CN107273169A - 一种存储控制器集群的软件在线升级方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种存储控制器集群的软件在线升级方法及系统，包括接收用户发送的软件包，软件包包括软件主程序和能够在运行时进行卸载和装载的控制状态机CSM；将软件包分别发送至存储控制器集群中的各个存储控制器节点；对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级；控制事件管理器基于分布式一致性算法将CSM更新事件发送至各个进行完软件主程序升级后的存储控制器节点，以便各个存储控制器节点对CSM更新。本发明提高了存储设备的性能和稳定性。

Description

一种存储控制器集群的软件在线升级方法及系统

技术领域

本发明涉及软件升级技术领域，特别是涉及一种存储控制器集群的软件在线升级方法及系统。

背景技术

在云计算时代，海量数据的爆发式增长对存储技术的性能提出了更高的要求。为了提高存储设备的性能和稳定性，目前一个存储设备普遍采用多个存储控制器组成控制器集群来管理后端磁盘和下发I/O请求。控制器集群中的存储控制器两两一组实现互为冗余，当某个存储控制器发生故障时，与其互为冗余的存储控制器会接替它的工作，保证I/O不中断。因此，多个存储控制器需要在运行的全过程中保持状态(配置文件)一致，以便能够随时互相接替。

另外，出于存储控制器功能扩展及缺陷修复等目的，会需要对存储控制器软件进行升级。为了保证存储控制器的状态一致性，现有技术中在升级前往往需要先关闭存储控制器软件，停止存储控制器的业务处理及I/O请求处理，在存储控制器软件更新之后再启动存储控制器软件以继续业务处理，这个过程也称为离线升级，但该种升级方式会导致存储设备在升级过程中不可用，降低了存储设备的性能和稳定性。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种存储控制器集群的软件在线升级方法及系统，在不中断I/O请求处理、不停止业务的前提下对存储控制器的软件进行自动升级，在升级过程中仍然始终保证所有存储控制器的状态一致、所有I/O正常处理(只有在CSM更新时会有短暂停顿或延迟，几乎可以忽略)，提高了存储设备的性能和稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种存储控制器集群的软件在线升级方法，包括：

步骤S11：接收用户发送的软件包，所述软件包包括软件主程序和能够在运行时进行卸载和装载的控制状态机CSM；

步骤S12：将所述软件包分别发送至存储控制器集群中的各个存储控制器节点；

步骤S13：对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级；

步骤S14：控制事件管理器基于分布式一致性算法将CSM更新事件发送至各个进行完软件主程序升级后的存储控制器节点，以便各个所述存储控制器节点对CSM更新。

优选地，步骤S11与步骤S12之间，该方法还包括：

判断所述软件包是否无误，如果是，进入步骤S12。

优选地，步骤S13的过程具体为：

依次对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再依次对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级。

优选地，所述分布式一致性算法为PAXOS分布式一致性算法。

优选地，步骤S14中，所述各个所述存储控制器节点对CSM更新的过程具体为：

各个所述存储控制器节点在接收到所述CSM更新事件后静默；

卸载旧版本的CSM，装载所述软件包中的新版本的CSM；

取消各节点的静默，继续处理事件和I/O。

优选地，所述CSM为以动态链接库实现的CSM。

优选地，该方法还包括：

当轮到配置节点进行软件升级时，根据预设策略确定新的配置节点；

当原来的所述配置节点完成软件升级后，重新作为新的配置节点。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种存储控制器集群的软件在线升级系统，包括：

接收单元，用于接收用户发送的软件包，所述软件包包括软件主程序和能够在运行时进行卸载和装载的控制状态机CSM；

分发单元，用于将所述软件包分别发送至存储控制器集群中的各个存储控制器节点；

软件主程序升级单元，用于对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级；

CSM升级单元，用于控制事件管理器基于分布式一致性算法将CSM更新事件发送至各个进行完软件主程序升级后的存储控制器节点，以便各个所述存储控制器节点对CSM更新。

优选地，该系统还包括：

判断单元，用于判断所述软件包是否无误，如果是，则触发所述分发单元。

优选地，所述软件主程序升级单元具体用于：

依次对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再依次对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级。

