CN103795753A - 一种实现san网络数据均衡传输的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现SAN网络数据均衡传输的方法，包括以下步骤：A/P型存储Lun通过A/P阵列分别映射到阵控制器A和阵控制器B；所述阵控制器A通过第一交换机与主机第一HBA卡相连，阵控制器B通过第二交换机与主机第二HBA卡相连；将所述第一交换机和第二交换机进行连接；所述主机通过多路径软件对传输链路进行封装；所述SAN网络通过所述第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输。本方法能够大幅降低各个环节故障发生，降低单点故障域。能够实现链路复用，使原处于Standby模式的链路转换成激活模式，承载业务数据传输，提高数据吞吐量。本发明还公开了用于实现该方法的系统。

Description

一种实现SAN网络数据均衡传输的方法及系统

技术领域

本发明涉及阵列存储技术领域，尤其涉及一种实现SAN网络数据均衡传输的方法及系统。

背景技术

当代企业健康发展跟其数字化信息技术建设程度密切相关，企业的核心数据都以电子数据形式存在，逐渐替代以纸质为介质存储核心数据的形式。而存储的运用使核心数据得到了集中存储和安全管理。存储通过RAID技术进行虚拟化数据保护，在RAID磁盘阵列(Redundant Arrays of InexpensiveDisks)组的基础上继续虚拟成自定义大小的逻辑单元号，即Logical UnitNumber(Lun)，主机通过Lun实现数据存储和访问。

存储在底层已经对磁盘进行了RAID，分为RAID0、RAID1、RAID5等3种，通过Mapping Lun到存储控制器端口，主机端看到的就是通过存储控制器映射出的虚拟磁盘。当数据需要对磁盘进行读写时，上层操作系统不关心数据存取区域，此工作主要由存储后端板进行分配和记录。换句话说就是操作系统端写入数据并非就是同一块磁盘上，而是分别存储在不同物理磁盘的不同区域。

依照存储控制器工作模式可以大致分为A/A、A/P两种类型。Lun可以同时Mapping到两个控制器，并且控制器可以同时对此Lun进行访问，数据访问控制主要通过后端进行协调。在整个数据传输过程中存储控制器及所连接的SAN链路同时工作，负载均衡。此技术主要运用于高端阵列。A/P阵列工作模式与A/A模式略有差别。同一个Lun同时只能挂接在一个控制器上，此控制器负责对此Lun的访问控制。当映射Lun的控制器失效或者损坏时，自动或者手动对Lun重新映射到备用控制器，实现控制器的互备。部分厂家宣称其存储为A/A模式，主要指的是存储内多个Lun可以分别映射到不同的控制器，实现两个控制器同时运行。但不能实现同时对同一个Lun进行访问，严格意义上来说依然属于A/P模式。

A/P类型的阵列一般通过DAS或者SAN连接至主机，主机采用多个HBA卡分别与各个存储控制器相连接，在主机端通过多路径技术进行封装，封装后的磁盘链路为2条，分别对应不同的控制器。一条用于数据传输，另一条作为备用。当控制器发生故障后，磁盘链路在多路径软件的控制下进行切换，备用链路变成激活状态，原激活链路变为Offline状态。

在正常情况同一个Lun访问的数据仅通过与Lun挂接的控制器链路进行传输，备用控制器所对应的链路处于备用状态，此工作模式存在如下不足：第一，SAN网络有一半链路空闲；第二，主机HBA卡发生故障就无法正常访问存储；第三，SAN传输链路存在瓶颈可能；第四，发生链路故障时，对应的Lun将失去访问。

发明内容

为了解决现有技术中A/P类型的阵列存储中存在的链路空闲技术问题，本发明提出一种实现SAN网络数据均衡传输的方法及系统，实现SAN链路前端部分链路双激活，结合多路径技术达到链路负载均衡，性能的最优化，防止因主机HBA卡或者HBA卡对应的SAN数据链路故障导致阵列Lun无法访问，从而实现SAN网络不间断数据访问。

本发明的一个方面，提供一种实现SAN网络数据均衡传输的方法，包括以下步骤：A/P型存储Lun通过A/P阵列分别映射到阵控制器A和阵控制器B；所述阵控制器A通过第一交换机与主机第一HBA卡相连，阵控制器B通过第二交换机与主机第二HBA卡相连；将所述第一交换机和第二交换机进行连接；所述主机通过多路径软件对传输链路进行封装；所述SAN网络通过所述第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输。

