CN105205067B - 一种存储扩容方法、装置、计算节点及存储设备 - Google Patents

一种存储扩容方法、装置、计算节点及存储设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种存储扩容方法、装置、计算节点及存储设备。所述数据库系统还包括存储节点,与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述方法包括:利用第二协议与所述存储设备通信,识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。本发明实施例不利用数据库系统的现有协议就能实现数据库系统的扩容。

Description

一种存储扩容方法、装置、计算节点及存储设备
技术领域
本发明涉及Oracle数据库一体机领域,尤其涉及一种存储扩容方法、装置、计算节点及存储设备。
背景技术
Oracle Exadata是甲骨文30年发展史中最成功的新产品。Exadata提供一种ShareDisk和Share Nothing混合式的数据库架构,能够有效解决两者的冲突,吸取两种架构长处;既可以满足OLTP的高并发、高可用特点;又可以满足OLAP的大数据量处理要求。
Exadata存储空间主要通过后端的CELL节点的磁盘提供,以1/4配的Exadata为例,共3个CELL节点,每个节点12块600G(HC)或3T(HP)盘组成,总容量大概21.6T或108T,可用容量只有10.8T或54T,如果使用高性能磁盘只有10.8T的可用容量。随着大数据时代的到来,企业面对的数据已经突破了TB,Exadata提供的存储空间很多时候都存在较大的瓶颈。
目前常见的Oracle Exadata存储扩容方案有以下几种:
1.扩容Exadata的,如将1/4配Exadata扩容为1/2配;
2.增加CELL节点,如将1/4配Exadata的CELL节点扩容为5个。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例的目的是提供一种存储扩容方法、装置、计算节点及存储设备,以便不利用数据库系统的现有协议就能实现数据库系统的扩容。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供方案如下:
本发明实施例提供一种存储扩容方法,用于数据库系统中的计算节点,所述数据库系统还包括存储节点,与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述方法包括:
利用第二协议与所述存储设备通信,识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
优选地,所述利用第二协议与所述存储设备通信,识别出所述存储设备的第二存储单元包括:
接收所述存储设备利用所述第二协议发送的所述第二存储单元的识别信息;
根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
优选地,所述将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统包括:
利用所述计算节点自带的存储单元管理工具,将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
本发明实施例还提供一种存储扩容方法,用于存储设备,数据库系统包括计算节点和存储节点,所述存储节点与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述方法包括:
利用第二协议与所述存储设备通信,使得所述计算节点能够识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
所述计算节点能够将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
优选地,所述利用第二协议与所述存储设备通信,使得所述计算节点能够识别出所述存储设备的第二存储单元包括:
利用所述第二协议向所述计算节点发送所述第二存储单元的识别信息,使得所述计算节点能够根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
优选地,所述第二存储单元包括所述存储设备将自身的至少一个物理存储单元映射为的逻辑存储单元。
本发明实施例还提供一种存储扩容装置,用于数据库系统中的计算节点,所述数据库系统还包括存储节点,与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述装置包括:
识别模块,用于利用第二协议与所述存储设备通信,识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
模拟模块,用于将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
优选地,所述识别模块包括:
接收单元,用于接收所述存储设备利用所述第二协议发送的所述第二存储单元的识别信息;
识别单元,用于根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
优选地,所述模拟模块包括:
模拟单元,用于利用所述计算节点自带的存储单元管理工具,将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
本发明实施例还提供一种存储扩容装置,用于存储设备,数据库系统包括计算节点和存储节点,所述存储节点与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述装置包括:
通信模块,用于利用第二协议与所述存储设备通信,使得所述计算节点能够识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
所述计算节点能够将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
优选地,所述通信模块包括:
发送单元,用于利用所述第二协议向所述计算节点发送所述第二存储单元的识别信息,使得所述计算节点能够根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