本发明提供了一种存储控制器集群的软件在线升级方法，本申请将存储控制器软件按照功能分成软件主程序和CSM，本申请先对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级，确保每一对互为冗余的存储控制器中始终有一个软件主程序在正常进行业务处理及I/O请求处理；然后再控制事件管理器基于分布式一致性算法将CSM更新事件发送至各个进行完软件主程序升级后的存储控制器节点，以便各个所述存储控制器节点对CSM更新，保证了CSM更新的一致性，进而保证了升级过程中所有存储控制器的状态一致。

可见，本申请在不中断I/O请求处理、不停止业务的前提下对存储控制器的软件进行自动升级，在升级过程中仍然始终保证所有存储控制器的状态一致、所有I/O正常处理(只有在CSM更新时会有短暂停顿或延迟，几乎可以忽略)，提高了存储设备的性能和稳定性。

本发明提供的一种存储控制器集群的软件在线升级系统具有如上有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种存储控制器集群的软件在线升级方法的结构示意图；

图2为本发明提供的一种存储控制器集群的软件在线升级系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种存储控制器集群的软件在线升级方法及系统，在不中断I/O请求处理、不停止业务的前提下对存储控制器的软件进行自动升级，在升级过程中仍然始终保证所有存储控制器的状态一致、所有I/O正常处理(只有在CSM更新时会有短暂停顿或延迟，几乎可以忽略)，提高了存储设备的性能和稳定性。

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。

请参照图1，图1为本发明提供的一种存储控制器集群的软件在线升级方法的结构示意图，该方法包括：

步骤S11：接收用户发送的软件包，软件包包括软件主程序和能够在运行时进行卸载和装载的控制状态机CSM；

具体地，本申请将存储控制器软件按功能分为软件主程序和用于管理存储控制器节点的状态的CSM(Control State Machine，控制状态机)。另外，存储控制器集群中通常都包括配置节点，本申请中由配置节点接收用户发送的拷贝的最新版本的软件包，软件包包括最新版本的软件主程序和能够在运行时进行卸载和装载的CSM。

步骤S12：将软件包分别发送至存储控制器集群中的各个存储控制器节点；

步骤S13：对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级；

为了保证在对存储控制器进行软件主程序升级时不中断I/O请求及业务处理，本申请中不是对每一对互为冗余的存储控制器中同时进行软件主程序升级，而是对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级，确保每一对互为冗余的存储控制器中始终有一个软件主程序在正常进行业务处理及I/O请求处理。

具体地，每一对互为冗余的存储控制器中，被选中的存储控制器节点退出存储控制器集群，停止I/O处理(会自动由另一与其互为冗余的存储控制器节点承担)，退出I/O处理进程，替换软件主程序并重新启动I/O处理进程，运行新版本的软件主程序，这个过程中仍使用旧版本的CSM。

步骤S14：控制事件管理器基于分布式一致性算法将CSM更新事件发送至各个进行完软件主程序升级后的存储控制器节点，以便各个存储控制器节点对CSM更新。

考虑到在实际应用中，事件管理器向各个存储控制器节点发送CSM更新事件时会受到网络等因素的影响，可能会出现各个存储控制器节点收到CSM更新事件的时间不一致，进而导致CSM更新时间不一致，最终可能会导致所有存储控制器的状态的不一致的情况。

因此，本申请中，待所有存储控制器节点的软件主程序均升级完成后，配置节点会发送CSM更新事件至事件管理器，由事件管理器基于分布式一致性算法将CSM更新事件发送至各个存储控制器节点。

