CN108628701A - 缓存数据的保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种缓存数据的保护方法及装置，方法包括：当检测到双点故障时，控制第一控制器重启，并保持给第二控制器供电；在第一控制器重启后，将第二控制器缓存中的数据拷贝到第一控制器缓存中，并获取第一控制器缓存中的魔术字；若获取到的魔术字与预设魔术字一致，则确定拷贝的数据完整且有效，根据该数据建立LU映射链表，并根据该LU映射链表将数据中的脏数据刷新到磁盘中。本申请通过一个控制器重启，另一个控制器不下电，以保证缓存中数据不会丢失，将未下电的控制器缓存中的数据拷贝到重启后的控制器缓存中，确保两控制器故障前没有刷新到磁盘的数据不丢失，然后建立LU映射链表以将数据刷新到磁盘，达到缓存数据保护的目的。

Description

缓存数据的保护方法及装置

技术领域

本申请涉及存储技术领域，尤其涉及一种缓存数据的保护方法及装置。

背景技术

目前双控制器存储设备应用越来越广泛，在一个控制器出现故障后，另一个控制器可以接管业务，以保证业务的连续性，从而使存储系统具有更高的可靠性。通常，为了保证两控制器缓存中的数据一致性，两控制器存在相互对应的缓存镜像，写命令在写一个控制器缓存的同时，也会写另一个控制器缓存。此外，为了避免存储设备关机或重启后缓存中的数据丢失，存储设备在关机或者重启时，会将缓存中的数据(即脏数据)刷新到磁盘中，并且当其中一个控制器出现故障时，由于另一个控制器缓存中的数据与故障控制器缓存中的数据是一致的，因此接管业务的另一个控制器可以保证缓存中数据不丢失。然而，当两控制器同时出现故障(双点故障)而无法实现接管时，存储设备需重启恢复故障，而两故障控制器均无法将缓存中的数据刷新到磁盘，造成缓存数据丢失。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种缓存数据的保护方法及装置，以解决在双点故障时，存储设备重启恢复故障，而两故障控制器均无法将缓存中的数据刷新到磁盘，造成缓存数据丢失的问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种缓存数据的保护方法，所述方法应用于双控制器存储设备，包括：

当检测到双点故障时，控制第一控制器重启，并保持给第二控制器供电；

在所述第一控制器重启完成后，将所述第二控制器缓存中的数据拷贝到所述第一控制器缓存中，并获取所述第一控制器缓存中的魔术字；

若获取到的魔术字与预设魔术字一致，则确定拷贝的数据完整且有效，并根据所述数据建立逻辑单元LU映射链表，并根据所述LU映射链表将所述数据中的脏数据刷新到磁盘中。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种缓存数据的保护装置，所述装置应用于双控制器存储设备，包括：

重启模块，用于当检测到双点故障时，控制第一控制器重启，并保持给第二控制器供电；

拷贝模块，用于在所述第一控制器重启完成后，将所述第二控制器缓存中的数据拷贝到所述第一控制器缓存中，并获取所述第一控制器缓存中的魔术字；

刷新模块，用于若获取到的魔术字与预设魔术字一致，则确定拷贝的数据完整且有效，并根据所述数据建立逻辑单元LU映射链表，并根据所述LU映射链表将所述数据中的脏数据刷新到磁盘中。

应用本申请实施例，在检测到双点故障时，可以控制第一控制器重启，并保持给第二控制器供电，在第一控制器重启丢失掉缓存中数据之后，第二控制器缓存中的数据仍然存在，并且与第一控制器重启丢失掉的数据一致，因此，可以将第二控制器缓存中的数据拷贝到第一控制器缓存中，并获取第一控制器缓存中的魔术字，若获取到的魔术字与预设魔术字一致，则确定拷贝的数据完整且有效，从而确保了两控制器故障前没有刷新到磁盘的数据是完整且有效的，最后再根据该数据建立LU映射链表，并根据该LU映射链表将数据中的脏数据刷新到磁盘中，从而保证了在异常情况下脏数据也可以刷新到的磁盘，达到了缓存数据保护的目的，增强了双控制器存储设备的健壮性。

