CN105426118A - 一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法，该方法包括：当数据链路发生故障后，第一控制器通过串口向第二控制器发送通信包数据；第二控制器接收通信包数据，对通信包数据进行解析得到通信包数据的包信息；第二控制器通过包信息检测第一控制器和第二控制器之间的心跳链路是否正常；若否，向第一控制器发送表明心跳链路失效的第一响应信息；第一控制器接收第一响应信息，依据第一响应信息确定第一控制器和第二控制器之间发生脑裂现象；第一控制器接管第二控制器的资源和服务。该方法实现保持数据一致性，提高磁盘阵列业务连续性、数据安全性和数据一致性。

Description

一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法
技术领域
本发明涉及计算机存储技术领域，特别是涉及一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法。
背景技术
目前，存储区域网络(StorageAreaNetworkandSANProtocols，简写SAN，即存储区域网络及其协议)是一种高速网络或子网络，提供在计算机与存储系统之间的数据传输。存储设备是指一台或多台用以存储计算机数据的磁盘设备，通常指磁盘阵列。
现有的磁盘阵列通常包括两个或多个控制器，俗称双控或多控。双控系统即含有两个控制器，磁盘阵列作为储存数据的设备，其数据安全性和完整性是必须得到保障的。因此，现有的磁盘阵列在高可用性上都做了大量的工作，以此来保障业务的连续性和数据的安全性。
在双控或多控磁盘阵列中，通常都会在控制器之间有数据链路和心跳链路，数据链路和心跳链路可以独立，也可以共用。磁盘阵列来说，如果心跳链路发生故障导致脑裂，双控系统中的两个控制器都接管所有的资源和业务，导致数据不一致，降低磁盘阵列业务连续性、数据安全性和数据一致性。
发明内容
本发明的目的是提供一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法，以实现保持数据一致性，提高磁盘阵列业务连续性、数据安全性和数据一致性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法，该方法包括：
当数据链路发生故障后，第一控制器通过串口向第二控制器发送通信包数据；
所述第二控制器接收所述通信包数据，对所述通信包数据进行解析得到所述通信包数据的包信息；
所述第二控制器通过所述包信息检测所述第一控制器和所述第二控制器之间的心跳链路是否正常；若否，向所述第一控制器发送表明心跳链路失效的第一响应信息；
所述第一控制器接收所述第一响应信息，依据所述第一响应信息确定所述第一控制器和所述第二控制器之间发生脑裂现象；
所述第一控制器接管所述第二控制器的资源和服务。
优选的，所述第一控制器接管所述第二控制器的资源和服务之后，包括：所述第一控制器硬复位所述第二控制器。
优选的，若所述第二控制器通过所述包信息检测所述第一控制器和所述第二控制器之间的心跳链路为正常，所述第二控制器向所述第一控制器发送表明心跳链路正常的第二响应信息。
优选的，所述第二控制器向所述第一控制器发送表明心跳链路正常的第二响应信息之后，所述第一控制器接收所述第二响应信息，确定所述第一控制器和所述第二控制器之间心跳链路正常，不做任何处理。
优选的，若所述第一控制器在预设时间内没有接收到所述第二控制器的响应信息，所述第一控制器确定所述第一控制器和所述第二控制器之间未发生脑裂现象，确定第二控制器发生宕机故障。
优选的，所述第一控制器确定第二控制器发生宕机故障之后，所述第一控制器接管所述第二控制器的资源和服务。
优选的，所述通信包的格式包括包头、具体包信息和结束符。
优选的，所述第一控制器通过串口向第二控制器发送通信包数据之前，还包括：
利用第一控制器和第二控制器之间的串口建立串口通信协议，用于在第一控制器和第二控制器之间进行通信，形成通信通道。