上述技术方案中，优选的，所述第一SAN交换机和第二SAN交换机进行连接的步骤进一步包括：将所述第一交换机和所述第二交换机通过不少于一根的光纤线级联；将所述第一交换机和第二交换机划分进入同一个虚拟化域。

上述技术方案中，优选的，所述光纤线为两条以上。

上述技术方案中，优选的，在所述虚拟化域内为所述两个交换机的每一个端口划分逻辑区域，将所述每一个端口之间或者光纤通道磁盘的WWN号码进行捆绑。

上述技术方案中，优选的，所述SAN网络通过第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输的步骤之后还包括步骤：当所述第一交换机与主机第一HBA卡之间的链路或者主机第一HBA卡出现故障时，通过第二交换机与主机第二HBA卡之间的链路进行数据传输；或当所述第二交换机与主机第二HBA卡之间的链路或者主机第二HBA卡出现故障时，通过第一交换机与主机第一HBA卡之间的链路进行数据传输。

本发明的另一个方面，还提供了一种实现SAN网络数据均衡传输的系统，包括A/P型存储Lun、阵控制器A、阵控制器B、第一交换机、第二交换机、主机第一HBA卡、主机第二HBA卡和主机，其中，A/P型存储Lun通过A/P阵列分别映射到阵控制器A和阵控制器B；所述阵控制器A通过第一交换机与主机第一HBA卡相连，阵控制器B通过第二交换机与主机第二HBA卡相连；将所述第一交换机和第二交换机进行连接；所述主机通过多路径软件对传输链路进行封装；所述SAN网络通过所述第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输。

上述技术方案中，优选的，所述第一交换机和第二交换机进行连接进一步包括：将所述第一交换机和所述第二交换机通过不少于一根的光纤线级联；将所述第一交换机和第二交换机划分进入同一个虚拟化域。

上述技术方案中，优选的，所述光纤线为两条以上。

上述技术方案中，优选的，在所述虚拟化域内为所述两个交换机的每一个端口划分逻辑区域，将所述每一个端口之间或者光纤通道磁盘的WWN号码进行捆绑。

上述技术方案中，优选的，所述SAN网络通过第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输的步骤之后还包括步骤：当所述第一交换机与主机第一HBA卡之间的链路或者主机第一HBA卡出现故障时，通过第二交换机与主机第二HBA卡之间的链路进行数据传输；或当所述第二交换机与主机第二HBA卡之间的链路或者主机第二HBA卡出现故障时，通过第一交换机与主机第一HBA卡之间的链路进行数据传输。

本发明的实现SAN网络数据均衡传输的方法及系统，依托原SAN网络架构，通过将两台光纤交换机级联，并划分进入同一个虚拟化域，解决了原有系统中链路空闲较高资源浪费的问题，实现链路复用，避免单点故障导致系统无法使用的问题，减少了维护时间和故障处理量。

附图说明

图1是现有技术中SAN网络A/P阵列访问架构和数据传输示意图；

图2是本发明方法实施例中SAN网络数据均衡传输方法的流程图；

图3是本发明方法实施例中SAN网络数据均衡传输方法的详细流程图；

图4是本发明系统实施例中实现SAN网络数据均衡传输系统的结构示意图；

图5是本发明系统实施例中主机HBA卡与存储端口逻辑绑定的结构示意图；

图6是本发明系统实施例中存储控制器与主机HBA卡之间连接关系示意图。

具体实施方式

现有技术中，应用于SAN网络中的A/P阵列数据传输如图1所示，Lun通过阵列分别映射到阵控制器A和阵控制器B，阵控制器A和B分别通过光纤交换机与主机HBA卡相连，主机端采用多路径软件重新封装来自两条不同链路的磁盘，此磁盘包括两条路径，一条路径指向与激活控制器相连的链路，即Active Path，另一条指向与Standby控制器相连的链路，即StandbyPath。

阵列中磁盘对应的链路o1---o2---o3---o4为激活链路，磁盘访问数据通过此路径传输。链路o8---o7---o6---o5处于Standby状态，无数据传输。当且仅当控制器A出现故障后，Lun的Mapping关系指向控制器B，主机磁盘链路状态在多路径切换后，链路(o1---o2---o3---o4)为Offline状态，链路(o8---o7---o6---o5)将处于激活状态，从而实现控制器的冗余。

该架构可分为9个故障点，每个故障点都会对阵列可访问性产生影响，如表格1所示：

故障域	控制器(激活)	Lun访问
			o1	B(控制器切换)	有效(链路切换)
o2	A	失效
			o3	A	失效
o4	A	失效
			o5	A	有效
o6	A	有效
			o7	A	有效
o8	A	有效

