CN104636086A - 一种ha存储设备、管理ha状态的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了HA存储设备，公共存储模块用于存储两个所述控制器的HA业务状态信息；控制器用于当作为配置HA业务状态信息的发起方时，将两个控制器的HA业务状态信息写入公共存储模块；以及当读取HA业务状态信息时，从公共存储模块读取本控制器的HA业务状态信息。本申请管理HA状态的方法，当一个所述控制器发起配置HA业务状态信息的请求时，该控制器将两个控制器的HA业务状态信息写入所述公共存储模块；当任一个所述控制器读取HA业务状态信息时，从公共存储模块读取本控制器的HA业务状态信息。本申请中控制器确定HA业务状态信息的流程明显简化，灵活性强，状态确定不依赖其他控制器。

Description

一种HA存储设备、管理HA状态的方法

技术领域

本申请涉及高可用存储设备，尤其涉及一种HA存储设备、HA存储设备管理HA状态的方法。

背景技术

随着信息产业的发展，人们对数据的依赖性越来越高。存储设备是保存信息的载体，人们对存储设备的可靠性和稳定性也越来越重视，HA(HighAvailability，高可用)存储设备为存储设备的可靠性提供了更好的保护。当一个控制器发生故障，如心跳故障、业务网口故障、关键进程故障、系统故障，影响到控制器上业务正常运行时，由另一台控制器接管其上的业务，实现业务的不中断运行。

现有的HA存储设备通常是在单控制器的基础上增加控制器，安装相关双控软件的来实现HA存储设备的高可用性，两个控制器都以本端的信息进行初始化，并通过TCP和对端控制器交换信息，确定自身在整个双控系统中的运行状态。

由于现有双控软件初始化过程中各控制器的HA状态确定要通过TCP交换信息，控制器间依赖程度高，软件功能实现复杂。如A端控制器把B端控制器接管后，系统整体异常掉电。B端控制器起动后并不能确认自己的HA状态，必须要同A端控制器交换信息来完成，因此系统灵活性较差。

发明内容

本申请提供一种HA存储设备、管理HA状态的方法，能够在控制器确定HA状态时降低控制器间的依赖性。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种HA存储设备，包括插在背板上两个控制器，还包括与所述控制器物理连接的公共存储模块，用于存储两个所述控制器的HA业务状态信息；

所述控制器用于当作为配置HA业务状态信息的发起方时，将两个控制器的HA业务状态信息写入所述公共存储模块；以及当读取HA业务状态信息时，从所述公共存储模块读取本控制器的HA业务状态信息。

本申请还提供一种利用上述HA存储设备管理HA状态的方法，该方法包括步骤：

当一个所述控制器发起配置HA业务状态信息的请求时，该控制器将两个控制器的HA业务状态信息写入所述公共存储模块；

当任一个所述控制器读取HA业务状态信息时，从所述公共存储模块读取本控制器的HA业务状态信息。

本申请通过在公共存储模块中存储两个控制器的HA业务状态信息，控制器启动时，读取公共存储模块中的HA业务状态信息就能确定本控制器的HA状态，相比现有技术的握手方式流程明显简化，灵活性强，状态确定不依赖其他控制器。

附图说明

图1为本申请实施例中HA存储设备的逻辑框图；

图2为本申请实施例中公共存储模块的存储区域示意图；

图3为本申请实施例中管理HA业务状态信息的流程图；

图4a为本申请实施例中HA存储设备中各模块的逻辑关系图；

图4b为不同发起配置HA业务状态信息的请求的条件下的时序图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

HA存储设备通常指具有高可用性的存储设备。首先对本申请中所涉及的HA存储设备的HA业务状态的含义进行解释：

未配置状态(也称为independent状态)：HA存储设备在没有配置HA业务状态信息前，设备不具备HA功能，本申请称为未配置状态。

独立运行状态：HA存储设备在配置HA业务状态信息后，各个控制器支持HA功能，相互之间通过通信监听对方运行状态，但各控制器独立运行各自业务，未发生接管，本申请称为独立运行状态。