附图说明

图1A为本申请根据一示例性实施例示出的一种缓存数据的保护方法的实施例流程图；

图1B为本申请根据图1A所示实施例示出的一种缓存数据恢复过程图；

图2为本申请根据一示例性实施例示出的一种存储设备的硬件结构图；

图3为本申请根据一示例性实施例示出的一种缓存数据的保护装置的实施例结构图。

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申请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、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请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，尽管在本申请可能采用术语第一、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，在不脱离本申请范围的情况下，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”。

图1A为本申请根据一示例性实施例示出的一种缓存数据的保护方法的实施例流程图；图1B为本申请根据图1A所示实施例示出的一种缓存数据恢复过程图，该缓存数据的保护方法可以应用在双控制器存储设备上，在本申请实施例中，存储设备中的两个控制器通过PCIE(Peripheral Component Interconnect Express，外围部件互连总线)连接，因此在存储设备开机运行时，两个控制器之间会协商出来一条PCIE通道以进行相互通信，此外，两个控制器存在对应的缓存镜像，即两个控制器在业务运行过程中，缓存中存储的数据是一致的。为了描述方便，本申请将两个控制器中的一个控制器称为“第一控制器”，另一个控制器称为“第二控制器”，其中，“第一”和“第二”仅用于区分两个控制器而非限制。如图1A所示，该缓存数据的保护方法包括如下步骤：

步骤101：当检测到双点故障时，控制第一控制器重启，并保持给第二控制器供电。

在一实施例中，存储设备可以通过故障检测模块周期性的检测第一控制器和第二控制器的业务运行情况，当故障检测模块检测到第一控制器和第二控制器的业务运行均中断时，确定出现双点故障，进而向第一控制器发送重启命令，以对第一控制器进行故障恢复，与此同时，持续保持给第二控制器供电，以确保第二控制器缓存中的数据不会丢失。其中，第一控制器重启过程是先下电，再上电重启，因此重启后缓存中的数据会全部丢失。

在另一实施例中，故障检测模块在检测到双点故障时，存储设备也可以通过触发第一控制器的重启按钮生成重启命令，以控制第一控制器进行重启，并保持第二控制器的状态不变，即持续给第二控制器供电。

步骤102：在第一控制器重启完成后，将第二控制器缓存中的数据拷贝到第一控制器缓存中，并获取第一控制器缓存中的魔术字。

在一实施例中，在第一控制器重启完成，并恢复故障后，由于缓存采用的是RAM(Random-Access Memory，随机存取存储器)，因此第一控制器缓存中的数据全部丢失，而第二控制器在保持供电条件下，缓存中的数据是不会丢失的，并且与第一控制器重启前，缓存中的数据是一致的，从而，第一控制器可以将第二控制器缓存中的数据全部拷贝到本端，以保证两控制器故障前没有刷新到磁盘的数据是完整的。

在另一实施例中，由于第一控制器重启后，与第二控制器之间的PCIE通道仍然是连通的，因此第一控制器可以通过第一控制器与第二控制器之间的PCIE通道，将第二控制器缓存中的数据拷贝到第一控制器缓存中。

在又一实施例中，第一控制器缓存和第二控制器缓存可以分为数据区和管理区，数据区用于存储读写数据，通过管理区中的信息可以实现对数据区中数据的管理，为了保证数据的完整和有效性，可以在缓存中管理区的头部、数据区的头部(也即管理区的尾部)和尾部分别设置一个预设魔术字，该魔术字为一个固定的随机数，如表1所示，为一种示例性的缓存分区中的魔术字分布位置。因此，存储设备可以获取第一控制器缓存中管理区头部、数据区头部和尾部的魔术字。其中，由于第一控制器缓存中的数据是从第二控制器缓存中拷贝过来的，因此第一控制器缓存中的魔术字也即第二控制器缓存中的魔术字。