本发明所提供的一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法，当数据链路发生故障后，第一控制器通过串口向第二控制器发送通信包数据；第二控制器接收通信包数据，对通信包数据进行解析得到通信包数据的包信息；第二控制器通过包信息检测第一控制器和第二控制器之间的心跳链路是否正常；若否，向第一控制器发送表明心跳链路失效的第一响应信息；第一控制器接收第一响应信息，依据第一响应信息确定第一控制器和第二控制器之间发生脑裂现象；第一控制器接管第二控制器的资源和服务。
可见，该方法在数据链路和心跳链路共用的双控系统中，当数据链路发生故障后，可通过控制器的串口来建立新的通信通道，将通信通道作为新的心跳链路通道，利用串口来检测是否是发生脑裂，即在现有的心跳链路的基础上，增加了一条串口形式的心跳链路通道，增加了串口心跳链路通道作为备份，在利用串口通道确定第一控制器和第二控制器之间发生脑裂现象后，由第一控制器接管第二控制器的资源和服务，这样避免了双控系统中两个控制器都接管所有的资源和服务而导致数据不一致问题，实现保持数据一致性，提高磁盘阵列业务连续性、数据安全性和数据一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法，以实现保持数据一致性，提高磁盘阵列业务连续性、数据安全性和数据一致性。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法的流程图，该方法包括：
S11：当数据链路发生故障后，第一控制器通过串口向第二控制器发送通信包数据；
其中，通信包的格式包括包头、具体包信息和结束符。
其中，第一控制器通过串口向第二控制器发送通信包数据之前，利用第一控制器和第二控制器之间的串口建立串口通信协议，用于在第一控制器和第二控制器之间进行通信。
S12：第二控制器接收通信包数据，对通信包数据进行解析得到通信包数据的包信息；
S13：第二控制器通过包信息检测第一控制器和第二控制器之间的心跳链路是否正常；若否，向第一控制器发送表明心跳链路失效的第一响应信息；
其中，若第二控制器通过包信息检测第一控制器和第二控制器之间的心跳链路为正常，第二控制器向第一控制器发送表明心跳链路正常的第二响应信息。第二控制器向第一控制器发送表明心跳链路正常的第二响应信息之后，第一控制器接收第二响应信息，确定第一控制器和第二控制器之间心跳链路正常，不做任何处理。
其中，若第一控制器在预设时间内没有接收到第二控制器的响应信息，第一控制器确定第一控制器和第二控制器之间未发生脑裂现象，确定第二控制器发生宕机故障。第一控制器确定第二控制器发生宕机故障之后，第一控制器接管第二控制器的资源和服务。
S14：第一控制器接收第一响应信息，依据第一响应信息确定第一控制器和第二控制器之间发生脑裂现象；
S15：第一控制器接管第二控制器的资源和服务。
其中，第一控制器接管第二控制器的资源和服务之后，第一控制器硬复位第二控制器。
以上方法，在数据链路和心跳链路共用的双控系统中，当数据链路发生故障后，可通过控制器的串口来建立新的通信通道，将通信通道作为新的心跳链路通道，利用串口来检测是否是发生脑裂，即在现有的心跳链路的基础上，增加了一条串口形式的心跳链路通道，增加了串口心跳链路通道作为备份，在利用串口通道确定第一控制器和第二控制器之间发生脑裂现象后，由第一控制器接管第二控制器的资源和服务，这样避免了双控系统中两个控制器都接管所有的资源和服务而导致数据不一致问题，实现保持数据一致性，提高磁盘阵列业务连续性、数据安全性和数据一致性。
现有的磁盘阵列，特别是双控或多控，其模式主要包括Active-Active、Active-Passive、ALUA，不管是哪种模式，在发生心跳链路故障后，均会发生脑裂，而导致整个磁盘阵列进入一种异常状态，严重影响到数据安全性和数据一致性。本发明在原心跳链路的基础上，增加了串口心跳链路通道作为备份，提高了磁盘阵列的高可用性，以及数据安全性。
