CN109271280A - 存储故障快速切换处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种存储故障快速切换处理方法，涉及信息存储技术领域，包括以下步骤：节点角色定义步骤：对各存储服务节点安装和配置Keepalived服务，标记存储服务节点为主节点或从节点；虚拟IP分配步骤：为主节点分配虚拟IP地址；心跳检测步骤：对各存储服务节点进行心跳检测，判断主节点是否存活；节点切换步骤：当发现主节点没有存活时，自动将虚拟IP地址飘移至从节点，并切换从节点的身份为主节点。本发明解决了现有的主设备与从设备之间数据切换效率低下的问题。

Description

存储故障快速切换处理方法

技术领域

本发明涉及信息存储技术领域，特别涉及一种存储故障快速切换处理方法。

背景技术

在提供业务支撑的互联网数据中心，出于数据的安全性和可靠性的要求，通常在存储数据时采用分开存储的方式，比如一种按照逻辑划方式部署的数据中心LDC(LogicalDataCenter)，可以将数据部署在不同的机房中。例如，在杭州的一个机房部署一些数据作为主库，在深圳的另一个机房对该数据存有备份作为备库，这样当杭州机房故障时可以用深圳机房提供同样的业务服务，该方式即Failover，也可以称为故障切换，是一种备份操作机制。

相关技术中，在进行故障切换时，还要保证主库和备库不能同时操作，以防止出现数据错误。为了在避免主备同时操作的基础上实现故障切换，可以使用数据库直连法进行异地写数据的方式，或者，使用状态控制法分别控制主库和备库的状态，但是这些方式要么耗时严重，要么操作复杂，都使得故障切换的效率降低。

发明内容

本发明意在提供一种存储故障快速切换处理方法，以提高故障切换的效率。

为解决上述技术问题，本发明提供的基础方案如下：

存储故障快速切换处理方法，包括以下步骤：

节点角色定义步骤：对各存储服务节点安装和配置Keepalived服务，标记存储服务节点为主节点或从节点；

虚拟IP分配步骤：为主节点分配虚拟IP地址；

心跳检测步骤：对各存储服务节点进行心跳检测，判断主节点是否存活；

节点切换步骤：当发现主节点没有存活时，自动将虚拟IP地址飘移至从节点，并切换从节点的身份为主节点；

综合信息采集步骤：实时采集防盗门周围信息，并将周围信息发送给中央处理器；

异常情况监听步骤：监听各个存储服务节点存储的数据是否存在异常情况，并将是否存在异常情况的信息发信给中央处理器；

中央处理器处理步骤：当接收到存在异常情况的信息或者根据周围信息判断出存在入侵行为时，判断当前存储服务器的角色，若当前存储服务器为主节点时，则执行S21、S22和S23；若当前存储服务器为从节点时，则执行S22和S23；

S21：将虚拟IP漂移至从节点，并将从节点切换为主节点；

S22：对该存储服务器中存储的数据进行加密；

S23：对该存储服务器的放置室增强应急防御措施；

按钮触发步骤：提供用于将各节点恢复正常的按钮，当按钮被触发时，对加密的数据进行解密，并且将虚拟IP漂移至原来的主节点，并还原主节点和从节点的身份。

在本发明的技术方案中，先对各存储服务节点安装和配置Keepalived软件，并选择一个存储服务节点标记为主节点，其余的存储服务节点为从节点，为主节点分配虚拟IP地址，通过Keepalived软件管理虚拟IP地址，对各存储服务节点进行心跳检测，判断主节点是否存活；也就是在使用Keepalived服务时，主节点会一直发送给从节点VRRP广播包，告诉从节点它还活着，此时从节点不会枪占主节点的位置，当主节点出现故障不可用时，即从节点监听不到主节点发送的广播包时，就会启动相关服务接管资源，虚拟IP地址飘移至某一从节点，并将该从节点的身份转变为主节点，主节点和从节点身份的切换，实现了针对故障进行快速切换处理，使应用服务器还是能够通过虚拟IP地址访问到数据，保障了业务的连续性和高度可用性。

通过异常情况监听来判断是否有盗取数据的行为，实现了对存储在服务器中的数据的双重保护，当有异常情况或入侵者时，先判断当前存储服务器的角色，若为主节点，则将该主节点的身份转移至其他从节点，从而仅对该存储服务器中存储的数据加密，新的主节点和其他从节点不会对数据进行加密，不会影响到其他从节点，应用服务器可正常通过虚拟IP访问数据，从而保证了其他存储服务器的正常运转；当为从节点时，则直接对当前从节点进行加密处理，不会影响到主节点和其他从节点，从而也保证了数据的正常存储和访问；无论当前存储服务器是主节点还是从节点，都要进行加密，加密是为了扰乱数据，避免非法人员盗取数据，应急防御模块是为了警告入侵者或者提醒相关工作人员有偷盗数据的非法行为，以避免损失的进一步扩大。