分布式一致性算法保证了CSM替换(包括卸载旧版本、装载新版本)动作的一致性，进而保证了升级过程中所有存储控制器的状态一致。另外，CSM更新的时间只有几秒钟，与现有技术中的离线升级比起来几乎可以忽略不计。

综上，本申请中的升级操作以事件驱动，利用分布式一致性算法保证各存储控制器的事件一致性，以事件机制来驱动CSM在各存储控制器上的同步替换，从而实现在运行时更新软件，且不破坏各控制器的一致性。

本发明提供了一种存储控制器集群的软件在线升级方法，本申请将存储控制器软件按照功能分成软件主程序和CSM，本申请先对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级，确保每一对互为冗余的存储控制器中始终有一个软件主程序在正常进行业务处理及I/O请求处理；然后再控制事件管理器基于分布式一致性算法将CSM更新事件发送至各个进行完软件主程序升级后的存储控制器节点，以便各个存储控制器节点对CSM更新，保证了CSM更新的一致性，进而保证了升级过程中所有存储控制器的状态一致。

可见，本申请在不中断I/O请求处理、不停止业务的前提下对存储控制器的软件进行自动升级，在升级过程中仍然始终保证所有存储控制器的状态一致、所有I/O正常处理(只有在CSM更新时会有短暂停顿或延迟，几乎可以忽略)，提高了存储设备的性能和稳定性。

作为一种优选地实施例，步骤S11与步骤S12之间，该方法还包括：

判断软件包是否无误，如果是，进入步骤S12。

为了保证后续软件升级的顺利进行，本申请在将软件包分发至各存储控制器之前，还会检查软件包是否可以使用，只有在可以使用时才将软件包分发至各存储控制器。

作为一种优选地实施例，步骤S13的过程具体为：

依次对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再依次对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级。

具体地，在对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级时，可以依次对这些存储控制器进行软件主程序升级，这样可以有效避免在同时升级出现故障时，存数设备崩溃的情况的发生，在某个存储控制器升级失败时只单独对其进行修复或者其他处理，保证了升级过程的稳定性。

作为一种优选地实施例，分布式一致性算法为PAXOS分布式一致性算法。

具体地，PAXOS分布式一致性算法使得CSM更新事件的发送和执行采用了二次提交的方式实现，可以保证CSM替换(包括卸载旧版本、装载新版本)动作的一致性，进而保证了升级过程中所有存储控制器的状态一致。

另外，PAXOS算法保证事件处理的一致性，成功则全成功，存在错误则全部回滚，也即CSM升级不成功时，则控制各个存储控制器节点的主程序也变为原来的旧版本，从而始终保证所有存储控制器节点要么全部升级成功，要么全部不升级。

当然，这里的分布式一致性算法还可以为其他分布式一致性算法，本申请在此不做特别的限定，根据实际情况来定。

作为一种优选地实施例，步骤S14中，各个存储控制器节点对CSM更新的过程具体为：

各个存储控制器节点在接收到CSM更新事件后静默；

卸载旧版本的CSM，装载软件包中的新版本的CSM；

取消各节点的静默，继续处理事件和I/O。

具体地，各个存储控制器节点在接收到CSM更新事件后，对事件的处理和发送进行静默，暂停处理I/O。然后，各个存储控制器节点卸载旧版本的CSM，装载软件包中的新版本的CSM，然后取消各节点的静默，继续处理事件和I/O，升级完成。这个过程中，静默的时间非常短，只有几秒钟，与现有技术中的离线升级比起来几乎可以忽略不计。

作为一种优选地实施例，CSM为以动态链接库实现的CSM。

具体地，CSM软件以动态链接库的方式实现，可以在运行时进行装载和卸载。

作为一种优选地实施例，该方法还包括：

当轮到配置节点进行软件升级时，根据预设策略确定新的配置节点；

当原来的配置节点完成软件升级后，重新作为新的配置节点。

考虑到配置节点也要进行升级，在配置节点升级时，该控制器集群中会根据预设策略确定新的配置节点来暂时执行原来的配置节点的工作，当原来的配置节点按照本申请中的方法完成软件升级后，重新作为新的配置节点。

