CN107168656A - 一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统及其实现方法，该基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统包括服务器，所述服务器内设置有MPIO驱动装置，所述服务器连接有至少两个SAN交换器，每个所述SAN交换器均同时连接至每一个存储设备，每一个所述存储设备中的UUID相同的LUN组成一个卷复本集，所述SAN交换器用于在所述MPIO驱动装置的驱动下同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据。上述系统及其实现方法能够提高系统可靠性与IO吞吐率，避免对网络性能和主机处理业务请求的影响。

Description

一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统及其实现方法
技术领域
本发明属于存储备份技术领域，特别是涉及一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统及其实现方法。
背景技术
一些企业对数据的完整性要求非常高，比如银行系统等金融行业，客户数据的丢失会导致严重的后果，如果将数据存放在单一的站点，有可能会因为站点故障导致数据损坏。其中，导致站点故障的因素很多，有一部分因素很难防范，比如地质灾难或战争，因此企业会将数据同时保存在多个(两个或以上)地理上分散的站点中。正常的业务流程能够访问主站点的数据，而备站点保存卷的镜像，当主站点故障时，备站点即时接管数据访问请求。站点间通过专用通信线路，实现数据同步机制，以保证站点间的数据一致。如图1所示，图1为双活站点的示意图，主机与两个站点都可以通信，主机端的volume 0对应双活站点中的LUN0，正常的业务流程中，主机只访问Site 0，而Site 0与Site 1之间通过特定的协议实现数据同步。
然而，站点间同步数据的远程复制方式，涉及跨较长通信距离的大量数据的传输，因此站点之间要建立专用的通信链接，如果使用与主机数据访问相同的网络，由于数据同步量大，可能导致网络性能下降，影响主机处理业务请求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统及其实现方法，能够提高系统可靠性与IO吞吐率，避免对网络性能和主机处理业务请求的影响。
本发明提供的一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统，包括服务器，所述服务器内设置有MPIO驱动装置，所述服务器连接有至少两个SAN交换器，每个所述SAN交换器均同时连接至每一个存储设备，每一个所述存储设备中的UUID相同的LUN组成一个卷复本集，所述SAN交换器用于在所述MPIO驱动装置的驱动下同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据。
优选的，在上述基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统中，所述MPIO驱动装置中还包括块计数维护单元，用于对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据。
优选的，在上述基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统中，所述MPIO驱动装置中还包括第一同步单元，用于当卷复本集处于同步状态时启动同步线程，逐个对比需同步的复本与主复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则触发相应块操作的同步请求。
优选的，在上述基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统中，所述MPIO驱动装置中还包括第二同步单元，用于当卷复本集处于同步状态时在应用层的IO请求下对比主复本与需同步的复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则将对应的块操作的同步请求发给同步线程。
本发明提供的一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，包括：
在服务器内设置MPIO驱动装置；
将所述服务器连接有至少两个SAN交换器，并将每个所述SAN交换器均同时连接至每一个存储设备，每一个所述存储设备中的UUID相同的LUN组成一个卷复本集；
在所述MPIO驱动装置的驱动下，利用所述SAN交换器同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据。
优选的，在上述基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法中，还包括：
对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据。
优选的，在上述基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法中，在对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据之后，还包括：
当卷复本集处于同步状态时启动同步线程，逐个对比需同步的复本与主复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则触发相应块操作的同步请求。
优选的，在上述基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法中，在对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据之后，还包括：
当卷复本集处于同步状态时，在应用层的IO请求下对比主复本与需同步的复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则将对应的块操作的同步请求发给同步线程。
优选的，在上述基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法中，在所述利用所述SAN交换器同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据之后，还包括：
向所述卷复本集中的主复本发送主机对所述卷复本集的读操作。
优选的，在上述基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法中，在所述利用所述SAN交换器同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据之后，还包括：
向所述卷复本集中的所有复本发送主机对所述卷复本集的写操作。
通过上述描述可知，本发明提供的上述基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统及其实现方法，由于该卷复本集系统包括服务器，所述服务器内设置有MPIO驱动装置，所述服务器连接有至少两个SAN交换器，每个所述SAN交换器均同时连接至每一个存储设备，每一个所述存储设备中的UUID相同的LUN组成一个卷复本集，所述SAN交换器用于在所述MPIO驱动装置的驱动下同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据，因此能够提高系统可靠性与IO吞吐率，避免对网络性能和主机处理业务请求的影响。
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为双活站点的示意图；
图2为本申请实施例提供的第一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统的示意图；
