CN107861691A - 一种多控存储系统的负载均衡方法和装置 - Google Patents

一种多控存储系统的负载均衡方法和装置 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种多控存储系统的负载均衡方法和装置。采用背板封装出多个端口连接各个控制器，使各个控制器可以通过背板内部的线路实现快捷的信息传输，每个控制器都可以实时获取其他各个控制器的状态。为各个逻辑卷指定归属控制器并使用背板的内部信息传输通道在各个控制器间同步归属信息。当其中一个控制器接收到用户端对某一逻辑卷的数据读写请求时，通过归属信息确定这个逻辑卷的归属控制器，并将本次业务交给对应的归属控制器。从而可以利用多个控制器高效地执行数据存取。

Description

一种多控存储系统的负载均衡方法和装置
技术领域
本公开涉及数据存储领域，特别是涉及一种多控存储系统的负载均衡方法和装置。
背景技术
数据，已经成为所有企业、个人最重要的资产。围绕着数据的存储，诞生了各式各样的存储技术。为了提高存储性能，保障数据安全，增大存储容量，兼顾存储成本，人们设计了多种类型的存储系统。
其中，双控制器存储系统的其中一种工作模式为active-active模式：存储系统中的两个或多个控制器同时对外提供业务，各个控制器共享部分资源，互为主备，一个控制器出现故障后，将其上的业务切换到其他控制器上。以保证系统的高可用性，保证业务的连续性。
但是这种方法存在一定的局限性：向存储系统进行数据读/写时，通常优先使用主控制器，无法利用各个控制器均衡地，高效率地执行数据存取。
发明内容
为解决上述技术问题，本公开提供了一种多控存储系统的负载均衡方法，装置和系统，技术方案如下：
一种多控存储系统的负载均衡方法，所述多控存储系统包括多个控制器，所述多个控制器对应连接同一背板的多个端口，所述背板内部为多个控制器提供传输通路，所述负载均衡方法包括：
目标控制器接收用户端针对目标逻辑卷发出的数据读/写请求；
目标控制器查询归属信息，在所述多个控制器中确定目标逻辑卷的归属控制器；
若所述目标逻辑卷的归属控制器为目标控制器，则所述目标控制器根据读/写请求执行数据存取；
若所述目标逻辑卷的归属控制器不为目标控制器，则所述目标控制器通过所述背板的内部传输通道将读/写请求传输给所述归属控制器，以使所述归属控制器根据读/写请求执行数据存取。
一种基于多控存储系统的归属信息设定方法，所述方法包括：
目标控制器接收用户端发送的设定命令；
判断所述设定命令是否携带同步标识，若携带同步标识，则通过所述背板内部的传输通道，将所述设定命令同步到所述多控存储系统的其他各控制器；
各控制器判断所述设定命令是否为归属信息设定命令，若是归属信息设定命令，执行所述命令向各控制器内核驱动注册逻辑卷归属信息。
一种多控存储系统的控制器，所述多控存储系统包括多个控制器，所述多个控制器对应连接同一背板的多个端口，所述背板内部为多个控制器提供传输通路，所述控制器包括：
请求接收模块：用于接收用户端针对目标逻辑卷发出的数据读/写请求；
归属查询模块：用于查询归属信息，在所述多个控制器中确定目标逻辑卷的归属控制器；
数据存取模块：用于若所述目标逻辑卷的归属控制器为自身时，所述控制器根据读/写请求执行数据存取；若所述目标逻辑卷的归属控制器不为自身时，所述控制器通过所述背板的内部传输通道将读/写请求传输给所述归属控制器，以使所述归属控制器根据读/写请求执行数据存取。
一种多控存储系统的归属信息设定装置，所述多控存储系统包括多个控制器，所述多个控制器对应连接同一背板的多个端口，所述背板内部为多个控制器提供传输通路，所述归属信息设定装置包括：
命令接收模块：用于令目标控制器接收用户端发送的设定命令；
命令判断模块：用于令目标控制器判断所述设定命令是否携带同步标识，若携带同步标识，则通过所述背板内部的传输通道，将所述设定命令同步到所述多控存储系统的其他各控制器；
命令执行模块：用于令各控制器判断所述设定命令是否为归属信息设定命令，若是归属信息设定命令，执行所述命令向各控制器内核驱动注册逻辑卷归属信息。
一种多控存储系统，所述多控存储系统包括多个控制器，所述多个控制器对应连接同一背板的多个端口，所述背板内部为多个控制器提供传输通路，所述多控存储系统包括：
命令接收模块：用于令目标控制器接收用户端发送的设定命令；
命令判断模块：用于令目标控制器判断所述设定命令是否携带同步标识，若携带同步标识，则通过所述背板内部的传输通道，将所述设定命令同步到所述多控存储系统的其他各控制器；
命令执行模块：用于令各控制器判断所述设定命令是否为归属信息设定命令，若是归属信息设定命令，执行所述命令向各控制器内核驱动注册逻辑卷归属信息；
请求接收模块：用于接收用户端针对目标逻辑卷发出的数据读/写请求；