表格1

从表格1中可以看出仅控制器存在冗余，其他皆存在单点故障的可能。

实施例一

如图2所示，该实施例提出了一种实现SAN网络数据均衡传输的方法，包括以下步骤：

步骤101、A/P型存储Lun通过A/P阵列分别映射到阵控制器A和阵控制器B；

步骤102、阵控制器A通过第一交换机与主机第一HBA卡相连，阵控制器B通过第二交换机与主机第二HBA卡相连；

步骤103、将所述第一交换机和第二交换机进行连接；

步骤104、主机通过多路径软件对传输链路进行封装；

步骤105、SAN网络通过所述第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输。

该实施例依托原SAN网络架构，在原有基础上进行调整，将两台SAN交换机进行连接，在无故障发生时利用o1-o2-o3-o4链路以及o1-o2-o6-o5链路进行数据传输，实现链路多条复用，两台交换机同时负责数据分发和传导，使原有的standby链路实现激活转换，与现有技术中只能利用一条数据链路进行数据传输相比，提高了链路利用率。

当o3或o4或者o3和o4同时出现故障后，主机和存储间的数据将自动通过o5-o6-o2链路传导，实现数据不间断传输，避免业务中断导致的经济损失。当o5或o6或者o5和o6同时故障后，数据类似于o3和o4故障后数据传导，链路o2-o3-o4将接管所有数据传输，避免业务中断。

故障域	控制器(激活)	原Lun访问	装置后Lun访问
				o1	B	有效	有效
o2	A	失效	失效
				o3	A	失效	有效
o4	A	失效	有效
				o5	A	有效	有效
o6	A	有效	有效
				o7	A	有效	有效
o8	A	有效	有效

表格2

从上述表格2能够看出，本发明系统实施例将两台光纤交换机级联并设置后能够大幅降低各个环节故障发生，降低单点故障域。本系统立足于解决在A/P和A/P-F类阵列中链路空闲较高，资源浪费，单点故障多等缺陷，从实际场景出发提升工作效率，降低风险。能够实现链路复用，使原处于Standby模式的链路转换成激活模式，承载业务数据传输，提高数据吞吐量。避免单点故障域o3，当o3链路出现故障后，o3链路对应的磁盘Path Offline状态，但存储Lun访问不受到任何限制，数据将从o2---o6---o5进行传输。避免单点故障o4，o4为主机HBA卡，在传统架构中主机HBA故障后HBA对应的链路所有磁盘Path变为Offline状态，磁盘无法进行访问。新模型中数据将从o2---o6---o5进行传输，避免HBA故障影响量。架构更加科学，几乎无新成本增加，减少了存储工程师维护时间，减少故障处理量。

实施例二

如图3所示，该实施例中，为了保证两台交换机之间能够实现互联互通和数据转发，对两台交换机还进行了进一步配置，包括以下步骤：

步骤201、A/P型存储Lun通过A/P阵列分别映射到阵控制器A和阵控制器B；

步骤202、阵控制器A通过第一交换机与主机第一HBA卡相连，阵控制器B通过第二交换机与主机第二HBA卡相连；

步骤203、将所述第一交换机和所述第二交换机通过不少于一根的光纤线级联；将所述第一交换机和第二交换机划分进入同一个虚拟化域；

两台交换机划分进入同一个虚拟化域(Domain)，域标示为交换机所处的虚拟位置，相同域交换机才能够实现互联互通，数据转发。同一个域内交换机共同维护一份配置信息，交换机间相互分发并激活相同配置文件，同一域内所有交换机视为一个虚拟交换机整体，任何变更都在域的基础上进行调整变更。

步骤204、主机通过多路径软件对传输链路进行封装；

步骤205、SAN网络通过所述第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输。

在步骤203中，为更好的实现本发明的目的，在虚拟化域内为每一个端口划分更加细小的逻辑区域(Zone)，实现端口间或者光纤通道磁盘WWN(World Wide Name)号码捆绑，在同一个逻辑区域内的设备才可能进行通信和数据传输，逻辑区域间不能进行探测和通信，防止设备间信息干扰。

实施例三

针对方法实施例，本发明还提出了对应的系统实施例，如图4所示，包括A/P型存储Lun、阵控制器A、阵控制器B、第一交换机、第二交换机、主机第一HBA卡、主机第二HBA卡和主机，其中，A/P型存储Lun通过A/P阵列分别映射到阵控制器A和阵控制器B；阵控制器A通过第一交换机与主机第一HBA卡相连，阵控制器B通过第二交换机与主机第二HBA卡相连；第一交换机和第二交换机相互连接；主机通过多路径软件对传输链路进行封装；SAN网络通过所述第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输。