图3为本申请实施例提供的第一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法的示意图；
图4为卷复本集读操作的示意图；
图5为卷复本集写操作的示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想在于提供一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统及其实现方法，能够提高系统可靠性与IO吞吐率，避免对网络性能和主机处理业务请求的影响。
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。
本申请实施例提供的第一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统如图2所示，图2为本申请实施例提供的第一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统的示意图，该卷复本集包括服务器1，其中具有Volume 0(Volume就是卷，在应用服务器中就是一个逻辑磁盘)，所述服务器1内设置有MPIO(Multiple Path IO，多路径IO访问)驱动装置(未示出)，所述服务器1连接有至少两个SAN交换器2，这里是以设置两个SAN(Storage Area Network，存储域网络)交换器为例进行说明，实际并不限于两个，每个所述SAN交换器2均同时连接至每一个存储设备3，这里以三个存储设备为例进行说明，实际并不仅限于三个，每一个所述存储设备3中的UUID相同的LUN(Logic Unit Number，逻辑单元编号，通常指逻辑单元)组成一个卷复本集，也就是如图所示的Site0中的LUN0、Site1中的LUN0以及Site2中的LUN0共同组成了上述Volume 0的卷复本集，复本集对应于主机端的一个多路径卷，卷复本集中的成员分为主复本(primary)和备复本(secondary)，主备关系由MPIO驱动装置指定，一个卷复本集由一个主复本以及0或多个备复本组成，所述SAN交换器2用于在所述MPIO驱动装置的驱动下同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据。
需要强调的是，在这种系统中，取消双活类实现方案中站点之间的通信链路，取消站点间远程复制开销，减少双活站点的复杂的人工配置工作，并且可以实时扩充卷复本，而是利用SAN交换器直接向每个存储设备中同步传输数据，这样就利用现有的冗余线路高效传输数据，不会对网络性能和主机处理业务请求造成不利影响。
本申请实施例提供的上述基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统，由于包括服务器，所述服务器内设置有MPIO驱动装置，所述服务器连接有至少两个SAN交换器，每个所述SAN交换器均同时连接至每一个存储设备，每一个所述存储设备中的UUID相同的LUN组成一个卷复本集，所述SAN交换器用于在所述MPIO驱动装置的驱动下同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据，因此能够提高系统可靠性与IO吞吐率，避免对网络性能和主机处理业务请求的影响。
本申请实施例提供的第二种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统，是在上述第一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述MPIO驱动装置中还包括块计数维护单元，用于对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据。
具体的，在MPIO驱动程序中，为每一个复本维护一个块计数数组bc[MAX_BLOCK]，数组中的每一个元素为复本对应块的写计数，即如果对复本0的块0进行写，则对复本0的bc[0]做+1操作，这样就能够对每个块进行监控，比较其中的数值之后就能够得知是否需要同步。
本申请实施例提供的第三种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统，是在上述第二种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述MPIO驱动装置中还包括第一同步单元，用于当卷复本集处于同步状态时启动同步线程，逐个对比需同步的复本与主复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则触发相应块操作的同步请求。
复本的同步，是由MPIO驱动装置通过比较需同步复本与主复本的块计数数组，仅同步块计数不相等的块。在这种情况下，如果复本集处于同步状态(synchronizing)，MPIO驱动装置会启动一个同步线程，逐个比对需同步的复本与主复本的块计数数组中的元素，不相等则触发对应块操作的同步请求，这种方式的优点是实时性高。
本申请实施例提供的第四种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统，是在上述第二种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统的基础上，还包括如下技术特征：
所述MPIO驱动装置中还包括第二同步单元，用于当卷复本集处于同步状态时在应用层的IO请求下对比主复本与需同步的复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则将对应的块操作的同步请求发给同步线程。
这是随应用层IO的请求执行，如果复本集处于同步状态(synchronizing)，应用层的IO请求会触发MPIO驱动装置比对主复本与需同步复本的对应的块计数，不相等则提交对应块操作的同步请求给同步线程，这种方式属于“顺路捎带”，因此能够节省CPU与IO操作资源。
本申请实施例提供的第一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法如图3所示，图3为本申请实施例提供的第一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法的示意图，该方法包括如下步骤：
S1：在服务器内设置MPIO驱动装置；
S2：将所述服务器连接有至少两个SAN交换器，并将每个所述SAN交换器均同时连接至每一个存储设备，每一个所述存储设备中的UUID相同的LUN组成一个卷复本集；
复本集对应于主机端的一个多路径卷，卷复本集中的成员分为主复本(primary)和备复本(secondary)，主备关系由MPIO驱动装置指定，一个卷复本集由一个主复本以及0或多个备复本组成。
S3：在所述MPIO驱动装置的驱动下，利用所述SAN交换器同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据。
需要强调的是，取消双活类实现方案中站点之间的通信链路，取消站点间远程复制开销，能够减少双活站点的复杂的人工配置工作，并且可以实时扩充卷复本，而是利用SAN交换器直接向每个存储设备中同步传输数据，这样就利用现有的冗余线路高效传输数据，不会对网络性能和主机处理业务请求造成不利影响。
本申请实施例提供的第二种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，是在上述第一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法的基础上，还包括如下技术特征：
对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据。
具体的，在MPIO驱动程序中，为每一个复本维护一个块计数数组bc[MAX_BLOCK]，数组中的每一个元素为复本对应块的写计数，即如果对复本0的块0进行写，则对复本0的bc[0]做+1操作，这样就能够对每个块进行监控，比较其中的数值之后就能够得知是否需要同步。