归属查询模块：用于查询归属信息，在所述多个控制器中确定目标逻辑卷的归属控制器；
数据存取模块：用于若所述目标逻辑卷的归属控制器为自身时，所述控制器根据读/写请求执行数据存取；若所述目标逻辑卷的归属控制器不为自身时，所述控制器通过所述背板的内部传输通道将读/写请求传输给所述归属控制器，以使所述归属控制器根据读/写请求执行数据存取。
本公开采用背板封装出多个端口连接各个控制器，使各个控制器可以通过背板内部的线路实现快捷的信息传输，每个控制器都可以实时获取其他各个控制器的状态。为各个逻辑卷指定归属控制器并使用内部信息传输通道在各个控制器间同步归属信息。当其中一个控制器接收到用户端对某一逻辑卷的数据读写请求时，通过归属信息确定这个逻辑卷的归属控制器，并将本次业务交给对应的归属控制器。从而可以利用多个控制器高效地执行数据存取。
附图说明
为了更清楚地说明本公开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公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例多控存储系统的负载均衡方法的一种流程图；
图2为本公开实施例多控存储系统的归属信息设定方法的一种流程图；
图3为本公开实施例多控存储系统的控制器故障处理方法的一种流程图；
图4为本公开实施例多控存储系统的控制器的一种示意图；
图5为本公开实施例多控存储系统的归属信息设定装置的一种示意图；
图6为本公开实施例一种计算机设备的结构示意图。
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公开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、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开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。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
参考附图1，为本公开实施例多控存储系统的负载均衡方法的一种流程图，所述多控存储系统包括多个控制器，所述多个控制器对应连接同一背板的多个端口，所述背板内部为多个控制器提供传输通路，所述负载均衡方法包括以下基本步骤：
S101，目标控制器接收用户端针对目标逻辑卷发出的数据读/写请求。
逻辑卷是一种映射设备，用户端针对逻辑卷写入的数据实际上会写入逻辑卷映射的物理磁盘中。此处的目标逻辑卷即是用户数据即将“写入”的逻辑卷。
S102，目标控制器查询归属信息，在多个控制器中确定目标逻辑卷的归属控制器；
将用户数据写入逻辑卷需要控制器来执行，每个逻辑卷都有自己的归属控制器，读写操作由自己的归属控制器来完成。有关逻辑卷和归属控制器的归属信息可以由用户设定，并通过背板的内部传输通道同步到每一个控制器。接收到用户读写请求的目标控制器在归属信息中进行查询后，即可确定目标逻辑卷的归属控制器。
S103，判断目标逻辑卷的归属控制器是否为目标控制器？如果是，执行步骤S104，如果不是，执行步骤S105；
S104，根据读/写请求执行数据存取；
S105，通过背板的内部传输通道将读/写请求传输给归属控制器，以使归属控制器根据读/写请求执行数据存取。
本实施例中，多个控制器对应连接同一背板的多个IETH网口，背板内部为多个控制器提供IPC传输通路，各个控制器之间可以通过该背板和背板内部线路快速安全地进行信息同步。
参考附图2，为本公开实施例多控存储系统的归属信息设定方法的一种流程图，其包括以下基本步骤：
S201，目标控制器接收用户端发送的设定命令。
归属信息设定命令包括：为逻辑卷添加，修改，删除归属信息，该归属信息用于标识逻辑卷的归属控制器。设定好逻辑卷的归属控制器后，将使用归属控制器执行对应逻辑卷的存取操作。
通常来说，用户可以在用户端WEB页面进行逻辑卷和归属信息的相关设定，举例说明：用户在用户端WEB页面创建一个逻辑卷，当创建该逻辑卷时，为逻辑卷指定它的归属控制器。用户可以随时打开该逻辑卷的设置页面，对它的归属控制器进行修改或删除。
其中，由于内核态的归属信息是由用户态完成注册的，当控制器重启时，内核态的归属数据结构将会丢失。因此需要在用户态执行创建、删除、更变等一系列归属动作时将逻辑卷归属信息生成归属信息配置文件，保存于用户本地。以备当控制器重启时，能够使用所述归属信息配置文件将逻辑卷归属信息注册进内核。
S202，判断设定命令是否携带同步标识？如果是，执行步骤S203，如果不是，则不操作；
S203，通过背板内部的传输通道，将设定命令同步到多控存储系统的其他各控制器；
S204，各控制器判断所述设定命令是否为归属信息设定命令？如果是，执行步骤S205，如果不是，则不操作；