表1

本领域技术人员可以理解的是，在缓存管理区的头部、数据区的头部和尾部分别设置一个预设魔术字仅为一示例性说明而非限制，也可以在数据区中或者管理区中的固定位置设置预设魔术字，只要可以通过预设魔术字验证数据完整且有效即可。

步骤103：若获取到的魔术字与预设魔术字一致，则确定拷贝的数据完整且有效，并根据该数据建立LU映射链表，并根据该LU映射链表将该数据中的脏数据刷新到磁盘中。

在一实施例中，若获取到的魔术字与预设魔术字一致，表示拷贝到第一控制器缓存中的数据没有被破坏，是完整且有效的。

在另一实施例中，第一控制器缓存和第二控制器缓存的数据区可以包括多个数据块，管理区可以包括与每个数据块对应的使用位图标识和管理节点，且管理节点中记录有LU标识和脏数据位图。存储设备可以从管理区中，确定使用位图标识为使用标识对应的管理节点，并再从确定出的管理节点中，筛选出存在脏数据位图记录的数据块，并获取筛选出的数据块对应的LU标识，最后将获取到的LU标识与筛选出的数据块对应添加到LU映射链表中，从而完成LU映射链表的建立，以用于刷新脏数据到磁盘使用，保证了在异常情况下脏数据也可以刷新到的磁盘，增强了双控制器存储设备的健壮性。

其中，存储设备可以将数据区按照预设固定大小分为多个数据块，每个数据块作为存储数据的最小单元，然后再按照配额分配给各个LU(Logic Unit，逻辑单元)使用，从而写命令在写数据时，会按照数据块的大小对数据进行拆分，并将拆分完成的数据分别对应存储到每个数据块中。例如，如表2所示，为一种示例性的数据区中数据块与LU的对应关系表，320K大小的数据区按照32K大小可以分成10个数据块，如果可使用的LU有2个(LU1和LU2)，从而，可以为LU1分配5个数据块(数据块1至数据块5)使用，为LU2分配4个数据块(数据块6至数据块9)。在管理区中可以包括与每个数据块对应的使用位图标识和管理节点，且管理节点中记录有LU标识和脏数据位图，其中，使用位图标识用于表示对应的数据块是否被使用，即是否分配给LU使用，LU标识为LU的唯一标识，脏数据位图用于表示对应数据块中记录有脏数据的位置。基于上述表2所示，表3为一种示例性的管理区分布表，其中，使用位图标识“1”表示对应的数据块被使用，“0”表示对应的数据块未被使用。

表2

表3

在一示例性场景中，基于上述表2和表3所述，假设使用位图标识“1”表示使用标识，“0”表示未使用标识，在使用位图标识为“1”的管理节点中，存在脏数据位图记录的数据块有数据块1至数据块5，数据块7、数据块9，这些数据块对应的LU标识有LU1和LU2，LU1对应数据块1至数据块5，LU2对应数据块7和数据块9，从而建立的LU映射链表如表4所示。

LU1	LU2
		数据块1	数据块7
数据块2	数据块9
		数据块3
数据块4
		数据块5

表4

需要说明的是，管理区中使用位图标识为使用标识对应的管理节点中可能存在脏数据位图记录，也可能不存在脏数据位图记录，因此，并不是使用位图标识为使用标识的数据块一定是有脏数据的数据块，而存在脏数据位图记录的管理节点对应的使用位图标识一定是使用标识。此外，由于使用位图标识通常用一个比特即可表示，而如果数据块大小为32K，对应的脏数据位图通常需要用64个比特表示，因此可以先查找出使用位图标识为使用标识的管理节点(每次只需要查找1个比特)，然后再从这些管理节点中查找出存在脏数据位图记录的数据块(每次需要查找64个比特)，而不是直接从所有管理节点中查找出存在脏数据位图记录的数据块，以提高查找效率。