非独立运行状态：HA存储设备在配置HA业务状态信息后，由一台控制器接管另一台控制器工作时两个控制器的业务状态。

接管状态：非独立运行状态下负责接管出现故障的控制器业务的控制器的业务状态，此时在该控制器内运行两个控制器的业务：

被接管状态：非独立运行状态下被接管业务的控制器的业务状态，此时该控制器被挂起，不运行业务，等待排除故障。

图1是本申请提供的HA存储设备的一个例子的结构示意图。如图所示，在本申请的HA存储设备中包括控制器101、控制器102和与两个控制器物理连接的公共存储模块103。

在公共存储模块103中存储有两个控制器所需要的关键信息，其中至少存储有控制器101、控制器102的HA业务状态信息，优选的，还可以包括两个控制器的标识、以及两个控制器各自的资源存储装置(资源存储装置可以是CF卡、系统盘等物理实体)的标识、缓存标记(用于标识各资源存储装置是否存有该控制器的资源数据的标记)等，另外，还可以包括有全局数据保留区域，以便存储功能扩展所相关的信息。作为一种优选方式，如图2所示，可以将公共存储模块103分成四个存储区域，分别作为存储控制器101标识、控制器101的资源存储装置的标识、用于标识该资源存储装置是否存有该控制器101的资源数据的标记的区域1；存储控制器102标识、控制器102的资源存储装置的标识、用于标识该资源存储装置是否存有该控制器102的资源数据的标记的区域2；存储两个控制器的HA业务状态信息的区域3、以及全局数据保留区域4。

公共存储模块103内可以用一个字节来存放HA业务状态信息，例如可以把这个字节分为高低4位，分别存储一个控制器的HA的状态信息。为了保证HA业务状态信息的数据准确性，公共存储模块103中存储HA业务状态信息的区域允许控制器互斥的访问，发起配置HA业务状态信息请求的控制器，首先对公共存储模块103加写锁，这样就保证了同一时刻只会有一个控制器拥有配置HA业务状态信息的权利，不会存在两个控制器同时配置HA业务状态信息的冲突。加写锁可以是硬件锁，进一步保证不会存在两控制器同时获取锁的可能。

公共存储模块103在物理实现上可以通过多种存储介质实现，例如，可以在HA存储设备的背板上安装两个控制器可共同访问的磁盘或存储卡等)。另外，在一个优选实例中，可以在HA存储设备的背板上集成一个数据掉电不可失的存储器作为公共存储模块103，优选的，可以选用EEPROM存储器，相比磁盘或存储卡方式，如此可以无须额外占用磁盘和槽位，能够提高存储空间的利用率，采用EERPOM有可靠性更高、成本更低、功耗更小等特点。由于EEPROM中数据的存储方式是字节流，相比共享磁盘采用的文件系统，稳定性更高，不存在系统异常掉电导致文件系统损坏的缺点，也不存在因为文件系统缓存的机制导致异常掉电后关键信息没有记录到共享磁盘上的缺点。

控制器101或控制器102通过访问公共存储模块103来管理HA业务状态，具体的实现过程结合图3进行阐述：

S301，当其中一台控制器发起配置HA业务状态信息的请求时，发起方将两个控制器的HA业务状态信息写入公共存储模块103；

S302，当控制器101或控制器102需要读取HA业务状态信息时，从公共存储模块103读取本控制器的HA业务状态信息。

发起配置HA业务状态信息的请求的条件可以是首次向公共存储模块103中写入HA业务状态信息时、某个控制器的业务被另一个控制器接管时、用户不再需要HA功能时、被接管方故障排除后由接管方恢复被接管方的业务状态时等等。本申请通过发起配置HA业务状态信息请求的控制器来完成两个控制器的HA业务状态信息的写入操作，可以看出本申请中的写入HA业务状态信息泛指所有使HA业务状态信息发生变化的操作。

需要读取HA业务状态信息的条件可以是控制器启动时；

可以看出，控制器启动时，读取公共存储模块103中的HA业务状态信息就能确定本控制器的HA状态，相比现有技术的握手方式流程明显简化，灵活性强，状态确定不依赖其他控制器。