按钮的设置是为了当异常情况解除时，工作人员能够通过按钮触发对加密的数据进行解密，让数据能够恢复正常，并且当按钮被触发时，将虚拟IP漂移至原来的主节点，还原主节点和从节点的身份，以保障数据的高效存储。

进一步，在所述节点角色定义步骤中，通过Keepalived服务的竞选机制来确定主节点和从节点，并对主节点和从节点进行标记。

Keepalived高可用对之间是通过VRRP进行通信，VRRP是通过竞选协议机制来确定主节点和从节点，主节点的优先级高于从节点，因此，工作时主节点会优先获得所有的资源，从节点则处于等待状态。

进一步，所述节点角色定义步骤之前还包括：

虚拟磁盘创建步骤：对各存储服务节点安装和配置DRBD服务，并创建虚拟磁盘。

通过对各存储服务器安装和配置DRBD软件，来获得DRBD在系统层的服务，当两台存储服务器采用的操作系统不同时，通过创建虚拟磁盘统一标准，让数据都能够实时同步存储至两台存储服务器中的虚拟磁盘中，解决了不同操作系统不兼容的问题，并且改变了传统的只有使用操作系统层中间件同步工具来实现数据同步的方式，解决了数据延时同步的问题。

进一步，所述虚拟磁盘创建步骤具体包括：

S1：对各存储服务节点安装和配置DRBD服务；

S2：对物理磁盘进行分区，并对磁盘分区进行初始化；

S3：将初始化的磁盘分区进行封装；

S4：对封装后的磁盘分区创建虚拟磁盘；

S5：对各个虚拟磁盘创建文件系统。

文件系统用于管理存储在虚拟磁盘中的文件，当需要读写数据时，文件系统对封装后的虚拟磁盘进行读写，而不直接读写磁盘分区，从而当操作者需要向作为主节点的存储服务器中的虚拟磁盘写入数据时，能够同步地将数据写入作为从节点的虚拟磁盘中，通过对磁盘分区进行封装，能够让虚拟磁盘实现更多的功能。

进一步，所述虚拟磁盘创建步骤之后包括：

数据同步步骤：将存储至作为主节点的虚拟磁盘中的数据备份至从节点的虚拟磁盘中。

对底层的物理磁盘设备进行封装，虚拟出虚拟磁盘供文件系统访问，并且存储至主虚拟磁盘的数据备份至从虚拟磁盘中，所以一台存储服务器的虚拟磁盘中的数据能够镜像到网络中另外一台存储服务器的虚拟磁盘中，也就实现了网络间不同节点数据的备份。

附图说明

图1为本发明存储故障快速切换处理方法实施例的流程图；

图2为本发明存储故障快速切换处理方法实施例的心跳检测的流程图；

图3为本发明主从双向同步的数据存储方法实施例的拓扑图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

如图1所示，本发明存储故障快速切换处理方法，包括以下步骤：

虚拟磁盘创建步骤：对各存储服务节点安装和配置DRBD服务，并创建虚拟磁盘；

节点角色定义步骤：对各存储服务节点安装和配置Keepalived服务，标记存储服务节点为主节点或从节点；具体地，通过Keepalived服务的竞选机制来确定主节点和从节点，并对主节点和从节点进行标记；

数据同步步骤：将存储至作为主节点的虚拟磁盘中的数据备份至从节点的虚拟磁盘中；

虚拟IP分配步骤：为主节点分配虚拟IP地址；

心跳检测步骤：对各存储服务节点进行心跳检测，判断主节点是否存活；

节点切换步骤：当发现主节点没有存活时，自动将虚拟IP地址飘移至从节点，并切换从节点的身份为主节点；所述从节点为通过优先级竞选出的可替代主节点的从节点；

综合信息采集步骤：实时采集防盗门周围信息，并将周围信息发送给中央处理器；周围信息可包括视频信息、音频信息、振动信息和玻璃破碎的信息等；

异常情况监听步骤：监听各个存储服务节点存储的数据是否存在异常情况，并将是否存在异常情况的信息发信给中央处理器；异常情况包括数据未按照正确路径下载，也就代表数据被盗取；

中央处理器处理步骤：当接收到存在异常情况的信息或者根据周围信息判断出存在入侵行为时，判断当前存储服务器的角色，若当前存储服务器为主节点时，则执行S21、S22和S23；若当前存储服务器为从节点时，则执行S22和S23；