具体的，本发明提供的一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法，用于数据链路和心跳链路共用的磁盘阵列中，磁盘阵列即为双控系统，包括两个控制器。具体的，该方法包括实现一种定制化的串口通信协议，用于在控制器之间进行通信；包括收包解析模块，用于接收和解析包信息；包括包处理模块，用于根据解析的包信息对系统做相应处理；包括发送模块，用于发送包信息；包括一定时器，用于定时检测串口链路状态；包括一全局锁机制，用于处理并发发送串口信息问题；包括故障诊断处理模块，用于在数据链路和心跳链路失效后，对故障进行诊断和处理。
详细的，该方法需要设置的功能模块包括：
(1)定制化的串口通信协议：定制化一种简单的串口通信协议，用于在两个控制器之间进行通信，以及作为组成通信包和解析通信包的依据。通信包格式定义为三部分，包头+具体包信息+结束符，举例如下：
“|------------|------------------|------------|”
包头包信息结束符
需要定义常用的通信包数据，具体通信包数据的信息举例如下：
MSG_HELLO：询问对端控制器是否存在，类似于PING；
MSG_IM_HERE：响应MSG_HELLO，用于说明存在；
MSG_IS_LINK_OK：询问对端控制器数据链路和心跳链路是否正常；
MSG_LINK_ALIVE：响应MSG_ARE_U_OK，用于说明链路正常；
MSG_LINK_DEAD：响应MSG_ARE_U_OK，用于说明链路失效；
MSG_WHAT_U_STAT：询问对端控制器处于什么状态；
MSG_STAT_ACTIVE/MSG_STAT_PASSIVE：
响应MSG_WHAT_U_STAT，用于说明控制器状态。
(2)设置发送模块：发送模块用于串口信息通信包的组成和发送。将包文信息组装成自定义串口协议规定的通信包格式，并发送到对端控制器。该发送模块实现了一个全局锁机制，用于处理多个进程调用发送模块时发生的并发调用问题。
(3)设置收包解析模块：包解析模块用于接收和解析串口信息通信包。从串口设备上读取接收到的包信息，并按照自定义串口协议规定的通信包格式，解析出具体的包文信息，发送给逻辑处理模块进行处理。
(4)设置包处理模块：包处理模块用于根据解析的通信包对系统做相应的处理。根据包文信息，做具体的处理应对。即比如当接收到的包文信息为MSG_HELLO时，响应对端控制器，发送MSG_IM_HERE表明本端控制器是存在。
(5)故障诊断处理模块：用于在数据链路和心跳链路失效后，对故障进行诊断和处理。即当双控存储系统，检测到数据链路和心跳链路失效后，调用故障诊断处理模块，来判断是发生脑裂或是控制器宕机等故障，以此来做处理。
具体的，该方法的具体实施流程为：
步骤1：当检测到数据链路和心跳链路失效后，调用故障诊断处理模块，此时，故障诊断处理模块通过调用控制器A的串口发送模块，发送信息MSG_IS_LINK_OK来确认控制器A和控制器B之间的数据链路和心跳链路是否正常；这里的控制器A为上述第一控制器，控制器B为上述第二控制器。
步骤2：控制器B的收包解析模块，接收并解析出包信息为MSG_IS_LINK_OK，则调用包处理模块，包处理模块处理MSG_IS_LINK_OK包信息，并检测数据链路和心跳链路是否正常，并调用发送模块，发送响应信息包给控制器A；
步骤3：如果控制器A收包解析模块解析包信息后，发现收到响应为MSG_LINK_ALIVE，则表示链路正常，无需做处理；
步骤4：如果控制器A收包解析模块解析包信息后，发现收到响应为MSG_LINK_DEAD，则表示链路失效，进入步骤6；
步骤5：如果控制器A在超时时间内没有接收到控制器B的响应包信息，则表明不是发生脑裂，而是控制器宕机等故障，此时，控制器A应正常接管控制器B的资源和服务；
步骤6：控制器A接收到MSG_LINK_DEAD，则表明控制器A和控制器B之间发生了脑裂现象。此时，以控制器A为基准，接管控制器B的资源和服务，且硬复位控制器B。这样避免了控制器A和控制器B都接管所有的资源和服务，而导致数据不一致问题
与现有技术相比，该方法在原有心跳链路基础上，增加了一种更可靠、更合理的双控系统串口备份心跳通道的方法，能保持数据业务的连贯性，以及提高系统高可用性和数据一致性。该方法适用于双控或多控磁盘阵列，心跳链路和数据链路共用。通过在心跳链路和数据链路失效后，利用串口通道作为备份心跳，来判断是否是脑裂或是控制器故障。极大提高了磁盘阵列业务连续性、数据安全性和一致性，提高了系统高可用性。