图4a为实现步骤S301的一个例子，负责写HA配置状态信息的控制器获取公共存储模块的写权限；通过远程服务通知另一个控制器将内存中的HA业务状态进行修改；在收到另一个控制器修改成功的响应，并将本控制器内存中的HA业务状态进行修改，在公共存储模块中的写入两个控制器的HA业务状态信息。值得指出的是，在不同的业务场景下，两个控制器修改本控制器中HA业务状态的步骤和负责写HA配置状态信息的控制器写入公共存储模块的步骤的执行顺序可以有所不同，例如，在图4b中S3011-S3015的业务场景和S601-S606的业务场景所描述的过程所示。

图4b的流程图说明的是几种不同发起配置HA业务状态信息的请求的条件下的时序图。

首次向公共存储模块103中写入HA业务状态信息时的执行过程如图中S3011-S3015所示：

HA存储设备在控制器首次启动HA服务时，两个控制器各自内存中的HA业务状态的默认值通常为未配置状态，公共存储模块103中所存储的HA业务状态信息的默认值同样也为表示未配置状态的值(为描述方便，可以在公共存储模块103中将两个控制器均未配置HA的状态记录为0x33)。用户可以通过配置的方式指定其中一台控制器作为配置HA业务状态信息请求的发起方。以控制器101为发起方为例进行说明。

控制器101在收到用户的指令后，获取公共存储模块103的写权限(S3011)，并进行配置前健康状态检查。检查健康状态的方式可以根据本领域技术人员的惯用方式执行，例如，根据两个控制器各自的操作系统识别出两个控制器上的磁盘信息是否一致。磁盘可以是业务磁盘，也就是HA存储设备用来存用户数据的磁盘。

如果两个控制器的状态健康，则通知控制器102将内存中的HA业务状态修改为独立运行状态(S3012)，控制器101通知控制器102的方式可以是通过远程服务，例如RPC(Remote Procedure Call Protocol，远程调用协议)。控制器102将内存中的HA业务状态进行修改(S3013)，控制器101通过控制器102返回的响应获知控制器102的HA业务状态已修改后(S3014)，将本控制器101内存中的HA业务状态修改为独立运行状态(S3015)；并在公共存储模块103中的存放HA业务状态信息的字节的高低位中分别写入两个控制器当前的HA业务状态信息(S3016)。由于各控制器与公共存储模块103物理连接，因此控制器在访问公共存储模块103时首先通过向背板的芯片发送查询指令，确定自己的位置，然后转换成要访问的地址将自己的HA业务状态信息写进公共存储模块103的相应地址中，而公共存储模块103中存储另一个控制器的HA业务状态信息的地址位置写进存储控制器102的HA业务状态信息的位置。

为了描述方便，本例中，将HA业务状态为独立运行状态的HA业务状态信息记录为0x11。并用高四位存储控制器101的HA业务状态信息，低四位存储控制器102的HA业务状态信息。可见，此时存放HA业务状态信息的字节的高低位中存储的信息为0x11，表示两个控制的HA业务状态为独立运行状态。

以下为实现步骤S301的另一个例子，此例说明的是发生业务接管时向公共存储模块103中写入HA业务状态信息时的执行过程。如图4b中S401-S403所示：

当其中一个控制器监测到另一个控制器发生故障时(监测方式可利用现有技术中已有的启示实现，例如通过心跳机制监测)，则将发生故障的控制器的业务接管过来，负责接管业务的控制器仍然以控制器101为例进行说明。此时发起配置HA业务状态信息的请求的控制器为控制器101，控制器101获取公共存储模块103的写权限(S401)，如果控制器102发生故障，例如，已发生掉电等故障，则控制器101直接将自身内存中的HA业务状态修改为接管状态(S402)。然后控制器101在公共存储模块103中的存放HA业务状态信息的字节的值(S403)，例如控制器101在公共存储模块HA状态记录区域写入0x20，表示控制器101的状态为接管状态，控制器102的状态为被接管状态。