优选的，将所述第一交换机和所述第二交换机通过不少于一根的光纤线级联；将所述第一交换机和第二交换机划分进入同一个虚拟化域；两台交换机划分进入同一个虚拟化域(Domain)，域标示为交换机所处的虚拟位置，相同域交换机才能够实现互联互通，数据转发。同一个域内交换机共同维护一份配置信息，交换机间相互分发并激活相同配置文件，同一域内所有交换机视为一个虚拟交换机整体，任何变更都在域的基础上进行调整变更。

两台交换机的绑定模型如图5所示，此模型中主机可以通过交换机间级联线路对绑定端口进行数据访问，识别来自不同端口映射磁盘。

如图6所示，主机HBA-1可以识别同一块磁盘通过存储控制器A和控制器B，主机HBA-2可以同时识别到控制器A和控制器映射磁盘。

主机端采用多路径技术封装同一磁盘的多条链路，在多个链路间进行数据均衡传输，当激活链路失效后进行链路切换和数据重发。主机端可以发现每一个磁盘存在4条链路，两条激活和两条Standby。多路径软件对两条激活路径进行数据均衡分发、链路检测、故障切换等操作。原Standby链路实现激活转换，提高链路利用率。

本方法及系统与日常检查主要对比差异如下：

内容	日常规划	本发明
			架构管理	简单	简单
工程师要求	高	普通
			瓶颈数	多	少
故障域	多	少

表格3

应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制，本发明也并不仅限于上述举例，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种实现SAN网络数据均衡传输的方法，包括以下步骤：

A/P型存储Lun通过A/P阵列分别映射到阵控制器A和阵控制器B；

所述阵控制器A通过第一交换机与主机第一HBA卡相连，阵控制器B通过第二交换机与主机第二HBA卡相连；

将所述第一交换机和第二交换机进行连接；

所述主机通过多路径软件对传输链路进行封装；

所述SAN网络通过所述第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一SAN交换机和第二SAN交换机进行连接的步骤进一步包括：

将所述第一交换机和所述第二交换机通过不少于一根的光纤线级联；

将所述第一交换机和第二交换机划分进入同一个虚拟化域。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述光纤线为两条以上。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述虚拟化域内为所述两个交换机的每一个端口划分逻辑区域，将所述每一个端口之间或者光纤通道磁盘的WWN号码进行捆绑。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述SAN网络通过第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输的步骤之后还包括步骤：

当所述第一交换机与主机第一HBA卡之间的链路或者主机第一HBA卡出现故障时，通过第二交换机与主机第二HBA卡之间的链路进行数据传输；或

当所述第二交换机与主机第二HBA卡之间的链路或者主机第二HBA卡出现故障时，通过第一交换机与主机第一HBA卡之间的链路进行数据传输。

6.一种实现SAN网络数据均衡传输的系统，包括A/P型存储Lun、阵控制器A、阵控制器B、第一交换机、第二交换机、主机第一HBA卡、主机第二HBA卡和主机，其中，

A/P型存储Lun通过A/P阵列分别映射到阵控制器A和阵控制器B；

所述阵控制器A通过第一交换机与主机第一HBA卡相连，阵控制器B通过第二交换机与主机第二HBA卡相连；

将所述第一交换机和第二交换机进行连接；

所述主机通过多路径软件对传输链路进行封装；

所述SAN网络通过所述第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一交换机和第二交换机进行连接进一步包括：

将所述第一交换机和所述第二交换机通过不少于一根的光纤线级联；

将所述第一交换机和第二交换机划分进入同一个虚拟化域。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述光纤线为两条以上。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，在所述虚拟化域内为所述两个交换机的每一个端口划分逻辑区域，将所述每一个端口之间或者光纤通道磁盘的WWN号码进行捆绑。

10.根据权利要求6至8任一项所述的系统，其特征在于，所述SAN网络通过第一交换机和第二交换机进行数据均衡传输的步骤之后还包括步骤：

当所述第一交换机与主机第一HBA卡之间的链路或者主机第一HBA卡出现故障时，通过第二交换机与主机第二HBA卡之间的链路进行数据传输；或

当所述第二交换机与主机第二HBA卡之间的链路或者主机第二HBA卡出现故障时，通过第一交换机与主机第一HBA卡之间的链路进行数据传输。

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