优选地,所述第二存储单元包括所述存储设备将自身的至少一个物理存储单元映射为的逻辑存储单元。
本发明实施例还提供一种包括以上所述的存储扩容装置的计算节点。
本发明实施例还提供一种包括以上所述的存储扩容装置的存储设备。
从以上所述可以看出,本发明实施例至少具有如下有益效果:
不需要利用数据库系统的现有协议就能够实现数据库系统的扩容。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的一种存储扩容方法的步骤流程图;
图2表示本发明实施例提供的另一种存储扩容方法的步骤流程图;
图3表示本发明实施例的较佳实施方式的新设计数据访问示意图;
图4表示Exadata主机数据访问示意图;
图5表示Oracle iDB RDS和本发明实施例的较佳实施方式的方案TCP协议对比示意图;
图6表示本发明实施例的较佳实施方式的基本架构示意图;
图7表示本发明实施例提供的一种存储扩容装置的结构框图;
图8表示本发明实施例提供的另一种存储扩容装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例对本发明实施例进行详细描述。
图1表示本发明实施例提供的一种存储扩容方法的步骤流程图,参照图1,本发明实施例提供一种存储扩容方法,所述数据库系统还包括存储节点,与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述方法包括如下步骤:
步骤101,利用第二协议与所述存储设备通信,识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
步骤102,将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
所述方法用于数据库系统中的计算节点。
可见,通过上述方式,不需要利用数据库系统的现有协议就能够实现数据库系统的扩容。
其中,所述存储单元可以为物理存储单元,例如磁盘。
所述数据库系统例如:Oracle Exadata数据库一体机。
所述存储设备例如:存储服务器。
所述存储节点具体可以通过交换网络与所述计算节点连接,交换网络例如:基于多并发链接的高速互联(InfiniBand)交换网络。所述第一协议可以为所述数据库系统的私有协议,例如Oracle Exadata的智能数据库协议(the intelligent database protocol,iDB)。
所述第二协议可以为基于TCP/IP的协议,例如:传输层使用TCP协议,网络层使用IP协议,InfiniBand网络上的传输使用IPoIB协议。
本发明实施例中,所述利用第二协议与所述存储设备通信,识别出所述存储设备的第二存储单元可以包括:
接收所述存储设备利用所述第二协议发送的所述第二存储单元的识别信息;
根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
所述识别信息可以包括所述第二存储单元的名称和存储空间大小。
所述识别信息的接收和根据所述识别信息识别出所述第二存储单元均可以由所述计算节点通过运行第一插件实现。
本发明实施例中,所述将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统可以包括:
利用所述计算节点自带的存储单元管理工具,将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
其中,存储单元管理工具例如:Linux系统自带的磁盘管理工具。
图2表示本发明实施例提供的另一种存储扩容方法的步骤流程图,参照图2,本发明实施例还提供一种存储扩容方法,数据库系统包括计算节点和存储节点,所述存储节点与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述方法包括如下步骤:
步骤201,利用第二协议与所述存储设备通信,使得所述计算节点能够识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
所述计算节点能够将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
所述方法用于存储设备。
可见,通过上述方式,不需要利用数据库系统的现有协议就能够实现数据库系统的扩容。
本发明实施例中,所述利用第二协议与所述存储设备通信,使得所述计算节点能够识别出所述存储设备的第二存储单元可以包括:
利用所述第二协议向所述计算节点发送所述第二存储单元的识别信息,使得所述计算节点能够根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
本发明实施例中,所述第二存储单元可以包括所述存储设备将自身的至少一个物理存储单元映射为的逻辑存储单元。
这样,方便存储设备能够提供更多存储容量。
所述识别信息的发送和所述映射均可以由所述存储设备通过运行第二插件实现。
为将本发明实施例阐述得更加清楚明白,下面提供本发明实施例的较佳实施方式。
本较佳实施方式提供一种低成本的Exadata简单存储扩容方案方法。
因为Exadata的对硬件依赖性较高,即Oracle采用软硬件紧耦合的方式,只有采用Oracle自己的存储节点,通过Oracle自己定义的iDB协议由计算主机通过ASM/LIBCELL和存储节点之间的通讯。因此扩容只能使用Oracle自己的硬件,从而所有产品操作都被厂商锁定,无论对于业务灵活性还是业务安全都带来较大影响。
随着企业数据的爆炸式增长,数据库中大量的数据成为非活跃数据,这些数据虽然访问不是很频繁,但它们仍旧是数据处理和数据挖掘的重要对象,所以不能离线归档存储。在使用Exadata的自带的存储空间不能满足现有业务诉求情况下,本方案主要提供自主的快速存储扩容技术为Exadata一体机系统提供存储空间,进行存放非活跃的应用数据。
本提案研发的是一针对Oracle Exadata的低成本快速存储扩容技术。标准的Exadata磁盘扩容,需要通过Oracle Cell Server的技术对CELL节点上的磁盘进行划分和管理,数据访问需要通过Oracle专用RDS协议进行访问,并通过Oracle ASM技术将磁盘冗余后实现Exadata的存储。而本技术方案是通过开发“Exadata扩容插件”,实现OracleExadata一体机快速简单扩容。