S205，执行所述命令向各控制器内核驱动注册逻辑卷归属信息。
执行运行于用户态的归属信息设定命令，通过预设的用户态与内核态的交流接口，向各控制器内核驱动注册逻辑卷归属信息，并由内核将所述归属信息声明为全局变量。
举例说明在具体应用场景中的归属信息设定方法，以双控制器为例，步骤如下：
1)用户进行归属设定操作后，浏览器界面触发归属设定动作，浏览器以json数据格式将设定数据进行打包，向控制器发送post请求，
2)控制器调用后台守护进程接收该post请求。
3)控制器判断该post请求中是否包含同步标识。如果包含同步标识，将post请求使用自身连接的背板IETH端口发送到另一个控制器。可以理解，归属信息设定请求都是包含同步标识的请求。以此保证两个控制器共同执行设定动作，向驱动注册逻辑卷归属信息，以便使两个控制器内核程序维护的归属信息保持一致。
参考附图3，为本公开实施例多控存储系统的控制器故障处理方法的一种流程图，其包括以下基本步骤：
S301，除目标控制器外的各控制器判断是否在预设时间内接收到所述目标控制器反馈的心跳信号？如果在预设时间内接收到心跳信号，则不操作；如果在预设时间内未接收到心跳信号，则执行步骤S302；
S302，在各控制器中选择负载最低的控制器，将负载最低的控制器设定为新的目标控制器；
S303，将归属于原目标控制器的逻辑卷转移给新的目标控制器。
相应于上述的方法实施例，本申请还提供一种多控存储系统的控制器。请参考图4，为本申请实施例多控存储系统的控制器的一种示意图，包括：请求接收模块410，归属查询模块420，数据存储模块430。
请求接收模块410：用于接收用户端针对目标逻辑卷发出的数据读/写请求；
归属查询模块420：用于查询归属信息，在所述多个控制器中确定目标逻辑卷的归属控制器；
数据存取模块430：用于若所述目标逻辑卷的归属控制器为自身时，所述控制器根据读/写请求执行数据存取；若所述目标逻辑卷的归属控制器不为自身时，所述控制器通过所述背板的内部传输通道将读/写请求传输给所述归属控制器，以使所述归属控制器根据读/写请求执行数据存取。
相应于上述的方法实施例，本申请还提供一种多控存储系统的归属信息设定装置。请参考图5，为本申请实施例多控存储系统的归属信息设定装置的一种示意图，包括：命令接收模块510，命令判断模块520，命令执行模块530。
命令接收模块510：用于令目标控制器接收用户端发送的设定命令；
命令判断模块520：用于令目标控制器判断所述设定命令是否携带同步标识，若携带同步标识，则通过所述背板内部的传输通道，将所述设定命令同步到所述多控存储系统的其他各控制器；
命令执行模块530：用于令各控制器判断所述设定命令是否为归属信息设定命令，若是归属信息设定命令，执行所述命令向各控制器内核驱动注册逻辑卷归属信息。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述的多控存储系统的负载均衡方法，所述多控存储系统包括多个控制器，所述多个控制器对应连接同一背板的多个端口，所述背板内部为多个控制器提供传输通路，所述负载均衡方法包括：
目标控制器接收用户端针对目标逻辑卷发出的数据读/写请求；
目标控制器查询归属信息，在所述多个控制器中确定目标逻辑卷的归属控制器；
若所述目标逻辑卷的归属控制器为目标控制器，则所述目标控制器根据读/写请求执行数据存取；
若所述目标逻辑卷的归属控制器不为目标控制器，则所述目标控制器通过所述背板的内部传输通道将读/写请求传输给所述归属控制器，以使所述归属控制器根据读/写请求执行数据存取。
计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本申请实施例还提供一种计算机设备，其至少包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行所述程序时实现前述的多控存储系统的负载均衡方法，所述多控存储系统包括多个控制器，所述多个控制器对应连接同一背板的多个端口，所述背板内部为多个控制器提供传输通路，所述负载均衡方法至少包括：
目标控制器接收用户端针对目标逻辑卷发出的数据读/写请求；
目标控制器查询归属信息，在所述多个控制器中确定目标逻辑卷的归属控制器；
若所述目标逻辑卷的归属控制器为目标控制器，则所述目标控制器根据读/写请求执行数据存取；
若所述目标逻辑卷的归属控制器不为目标控制器，则所述目标控制器通过所述背板的内部传输通道将读/写请求传输给所述归属控制器，以使所述归属控制器根据读/写请求执行数据存取。
图6示出了本申请实施例所提供的一种更为具体的计算设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本申请实施例所提供的技术方案。