本申请实施例提供的第三种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，是在上述第二种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法的基础上，还包括如下技术特征：
在对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据之后，还包括：
当卷复本集处于同步状态时启动同步线程，逐个对比需同步的复本与主复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则触发相应块操作的同步请求。
复本的同步，是由MPIO驱动装置通过比较需同步复本与主复本的块计数数组，仅同步块计数不相等的块。在这种情况下，如果复本集处于同步状态(synchronizing)，MPIO驱动装置会启动一个同步线程，逐个比对需同步的复本与主复本的块计数数组中的元素，不相等则触发对应块操作的同步请求，这种方式的优点是实时性高。
本申请实施例提供的第四种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，是在上述第二种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法的基础上，还包括如下技术特征：
在对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据之后，还包括：
当卷复本集处于同步状态时，在应用层的IO请求下对比主复本与需同步的复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则将对应的块操作的同步请求发给同步线程。
这是随应用层IO的请求执行，如果复本集处于同步状态(synchronizing)，应用层的IO请求会触发MPIO驱动装置比对主复本与需同步复本的对应的块计数，不相等则提交对应块操作的同步请求给同步线程，这种方式属于“顺路捎带”，因此能够节省CPU与IO操作资源。
本申请实施例提供的第五种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，是在上述第一种至第四种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
在所述利用所述SAN交换器同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据之后，还包括：
向所述卷复本集中的主复本发送主机对所述卷复本集的读操作。
具体的，参考图4，图4为卷复本集读操作的示意图，可见主机对卷复本集(多路径卷)的读操作，只会发给主复本(primary)，不会发给备复本(secondary)。
本申请实施例提供的第六种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，是在上述第一种至第四种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
在所述利用所述SAN交换器同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据之后，还包括：
向所述卷复本集中的所有复本发送主机对所述卷复本集的写操作。
具体的，参考图5，图5为卷复本集写操作的示意图，可见主机对卷复本集(多路径卷)的写操作，会发给所有的复本，并更新每个复本的块计数数组的对应元素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统，其特征在于，包括服务器，所述服务器内设置有MPIO驱动装置，所述服务器连接有至少两个SAN交换器，每个所述SAN交换器均同时连接至每一个存储设备，每一个所述存储设备中的UUID相同的LUN组成一个卷复本集，所述SAN交换器用于在所述MPIO驱动装置的驱动下同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据。
2.根据权利要求1所述的基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统，其特征在于，所述MPIO驱动装置中还包括块计数维护单元，用于对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据。
3.根据权利要求2所述的基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统，其特征在于，所述MPIO驱动装置中还包括第一同步单元，用于当卷复本集处于同步状态时启动同步线程，逐个对比需同步的复本与主复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则触发相应块操作的同步请求。
4.根据权利要求2所述的基于多路径磁盘驱动的卷复本集系统，其特征在于，所述MPIO驱动装置中还包括第二同步单元，用于当卷复本集处于同步状态时在应用层的IO请求下对比主复本与需同步的复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则将对应的块操作的同步请求发给同步线程。
5.一种基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，其特征在于，包括：
在服务器内设置MPIO驱动装置；
将所述服务器连接有至少两个SAN交换器，并将每个所述SAN交换器均同时连接至每一个存储设备，每一个所述存储设备中的UUID相同的LUN组成一个卷复本集；
在所述MPIO驱动装置的驱动下，利用所述SAN交换器同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据。
6.根据权利要求5所述的基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，其特征在于，还包括：
对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据。
7.根据权利要求6所述的基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，其特征在于，在对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据之后，还包括：
当卷复本集处于同步状态时启动同步线程，逐个对比需同步的复本与主复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则触发相应块操作的同步请求。
8.根据权利要求6所述的基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，其特征在于，在对复本的每一个块的写操作进行计数并为同步数据提供依据之后，还包括：
当卷复本集处于同步状态时，在应用层的IO请求下对比主复本与需同步的复本中的所述块计数维护单元中的计数，如果计数不相等则将对应的块操作的同步请求发给同步线程。
9.根据权利要求5-8任一项所述的基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，其特征在于，在所述利用所述SAN交换器同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据之后，还包括：
向所述卷复本集中的主复本发送主机对所述卷复本集的读操作。
10.根据权利要求5-8任一项所述的基于多路径磁盘驱动的卷复本集的实现方法，其特征在于，在所述利用所述SAN交换器同时向所述卷复本集中的所有LUN同步数据之后，还包括：
向所述卷复本集中的所有复本发送主机对所述卷复本集的写操作。
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