Exadata扩容插件主要包含三个软件组件:主机端基于InfiniBand协议的Initiator(主机发起端)、PCserver段基于InfiniBand网络的Target(存储目标端)和双方通讯协议。如图3所示。
相对于Exadata系统中计算节点中内建ASM、LIBCELL、存储节点StorageCell的CELL SRV,以及基于InfiniBand网络的iDB私有协议。如图4所示。
Exadata扩容插件的进一步介绍:
主机发起端模块:
因为传统Exadata是通过Oracle内建的组件ASM(Auto Storage Manager)来进行存储单元的管理。而我们是通过该发起端软件识别自主设计的PCserver存储单元,作为模拟成标准磁盘给主机服务器使用。
主机发起端模块工作于系统存储管理和系统驱动之间,负责发现和管理PCserver存储单元,完成基本的设备层虚拟化,通过该层软件,将PCserver翻译到Oracle Exadata数据库服务器,作为服务器可以识别的存储系统,从而保证可PCserver存储单元可以被Oracle Exadata数据库服务器的ASM软件管理。
存储目标端模块:
本软件将PCserver中利用Linux系统MDadmin等工具组合磁盘,做成统一的存储池,再通过自设计的目标端软件分配给主机服务器。
从而在PCserver中运行存储目标端软件,不仅实现PCserver内部磁盘的统一管理,同时作为整体存储单元给主机发起端单元使用。该软件还包含内部磁盘的Smart管理、高效率的数据调度策略等。该软件整合Linux内部磁盘Smart monitor和RAID5磁盘冗余实现。保障在磁盘故障时不影响业务数据安全。
InfiniBand通讯协议:
在数据库服务器的主机发起端和PCserver存储目标端内整合的InfiniBand网络协议支持,从而利用InfiniBand网络高效率、低延迟的特性的同时,保障网络协议的可靠性和可用性。
协议实现逻辑如图5所示。图5中,新方案表示本较佳实施方式提供的方案,在网络协议方面以传统的TCP协议实现,User Mode、Kernal Mode和HBA分别由Linux/UDS、TCP/IP/IPoIB和HBA实现。
下面结合图6给出本方案基本技术实现示例(以1/4配Exadata为例):
1.新增两台(最少两台)普通PC服务器(PCserver)作为新的存储节点,每台上插有12块600G SAS磁盘(也可以是SSD磁盘),并将PCserver通过HCA卡连接至Infiniband交换机。
2.在PCserver存储上和数据库数据库节点上安装“Exadata扩容插件”
3.数据库节点识别新增PCserver存储上的磁盘。
4.通过计算节点上的系统自带磁盘管理工具将新增存储节点上输出的磁盘创建成一个全新的Disk Group,为了避免新增存储节点的单点故障,最低为镜像冗余级别。
5.在数据库层新建表空间,将表空间放在新增的磁盘表空间。
6.将数据库中不常访问的历史表MOVE到新增的表空间,以实现空间的释放。
本方案通过Exadata扩容插件实现数据库节点对于PCserver存储上资源的访问。扩容插件的主要功能如下:
驱动PCserver存储能够被数据库服务器识别,并加入Oracle计算主机存储;
链路管理,自动完成故障诊断、恢复,链路切换等工作。
本方案中通过普通Pcserver存储实现了对Exadata的扩容,并且完全没有依赖于Exadata自有的协议。
本方案的“Exadata扩容插件”是实现低成本Exadata存储扩容的核心组件。
本方案使用普通PC+磁盘对Exadata进行扩容,降低了对Exadata专用硬件的依赖。
本方案将Exadata专门硬件与普通硬件做了完美的整合,提高了Exadata的扩展性,并且大大提高了Exadata存储扩容便捷性,有效控制成本。
图7表示本发明实施例提供的一种存储扩容装置的结构框图,参照图7,本发明实施例还提供一种存储扩容装置,所述数据库系统还包括存储节点,与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述装置包括:
识别模块701,用于利用第二协议与所述存储设备通信,识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
模拟模块702,用于将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
所述装置用于数据库系统中的计算节点。
可见,通过上述方式,不需要利用数据库系统的现有协议就能够实现数据库系统的扩容。
其中,所述识别模块701可以包括:
接收单元,用于接收所述存储设备利用所述第二协议发送的所述第二存储单元的识别信息;
识别单元,用于根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
此外,所述模拟模块702可以包括:
模拟单元,用于利用所述计算节点自带的存储单元管理工具,将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
图8表示本发明实施例提供的另一种存储扩容装置的结构框图,参照图8,本发明实施例还提供一种存储扩容装置,数据库系统包括计算节点和存储节点,所述存储节点与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述装置包括:
通信模块801,用于利用第二协议与所述存储设备通信,使得所述计算节点能够识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
所述计算节点能够将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
所述装置用于存储设备。
可见,通过上述方式,不需要利用数据库系统的现有协议就能够实现数据库系统的扩容。
其中,所述通信模块801可以包括:
发送单元,用于利用所述第二协议向所述计算节点发送所述第二存储单元的识别信息,使得所述计算节点能够根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
此外,所述第二存储单元可以包括所述存储设备将自身的至少一个物理存储单元映射为的逻辑存储单元。