存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本申请实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本申请实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。
本公开中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种多控存储系统的负载均衡方法，其特征在于，所述多控存储系统包括多个控制器，所述多个控制器对应连接同一背板的多个端口，所述背板内部为多个控制器提供传输通路，所述负载均衡方法包括：
目标控制器接收用户端针对目标逻辑卷发出的数据读/写请求；
目标控制器查询归属信息，在所述多个控制器中确定目标逻辑卷的归属控制器；
若所述目标逻辑卷的归属控制器为目标控制器，则所述目标控制器根据读/写请求执行数据存取；
若所述目标逻辑卷的归属控制器不为目标控制器，则所述目标控制器通过所述背板的内部传输通道将读/写请求传输给所述归属控制器，以使所述归属控制器根据读/写请求执行数据存取。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个控制器对应连接同一背板的多个端口，所述背板内部为多个控制器提供传输通路，包括：
多个控制器对应连接同一背板的多个IETH网口，所述背板内部为多个控制器提供IPC传输通路。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标控制器接收用户端针对目标逻辑卷发出的数据读/写请求前，还包括：
除目标控制器外的各控制器判断是否在预设时间内接收到所述目标控制器反馈的心跳信号；
若所述各控制器在所述预设时间内未接收到所述心跳信号，则判定所述目标控制器发生故障，在所述各控制器中选择负载最低的控制器，将所述负载最低的控制器设定为新的目标控制器，并将归属于原目标控制器的逻辑卷转移给新的目标控制器。
4.一种基于权利要求1所述多控存储系统的归属信息设定方法，其特征在于，所述方法包括：
目标控制器接收用户端发送的设定命令；
判断所述设定命令是否携带同步标识，若携带同步标识，则通过所述背板内部的传输通道，将所述设定命令同步到所述多控存储系统的其他各控制器；
各控制器判断所述设定命令是否为归属信息设定命令，若是归属信息设定命令，执行所述命令向各控制器内核驱动注册逻辑卷归属信息。
5.根据权利要求4所述的归属信息设定方法，其特征在于，所述归属信息设定命令，包括：为逻辑卷添加，修改，删除归属信息，所述归属信息用于标识所述逻辑卷的归属控制器，所述归属控制器用于执行对应逻辑卷的存取操作。
6.根据权利要求4所述的归属信息设定方法，其特征在于，所述执行所述命令向各控制器内核驱动注册逻辑卷归属信息，包括：
执行运行于用户态的归属信息设定命令，通过预设的用户态与内核态的交流接口，向各控制器内核驱动注册逻辑卷归属信息，并由内核将所述归属信息声明为全局变量。
7.一种多控存储系统的控制器，其特征在于，所述多控存储系统包括多个控制器，所述多个控制器对应连接同一背板的多个端口，所述背板内部为多个控制器提供传输通路，所述控制器包括：
请求接收模块：用于接收用户端针对目标逻辑卷发出的数据读/写请求；
归属查询模块：用于查询归属信息，在所述多个控制器中确定目标逻辑卷的归属控制器；
数据存取模块：用于若所述目标逻辑卷的归属控制器为自身时，所述控制器根据读/写请求执行数据存取；若所述目标逻辑卷的归属控制器不为自身时，所述控制器通过所述背板的内部传输通道将读/写请求传输给所述归属控制器，以使所述归属控制器根据读/写请求执行数据存取。
8.一种多控存储系统的归属信息设定装置，其特征在于，所述多控存储系统包括多个控制器，所述多个控制器对应连接同一背板的多个端口，所述背板内部为多个控制器提供传输通路，所述归属信息设定装置包括：
命令接收模块：用于令目标控制器接收用户端发送的设定命令；
命令判断模块：用于令目标控制器判断所述设定命令是否携带同步标识，若携带同步标识，则通过所述背板内部的传输通道，将所述设定命令同步到所述多控存储系统的其他各控制器；
命令执行模块：用于令各控制器判断所述设定命令是否为归属信息设定命令，若是归属信息设定命令，执行所述命令向各控制器内核驱动注册逻辑卷归属信息。
9.一种多控存储系统，其特征在于，所述多控存储系统包括权利要求7所述的多控存储系统的控制器和权利要求8所述的多控存储系统的归属信息设定装置。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的列表数据循环显示方法。
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