的本地存储信息为物理平台中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保所述镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上。在这基础上，软RAID 1管理模块可以根据虚拟机监控器从虚拟机操作系统截获的I/O请求进行物理平台中数据盘与对应的镜像盘之间的同步备份。

在软RAID 1管理模块进行异构存储资源和本地存储资源进行数据盘和对象盘的同步备份的基础上，图4给出了本发明异构存储容灾管理方法的另一实施例的灾难恢复流程的示意图。在本实施例中给出了异构存储资源和本地存储资源的数据盘出现故障下的灾难恢复流程，具体包括：

步骤201、软RAID 1管理模块对数据盘进行故障检测；

步骤202、当软RAID 1管理模块检测到数据盘发生故障时，虚拟机监控器通过软RAID 1管理模块启动该数据盘对应的镜像盘继续提供服务，这样后续的相关I/O请求均由该镜像盘进行处理，从而可以在业务连续不中断、用户无感知的情况下进行服务的恢复，实现容灾处理。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种异构存储容灾管理系统，包括：应用服务器和存储服务器，其中所述存储服务器用于提供底层异构资源的存储功能，并向所述应用服务器提供存储接口；

所述应用服务器包括：

虚拟机，用于在操作系统上运行用户应用，并发出相关的输入输出请求；

物理平台，包括所述应用服务器本地的存储空间；

虚拟机监控器，用于对所述物理平台进行虚拟化，并进行虚拟机的生命周期管理、资源管理及可用性管理；

所述虚拟机监控器还包括：

软镜相硬盘组态管理模块，用于在所述虚拟机监控器内实现输入输出请求的处理以及异构存储的备份和容灾处理；

存储资源池管理模块，用于将所述存储服务器中的底层异构资源及应用服务器中的本地存储空间虚拟成统一的存储资源池，并向所述软镜相硬盘组态管理模块提供异构存储信息。

2.根据权利要求1所述的异构存储容灾管理系统，其中所述软镜相硬盘组态管理模块具体包括：

第一数据备份单元，用于通过所述存储资源池管理模块提供的异构存储信息为所述存储服务器中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保所述镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上；

输入输出处理单元，用于根据所述虚拟机监控器截获的来自虚拟机操作系统的输入输出请求，进行所述数据盘与对应的镜像盘之间的同步备份；

容灾处理单元，用于检测所述数据盘的故障，并在检测到所述数据盘发生故障时，启动所述数据盘对应的镜像盘继续提供服务。

3.根据权利要求2所述的异构存储容灾管理系统，其中所述软镜相硬盘组态管理模块还包括：

第二数据备份单元，用于通过所述存储资源池管理模块提供的本地存储信息为所述物理平台中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保所述镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上。

4.一种基于权利要求1~3任一所述的异构存储容灾管理系统的异构存储容灾管理方法，其异构存储备份过程包括：

虚拟机中的应用程序向虚拟机操作系统发送输入输出请求；

所述虚拟机操作系统接收所述输入输出请求，并根据所述输入输出请求进行处理；

所述虚拟机监控器截获来自所述虚拟机操作系统的与设备驱动相关的输入输出请求，并调用软镜相硬盘组态管理模块对截获的输入输出请求进行处理；

所述软镜相硬盘组态管理模块根据所述截获的输入输出请求进行存储服务器中数据盘与对应的镜像盘之间的同步备份。

5.根据权利要求4所述的异构存储容灾管理方法，其中在所述软镜相硬盘组态管理模块根据所述截获的输入输出请求进行存储服务器中数据盘与对应的镜像盘之间的同步备份的操作之前，还包括所述软镜相硬盘组态管理模块的初始化操作，具体包括：

软镜相硬盘组态管理模块通过存储资源池管理模块提供的异构存储信息为所述存储服务器中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保所述镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上。

6.根据权利要求5所述的异构存储容灾管理方法，其中还包括：

所述软镜相硬盘组态管理模块检测到所述数据盘发生故障时，所述虚拟机监控器通过所述软镜相硬盘组态管理模块启动所述数据盘对应的镜像盘继续提供服务。

7.根据权利要求4所述的异构存储容灾管理方法，其中还包括：

软镜相硬盘组态管理模块通过存储资源池管理模块提供的本地存储信息为物理平台中的每个数据盘建立对应的镜像盘，并确保所述镜像盘与对应的数据盘不在同一物理存储介质上；

所述软镜相硬盘组态管理模块根据所述截获的输入输出请求进行物理平台中数据盘与对应的镜像盘之间的同步备份。

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