如图4b中步骤S501-S508所示，当发生故障的控制器故障排除后，被接管方的控制器通知接管方控制器进行故障恢复(S501)，接管方释放接管的资源配置文件(S502)，接管方控制器可以参照上文中所描述的写入HA业务状态信息的过程将公共存储模块103中的HA业务状态信息更改为独立运行状态，在此不予赘述(S503-S508)，被接管方加载资源配置文件。恢复完成后各个控制器设置自己的状态为独立运行状态。

如图4b所示，此例还说明了用户不再需要HA功能时向公共存储模块103中删除HA业务状态信息时的执行过程。

当用户不再需要HA存储设备具有HA功能时，可指定其中一台控制器作为配置HA业务状态信息请求的发起方将存储在公共存储模块103中的HA业务状态信息删除。删除的过程与写入的过程类似。负责删除HA配置信息的控制器为配置HA业务状态信息请求的发起方(假定发起方仍然为控制器101)，此时控制器101获取公共存储模块103的写权限(S601)，删除自身内存中所存储的HA业务状态信息(S602)，在删除成功后，将公共存储模块中存储的两个控制器的HA业务状态信息删除，即修改为未配置状态，例如将HA业务状态信息记录为0x33(S603)，并通过远程调用通知控制器102将自身内存中所存储的HA业务状态信息删除(S604-S606)。

在一个例子中，对于步骤S302中控制器101或控制器102从公共存储模块103读取本控制器的HA业务状态信息的过程可以通过如下方式实现：控制器通过I/O接口访问背板的芯片获取本控制器的位置，并计算出要访问的地址，从所连接的公共存储模块103的相应存储区域中获取到自身的HA的状态信息。在一个优选例子中，公共存储模块103中存储的两个控制器所需要的关键的信息还可以有控制器101的标识和控制器102的标识，存储控制器101的标识和控制器102的标识的区域(如图2中区域1、区域2)的访问地址可以预先分别设置于两个控制器中，当控制器101或控制器102首次访问公共存储模块103时，将自身控制器标识写入公共存储模块103中各自所对应的区域中。

当控制器101或控制器102中HA服务首次启动时会去读取本控制器的ID信息，当该控制器访问公共存储模块103时，获取公共存储模块103中所存储的控制器标识信息，如果二者一致，则继续根据已计算获得的访问地址获取HA业务状态信息，如果发现所携带的控制器标识与公共存储模块103中记录的不同，就会发现控制器更换了位置，则更新公共存储模块103中HA业务状态信息，并更新公共存储模块103中所存储的自身控制器上的控制器标识。

通过核对存储的控制器标识与自身携带的控制器标识是否一致，可以避免控制器位置发生改变而导致读取的HA业务状态信息错误的情况产生。

控制器101或控制器102在读取到自己的HA业务状态信息后，就可以在本控制器内对配置文件进行加载。作为一个例子，具体的加载过程可以是：

如果控制器读取到的自身的HA业务状态为接管状态，则分别将本控制器和处于被接管状态的控制器的配置文件分别进行加载；

如果控制器读取到的HA业务状态为被接管状态，由于自身的配置文件可能已经被接管方修改过，因此为了保证得到最新的配置文件，需要从处于接管状态的控制器上获取本控制器的配置文件后进行加载；

如果控制器读取到的HA业务状态为未配置HA业务状态信息，或HA业务状态下的独立运行状态；则加载自身的配置文件。

图3是HA存储装置访问共享磁盘的一个优选实例的流程图。在优选例子中，公共存储模块103中存储有资源存储装置的标识、以及缓存标记；当HA存储设备启动后，HA存储设备获取到当前的资源存储装置的标识(例如，可以是SN号)，将当前的资源存储装置的标识与公共存储模块103中存储的资源存储装置的标识对比，确定资源存储装置是否更换，如果发生更换，则进一步根据缓存标记确定更换前的资源存储装置是否存有控制器的资源数据，如果有，则提示用户是否更新控制器的资源数据，在用户确定丢弃旧数据后才上报给资源存储装置，并将公共存储模块103中记录的共享磁盘的标识修改为新的共享磁盘的标识，更新缓存标记。当控制器101或控制器102首次访问公共存储模块103时，如果发现资源存储装置的标识和缓存标记尚未存储，则将携带的源存储装置的标识和缓存标记写入公共存储模块103中。通过在公共存储模块103中存储资源存储装置的标识和缓存标记，当资源存储装置有缓存数据被更换时，系统不自动上报资源，用户手动确认丢弃数据才上报，数据保护更全面。从备件更换的层次上保证了数据的可靠性，解决了现有技术依靠共享磁盘来记录存储上的资源信息，但是未对共享磁盘做特殊记录和保护，更换共享磁盘后容易造成缓存数据丢失以及数据的不一致性的问题。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种HA存储设备，包括插在背板上两个控制器，其特征在于，还包括与所述控制器物理连接的公共存储模块，用于存储两个所述控制器的HA业务状态信息；