S21：将虚拟IP漂移至从节点，并将从节点切换为主节点；

S22：对该存储服务器中存储的数据进行加密；

S23：对该存储服务器的放置室增强应急防御措施；例如，存放存储服务器的机房内设有报警器，启动报警器发出警报来提醒工作人员有非法入侵者想要盗取数据；或者是发送短信至工作人员使用的移动终端上；有或者是机房内设有摄像头，开启摄像头对房间进行拍照，并将拍摄的图像上传至云端保存；

按钮触发步骤：提供用于将各节点恢复正常的按钮，当按钮被触发时，对加密的数据进行解密，并且将虚拟IP漂移至原来的主节点，并还原主节点和从节点的身份。

在本实施例中，虚拟磁盘创建步骤具体包括：

S1：对各存储服务节点安装和配置DRBD服务；

S2：对物理磁盘进行分区，并对磁盘分区进行初始化；

S3：将初始化的磁盘分区进行封装；

S4：对封装后的磁盘分区创建虚拟磁盘；

S5：对各个虚拟磁盘创建文件系统。

如图2所示，心跳检测的具体步骤为：

角色检测步骤：检测存储服务节点的角色为，当为主节点时，执行S6；当为从节点时，则执行S7；

S6：检测主节点虚拟磁盘的状态，若正常，也就是显示UpToDate字符时，代表主节点的虚拟磁盘与从节点处于同步的正常状态，则进入对虚拟IP的状态进行检测，当显示的虚拟IP的绑定状态异常时，则重新对该主节点绑定虚拟IP，当显示的虚拟IP的绑定状态正常时，则进入对该主节点挂载点状态进行检测，当挂载点异常时，利用Mount挂载点重新挂载文件系统，在Linux系统中，一般通过Mount来挂载；当挂载点正常时，心跳检测结束；

S7：检测从节点虚拟磁盘的状态，若正常，也就是显示UpToDate字符时，代表从节点的虚拟磁盘与主节点处于同步的正常状态，则进入远端角色检查，因为在使用Keepalived服务时，主节点会一直发送给从节点VRRP广播包，告诉从节点它还活着，远端角色检查也就是监听是否能够接收到主节点发送的广播包，当从节点监听到主节点发送的广播包时，说明主节点还活着，不需要切换从节点的身份；当从节点监听不到主节点发送的广播包时，就会启动相关服务接管资源，从节点之间通过优先级竞选，虚拟IP地址飘移至优先级最高的从节点，并将该从节点的身份转变为主节点，然后再对新的主节点进行Mount挂载点挂载文件系统，以及进行挂载点状态和虚拟IP状态进行检测，当挂载点状态和虚拟IP状态均正常时，结束此次心跳检测，当主节点出现故障时，从节点的身份转换保证了业务的连续性和高度可用性，实现了针对故障进行快速切换处理。

该存储故障快速切换处理方法的具体实施过程为：

如图3所示，通过对各存储服务器安装和配置DRBD软件，来获得DRBD在系统层的服务，主要是对底层的物理磁盘设备进行封装，虚拟出虚拟磁盘供文件系统访问，当两台存储服务器采用的操作系统不同时，通过创建虚拟磁盘统一标准，让数据都能够实时同步存储至两台存储服务器中的虚拟磁盘中，解决了不同操作系统不兼容的问题，并且改变了传统的只有使用操作系统层中间件同步工具来实现数据同步的方式，解决了数据延时同步的问题；再对各存储服务节点安装和配置Keepalived软件，并选择一个存储服务节点标记为主节点，其余的存储服务节点为从节点。

通过对磁盘分区进行封装，让主节点的数据能够实时备份至从节点中，让一台存储服务器的虚拟磁盘中的数据能够镜像到网络中另外一台存储服务器的虚拟磁盘中，也就实现了网络间不同节点的数据备份。

为主节点分配虚拟IP地址，通过Keepalived软件管理虚拟IP地址，保持虚拟IP地址始终位于主节点，当主节点不可访问时，自动将从节点定义为主节点，主节点和从节点身份的切换，实现了主节点和从节点之间数据的双向同步存储，从而应用服务器可通过该虚拟IP地址访问到主节点或者从节点存储的数据。

通过DRBD结合Keepalived服务的方案，能够实现跨网络的存储服务器之间的数据的备份，保障了数据的有效存储，并且通过Keepalived实现了主从节点间身份的切换，让虚拟IP地址始终绑定在存活的主节点上，保障了数据主从双向同步存储，当主节点出现故障不可访问时，由于从节点切换为主节点，所以应用服务器还是能够通过虚拟IP访问数据，从而实现了针对故障进行快速切换的处理，提高了故障切换的效率，并且整个过程对应用系统来说是透明和无感知的，所以不需要对应用系统做任何切换或改造，降低了应用系统实现的复杂度；在同一时间，只有一个节点执行读写操作，另外的节点处于冷备状态，降低了设备投资的成本，节省了通信费用，降低了对通信环境的要求。