综上，本发明所提供的一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法，当数据链路发生故障后，第一控制器通过串口向第二控制器发送通信包数据；第二控制器接收通信包数据，对通信包数据进行解析得到通信包数据的包信息；第二控制器通过包信息检测第一控制器和第二控制器之间的心跳链路是否正常；若否，向第一控制器发送表明心跳链路失效的第一响应信息；第一控制器接收第一响应信息，依据第一响应信息确定第一控制器和第二控制器之间发生脑裂现象；第一控制器接管第二控制器的资源和服务。
可见，该方法在数据链路和心跳链路共用的双控系统中，当数据链路发生故障后，可通过控制器的串口来建立新的通信通道，将通信通道作为新的心跳链路通道，利用串口来检测是否是发生脑裂，即在现有的心跳链路的基础上，增加了一条串口形式的心跳链路通道，增加了串口心跳链路通道作为备份，在利用串口通道确定第一控制器和第二控制器之间发生脑裂现象后，由第一控制器接管第二控制器的资源和服务，这样避免了双控系统中两个控制器都接管所有的资源和服务而导致数据不一致问题，实现保持数据一致性，提高磁盘阵列业务连续性、数据安全性和数据一致性。
以上对本发明所提供的一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双控系统中利用串口备份心跳通道的方法，其特征在于，包括：
当数据链路发生故障后，第一控制器通过串口向第二控制器发送通信包数据；
所述第二控制器接收所述通信包数据，对所述通信包数据进行解析得到所述通信包数据的包信息；
所述第二控制器通过所述包信息检测所述第一控制器和所述第二控制器之间的心跳链路是否正常；若否，向所述第一控制器发送表明心跳链路失效的第一响应信息；
所述第一控制器接收所述第一响应信息，依据所述第一响应信息确定所述第一控制器和所述第二控制器之间发生脑裂现象；
所述第一控制器接管所述第二控制器的资源和服务。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一控制器接管所述第二控制器的资源和服务之后，包括：所述第一控制器硬复位所述第二控制器。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述第二控制器通过所述包信息检测所述第一控制器和所述第二控制器之间的心跳链路为正常，所述第二控制器向所述第一控制器发送表明心跳链路正常的第二响应信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二控制器向所述第一控制器发送表明心跳链路正常的第二响应信息之后，所述第一控制器接收所述第二响应信息，确定所述第一控制器和所述第二控制器之间心跳链路正常，不做任何处理。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述第一控制器在预设时间内没有接收到所述第二控制器的响应信息，所述第一控制器确定所述第一控制器和所述第二控制器之间未发生脑裂现象，确定第二控制器发生宕机故障。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一控制器确定第二控制器发生宕机故障之后，所述第一控制器接管所述第二控制器的资源和服务。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信包的格式包括包头、具体包信息和结束符。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述第一控制器通过串口向第二控制器发送通信包数据之前，还包括：
利用第一控制器和第二控制器之间的串口建立串口通信协议，用于在第一控制器和第二控制器之间进行通信，形成通信通道。
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