所述控制器用于当作为配置HA业务状态信息的发起方时，将两个控制器的HA业务状态信息写入所述公共存储模块；以及当读取HA业务状态信息时，从所述公共存储模块读取本控制器的HA业务状态信息。

2.根据权利要求1所述的HA存储设备，其特征在于：所述公共存储模块位于背板上，且所述公共存储模块为EEPROM存储器。

3.根据权利要求2所述的HA存储设备，其特征在于，所述公共存储模块还用于存储每个所述控制器的标识；所述控制器还用于写入或读取HA业务状态信息时，将所携带的控制器标识与所述公共存储模块所存储的本控制器的标识进行比对，如果不一致，则更新所述公共存储模块中HA业务状态信息，以及所述公共存储模块中所存储的本控制器的标识。

4.根据权利要求3所述的HA存储设备，其特征在于，所述公共存储模块还包括每个控制器的资源存储装置的标识、以及缓存标记，每个所述资源存储装置用于存储相应的控制器的资源数据；所述缓存标记用于标识所述资源存储装置是否存有相应控制器的资源数据；所述控制器将所携带的资源存储装置的标识与所述公共存储模块中存储的与该控制器对应的资源存储装置的标识对比，确定所述资源存储装置是否更换，以及根据所述缓存标记提示用户是否更新该控制器的资源数据。

5.根据权利要求4所述的HA存储设备，其特征在于，所述公共存储模块还包括全局数据保留区域，用于存储功能扩展所相关的信息。

6.一种利用权利要求1至5所述的HA存储设备管理HA状态的方法，其特征在于，该方法包括步骤：

当一个所述控制器发起配置HA业务状态信息的请求时，该控制器将两个控制器的HA业务状态信息写入所述公共存储模块；

当任一个所述控制器读取HA业务状态信息时，从所述公共存储模块读取本控制器的HA业务状态信息。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，从所述公共存储模块读取本控制器的HA业务状态信息后还包括步骤：

如果所述HA业务状态信息表示接管状态，则将本控制器和处于被接管状态的控制器的配置文件分别进行加载；

如果所述HA业务状态信息表示被接管状态，则从处于接管状态的控制器上获取本控制器的配置文件后进行加载；

如果所述HA业务状态信息表示未配置状态，或HA业务状态下的独立运行状态，则加载本控制器的配置文件。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当一个所述控制器发起配置HA业务状态信息的请求时，该控制器将两个控制器的HA业务状态信息写入所述公共存储模块的步骤包括：

获取所述公共存储模块的写权限；

通过远程服务通知另一个控制器将内存中的HA业务状态信息进行修改；

将本控制器内存中的HA业务状态信息进行修改；

在所述公共存储模块中的写入修改后的两个控制器的HA业务状态信息。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

写入或读取HA业务状态信息时，将所携带的控制器标识与所述公共存储模块所存储的本控制器的标识进行比对，如果不一致，则更新公共存储模块中HA业务状态信息，以及所述公共存储模块中本控制器的标识。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

所述控制器将所携带的资源存储装置的标识与所述公共存储模块中存储的资源存储装置的标识对比，如果不一致，则提示所述资源存储装置已更换；并根据所述缓存标记确定更换前的资源存储装置是否存有该控制器的资源数据，如果有，则提示用户是否更新该控制器的资源数据，如果用户要求更新所述资源数据，则将所述公共存储模块中记录的资源存储装置的标识修改为更新后的资源存储装置的标识，并更新缓存标记。