在又一实施例中，管理节点中还可以记录LBA(Logical Block Address，逻辑区块地址)，该LBA表示的是数据块中脏数据在磁盘中的存储地址，根据LBA可以将对应数据块中记录的脏数据刷新到磁盘中相应的位置上。从而在建立LU映射链表之后，可以将LU映射链表中记录的所有LU标识对应的LU扫描上线，再将该LU对应的数据块加入该LU的待刷新链表中，最后利用LU的待刷新链表中的数据块对应的LBA将数据块中的脏数据刷新到磁盘中。

在一示例性的场景中，如图1B所示，双点故障之后，保持第二控制器宕机不下电条件下，缓存中的脏数据1、2、3、4、5、6(图1B中实线框所示)不丢失，第一控制器重启之后，由于缓存中的数据全部丢失，因此会将第二控制器缓存中的数据全部拷贝到第一控制器缓存中，包括脏数据1、2、3、4、5、6(图1B中虚线框所示)，此时，由于第一控制器故障已恢复，可以根据建立的LU映射链表将脏数据1、2、3、4、5、6依次刷新到磁盘中。

步骤104：若获取到的魔术字与预设魔术字不一致，则确定拷贝的数据不完整且无效，结束当前处理流程。

在一实施例中，若获取到的魔术字与预设魔术字不一致，表示在双点故障时，第二控制器缓存中的数据有丢失，或者在拷贝过程中，数据发生了改变，此时，拷贝的数据是不完整且无效的。

由上述实施例可知，在检测到双点故障时，可以控制第一控制器重启，并保持给第二控制器供电，在第一控制器重启丢失掉缓存中数据之后，第二控制器缓存中的数据仍然存在，并且与第一控制器重启丢失掉的数据一致，因此，可以将第二控制器缓存中的数据拷贝到第一控制器缓存中，并获取第一控制器缓存中的魔术字，若获取到的魔术字与预设魔术字一致，则确定拷贝的数据完整且有效，从而确保了两控制器故障前没有刷新到磁盘的数据是完整且有效的，最后再根据该数据建立LU映射链表，并根据该LU映射链表将数据中的脏数据刷新到磁盘中，从而保证了在异常情况下脏数据也可以刷新到的磁盘，达到了缓存数据保护的目的，增强了双控制器存储设备的健壮性。

与前述缓存数据的保护方法的实施例相对应，本申请还提供了缓存数据的保护装置的实施例。

本申请缓存数据的保护装置的实施例可以应用在双控制器存储设备上。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图2所示，为本申请根据一示例性的实施例示出的一种双控制器存储设备的硬件结构图，除了图2所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的设备通常根据该设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

图3为本申请根据一示例性实施例示出的一种缓存数据的保护装置的实施例结构图，该缓存数据的保护装置可以应用在双控制器存储设备上，如图3所示，该缓存数据的保护装置包括：重启模块31、拷贝模块32、刷新模块33。

重启模块31，用于当检测到双点故障时，控制第一控制器重启，并保持给第二控制器供电；

拷贝模块32，用于在所述第一控制器重启完成后，将所述第二控制器缓存中的数据拷贝到所述第一控制器缓存中，并获取所述第一控制器缓存中的魔术字；

刷新模块33，用于若获取到的魔术字与预设魔术字一致，则确定拷贝的数据完整且有效，并根据所述数据建立逻辑单元LU映射链表，并根据所述LU映射链表将所述数据中的脏数据刷新到磁盘中。

在一可选的实现方式中，所述拷贝模块32，具体用于在将所述第二控制器缓存中的数据拷贝到所述第一控制器缓存中的过程中，通过所述第一控制器与所述第二控制器之间的PCIE通道，将所述第二控制器缓存中的数据拷贝到所述第一控制器缓存中。