请参照图2，图2为本发明提供的一种存储控制器集群的软件在线升级系统的结构示意图，该系统包括：

接收单元1，用于接收用户发送的软件包，软件包包括软件主程序和能够在运行时进行卸载和装载的控制状态机CSM；

分发单元2，用于将软件包分别发送至存储控制器集群中的各个存储控制器节点；

软件主程序升级单元3，用于对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级；

CSM升级单元4，用于控制事件管理器基于分布式一致性算法将CSM更新事件发送至各个进行完软件主程序升级后的存储控制器节点，以便各个存储控制器节点对CSM更新。

作为一种优选地实施例，该系统还包括：

判断单元，用于判断软件包是否无误，如果是，则触发分发单元。

作为一种优选地实施例，软件主程序升级单元3具体用于：

依次对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再依次对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级。

对于本发明提供的存储控制器集群的软件在线升级系统的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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，在其他实施例中实现。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)

1.一种存储控制器集群的软件在线升级方法，其特征在于，包括：

步骤S11：接收用户发送的软件包，所述软件包包括软件主程序和能够在运行时进行卸载和装载的控制状态机CSM；

步骤S12：将所述软件包分别发送至存储控制器集群中的各个存储控制器节点；

步骤S13：对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级；

步骤S14：控制事件管理器基于分布式一致性算法将CSM更新事件发送至各个进行完软件主程序升级后的存储控制器节点，以便各个所述存储控制器节点对CSM更新。

2.如权利要求1所述的软件在线升级方法，其特征在于，步骤S11与步骤S12之间，该方法还包括：

判断所述软件包是否无误，如果是，进入步骤S12。

3.如权利要求2所述的软件在线升级方法，其特征在于，步骤S13的过程具体为：

依次对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再依次对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级。

4.如权利要求2所述的软件在线升级方法，其特征在于，所述分布式一致性算法为PAXOS分布式一致性算法。

5.如权利要求4所述的软件在线升级方法，其特征在于，步骤S14中，所述各个所述存储控制器节点对CSM更新的过程具体为：

各个所述存储控制器节点在接收到所述CSM更新事件后静默；

卸载旧版本的CSM，装载所述软件包中的新版本的CSM；

取消各节点的静默，继续处理事件和I/O。

6.如权利要求1-5任一项所述的软件在线升级方法，其特征在于，所述CSM为以动态链接库实现的CSM。

7.如权利要求6所述的软件在线升级方法，其特征在于，该方法还包括：

当轮到配置节点进行软件升级时，根据预设策略确定新的配置节点；

当原来的所述配置节点完成软件升级后，重新作为新的配置节点。

8.一种存储控制器集群的软件在线升级系统，其特征在于，包括：

接收单元，用于接收用户发送的软件包，所述软件包包括软件主程序和能够在运行时进行卸载和装载的控制状态机CSM；

分发单元，用于将所述软件包分别发送至存储控制器集群中的各个存储控制器节点；

软件主程序升级单元，用于对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级；

CSM升级单元，用于控制事件管理器基于分布式一致性算法将CSM更新事件发送至各个进行完软件主程序升级后的存储控制器节点，以便各个所述存储控制器节点对CSM更新。

9.如权利要求8所述的软件在线升级系统，其特征在于，该系统还包括：

判断单元，用于判断所述软件包是否无误，如果是，则触发所述分发单元。

10.如权利要求9所述的软件在线升级系统，其特征在于，所述软件主程序升级单元具体用于：

依次对每一对互为冗余的存储控制器中的其中一个存储控制器进行软件主程序升级，在每一对互为冗余的存储控制器中都有一个存储控制器完成软件主程序升级后，再依次对每一对互为冗余的存储控制器中的另一个存储控制器进行软件主程序升级。