本发明实施例还提供一种计算节点,所述计算节点包括以上所述的存储扩容装置。所述计算节点例如数据库系统中的计算节点。
本发明实施例还提供一种存储设备,所述存储设备包括以上所述的存储扩容装置。所述存储设备例如:存储服务器。
以上所述仅是本发明实施例的实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明实施例原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明实施例的保护范围。

Claims (14)

1.一种存储扩容方法,用于数据库系统中的计算节点,其特征在于,所述数据库系统还包括存储节点,与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述方法包括:
利用第二协议与所述存储设备通信,识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统;
所述数据库系统包括Oracle Exadata数据库一体机;
所述存储设备包括存储服务器;
所述第一协议包括所述数据库系统的私有协议;所述第二协议包括基于TCP/IP的协议。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用第二协议与所述存储设备通信,识别出所述存储设备的第二存储单元包括:
接收所述存储设备利用所述第二协议发送的所述第二存储单元的识别信息;
根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统包括:
利用所述计算节点自带的存储单元管理工具,将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
4.一种存储扩容方法,用于存储设备,其特征在于,数据库系统包括计算节点和存储节点,所述存储节点与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述方法包括:
利用第二协议与所述存储设备通信,使得所述计算节点能够识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
所述计算节点能够将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统;
所述数据库系统包括Oracle Exadata数据库一体机;
所述存储设备包括存储服务器;
所述第一协议包括所述数据库系统的私有协议;所述第二协议包括基于TCP/IP的协议。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述利用第二协议与所述存储设备通信,使得所述计算节点能够识别出所述存储设备的第二存储单元包括:
利用所述第二协议向所述计算节点发送所述第二存储单元的识别信息,使得所述计算节点能够根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述第二存储单元包括所述存储设备将自身的至少一个物理存储单元映射为的逻辑存储单元。
7.一种存储扩容装置,用于数据库系统中的计算节点,其特征在于,所述数据库系统还包括存储节点,与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述装置包括:
识别模块,用于利用第二协议与所述存储设备通信,识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
模拟模块,用于将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统;
所述数据库系统包括Oracle Exadata数据库一体机;
所述存储设备包括存储服务器;
所述第一协议包括所述数据库系统的私有协议;所述第二协议包括基于TCP/IP的协议。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述识别模块包括:
接收单元,用于接收所述存储设备利用所述第二协议发送的所述第二存储单元的识别信息;
识别单元,用于根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
9.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述模拟模块包括:
模拟单元,用于利用所述计算节点自带的存储单元管理工具,将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统。
10.一种存储扩容装置,用于存储设备,其特征在于,数据库系统包括计算节点和存储节点,所述存储节点与所述计算节点连接;所述计算节点能够通过运行存储控制机制与所述存储节点通信,对所述存储节点的第一存储单元进行存储控制,所述与所述存储节点通信利用第一协议进行;所述计算节点还与存储设备连接,所述装置包括:
通信模块,用于利用第二协议与所述存储设备通信,使得所述计算节点能够识别出所述存储设备的第二存储单元,其中,所述第二协议与所述第一协议不同;
所述计算节点能够将识别出的所述第二存储单元模拟为所述计算节点通过运行所述存储控制机制能够识别的存储系统;
所述数据库系统包括Oracle Exadata数据库一体机;
所述存储设备包括存储服务器;
所述第一协议包括所述数据库系统的私有协议;所述第二协议包括基于TCP/IP的协议。
11.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,所述通信模块包括:
发送单元,用于利用所述第二协议向所述计算节点发送所述第二存储单元的识别信息,使得所述计算节点能够根据所述识别信息,识别出所述第二存储单元。
12.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,所述第二存储单元包括所述存储设备将自身的至少一个物理存储单元映射为的逻辑存储单元。
13.一种计算节点,其特征在于,包括如权利要求7至9中任一权利要求所述的存储扩容装置。
14.一种存储设备,其特征在于,包括如权利要求10至12中任一权利要求所述的存储扩容装置。
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