在一可选的实现方式中，所述第一控制器缓存包括管理区和数据区，

所述拷贝模块32，具体用于在获取所述第一控制器缓存中的魔术字的过程中，获取所述第一控制器缓存中管理区头部、数据区头部和尾部的魔术字。

在一可选的实现方式中，所述数据区包括多个数据块，所述管理区包括与每个数据块对应的使用位图标识和管理节点，且管理节点中记录有LU标识和脏数据位图，

所述刷新模块33，具体用于在根据所述数据建立LU映射链表的过程中，在所述管理区中，确定使用位图标识为使用标识对应的管理节点；从确定出的管理节点中，筛选出存在脏数据位图记录的数据块，并获取筛选出的数据块对应的LU标识；将获取到的LU标识与筛选出的数据块对应添加到LU映射链表中。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以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单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元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申请方案的目的。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。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种缓存数据的保护方法，其特征在于，所述方法应用于双控制器存储设备，包括：

当检测到双点故障时，控制第一控制器重启，并保持给第二控制器供电；

在所述第一控制器重启完成后，将所述第二控制器缓存中的数据拷贝到所述第一控制器缓存中，并获取所述第一控制器缓存中的魔术字；

若获取到的魔术字与预设魔术字一致，则确定拷贝的数据完整且有效，并根据所述数据建立逻辑单元LU映射链表，并根据所述LU映射链表将所述数据中的脏数据刷新到磁盘中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第二控制器缓存中的数据拷贝到所述第一控制器缓存中，包括：

通过所述第一控制器与所述第二控制器之间的PCIE通道，将所述第二控制器缓存中的数据拷贝到所述第一控制器缓存中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一控制器缓存包括管理区和数据区，所述获取所述第一控制器缓存中的魔术字，包括：

获取所述第一控制器缓存中管理区头部、数据区头部和尾部的魔术字。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述数据区包括多个数据块，所述管理区包括与每个数据块对应的使用位图标识和管理节点，且管理节点中记录有LU标识和脏数据位图，所述根据所述数据建立LU映射链表，包括：

在所述管理区中，确定使用位图标识为使用标识对应的管理节点；

从确定出的管理节点中，筛选出存在脏数据位图记录的数据块，并获取筛选出的数据块对应的LU标识；

将获取到的LU标识与筛选出的数据块对应添加到LU映射链表中。

5.一种缓存数据的保护装置，其特征在于，所述装置应用于双控制器存储设备，包括：

重启模块，用于当检测到双点故障时，控制第一控制器重启，并保持给第二控制器供电；

拷贝模块，用于在所述第一控制器重启完成后，将所述第二控制器缓存中的数据拷贝到所述第一控制器缓存中，并获取所述第一控制器缓存中的魔术字；

刷新模块，用于若获取到的魔术字与预设魔术字一致，则确定拷贝的数据完整且有效，并根据所述数据建立逻辑单元LU映射链表，并根据所述LU映射链表将所述数据中的脏数据刷新到磁盘中。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述拷贝模块，具体用于在将所述第二控制器缓存中的数据拷贝到所述第一控制器缓存中的过程中，通过所述第一控制器与所述第二控制器之间的PCIE通道，将所述第二控制器缓存中的数据拷贝到所述第一控制器缓存中。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一控制器缓存包括管理区和数据区，

所述拷贝模块，具体用于在获取所述第一控制器缓存中的魔术字的过程中，获取所述第一控制器缓存中管理区头部、数据区头部和尾部的魔术字。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述数据区包括多个数据块，所述管理区包括与每个数据块对应的使用位图标识和管理节点，且管理节点中记录有LU标识和脏数据位图，

所述刷新模块，具体用于在根据所述数据建立LU映射链表的过程中，在所述管理区中，确定使用位图标识为使用标识对应的管理节点；从确定出的管理节点中，筛选出存在脏数据位图记录的数据块，并获取筛选出的数据块对应的LU标识；将获取到的LU标识与筛选出的数据块对应添加到LU映射链表中。