通过综合信息采集和异常情况监听来判断是否有非法入侵者或者是否有盗取数据的行为，实现了对存储在服务器中的数据的双重保护，当有异常情况或入侵者时，先判断当前存储服务器的角色，若为主节点，则将该主节点的身份转移至其他从节点，从而仅对该存储服务器中存储的数据加密，新的主节点和其他从节点不会对数据进行加密，不会影响到其他从节点，应用服务器可正常通过虚拟IP访问数据，从而保证了其他存储服务器的正常运转；当为从节点时，则直接对当前从节点进行加密处理，不会影响到主节点和其他从节点，从而也保证了数据的正常存储和访问；无论当前存储服务器是主节点还是从节点，都要进行加密，加密是为了扰乱数据，避免非法人员盗取数据，应急防御模块是为了警告入侵者或者提醒相关工作人员有偷盗数据的非法行为，以避免损失的进一步扩大。

按钮的设置是为了当异常情况解除时，工作人员能够通过按钮触发对加密的数据进行解密，让数据能够恢复正常，并且当按钮被触发时，将虚拟IP漂移至原来的主节点，还原主节点和从节点的身份，以保障数据的高效存储。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，还包括以下步骤：

数据抽样步骤：抽样各个从节点存储的备份数据；

数据核对步骤：将各个从节点抽样的备份数据逐一与主节点存储的数据进行核对，并给各个从节点标记核对结果；例如，核对结果可采取百分制的方式显示，根据备份数据与主节点存储的数据的相似程度来确定百分比，假设备份数据与主节点存储的数据完全重合，则核对结果为百分之百，假设备份数据与主节点存储的数据只有一半能重合，则核对结果为百分之五十；

节点筛选步骤：根据核对结果筛选出符合标准的从节点；例如，核对结果为百分之九十以上的符合标准；

性能判断步骤：判断符合标准的从节点的性能，并根据性能的优劣对从节点进行优先级排序；性能可从多个方面进行判断，例如存储服务器的存储容量、处理器处理速度、吞吐量等；

虚拟IP漂移步骤：将虚拟IP漂移至优先级最高的从节点，并将从节点切换为主节点。

因为从节点的备份数据有可能会遭到破坏，所以当主节点未出现故障时，就会将各个从节点抽样的备份数据逐一与主节点存储的数据进行核对，一是为了检测从节点备份数据的准确性；二是为了筛选出准确性高的从节点，为主节点漂移作好准备。切换的从节点的优先级最高，也就代表该从节点的存储服务器性能最好，主节点只有一个，而从节点可以有多个，当主节点不可用时，选取优先级最高的从节点作为新的主节点，从而能够提高数据存储的准确性和高度可用性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.存储故障快速切换处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

节点角色定义步骤：对各存储服务节点安装和配置Keepalived服务，标记存储服务节点为主节点或从节点；

虚拟IP分配步骤：为主节点分配虚拟IP地址；

心跳检测步骤：对各存储服务节点进行心跳检测，判断主节点是否存活；

节点切换步骤：当发现主节点没有存活时，自动将虚拟IP地址飘移至从节点，并切换从节点的身份为主节点；

综合信息采集步骤：实时采集防盗门周围信息，并将周围信息发送给中央处理器；

异常情况监听步骤：监听各个存储服务节点存储的数据是否存在异常情况，并将是否存在异常情况的信息发信给中央处理器；

中央处理器处理步骤：当接收到存在异常情况的信息或者根据周围信息判断出存在入侵行为时，判断当前存储服务器的角色，若当前存储服务器为主节点时，则执行S21、S22和S23；若当前存储服务器为从节点时，则执行S22和S23；

S21：将虚拟IP漂移至从节点，并将从节点切换为主节点；

S22：对该存储服务器中存储的数据进行加密；

S23：对该存储服务器的放置室增强应急防御措施；

按钮触发步骤：提供用于将各节点恢复正常的按钮，当按钮被触发时，对加密的数据进行解密，并且将虚拟IP漂移至原来的主节点，并还原主节点和从节点的身份。

2.根据权利要求1所述的存储故障快速切换处理方法，其特征在于，在所述节点角色定义步骤中，通过Keepalived服务的竞选机制来确定主节点和从节点，并对主节点和从节点进行标记。

3.根据权利要求1所述的存储故障快速切换处理方法，其特征在于：所述节点角色定义步骤之前还包括：

虚拟磁盘创建步骤：对各存储服务节点安装和配置DRBD服务，并创建虚拟磁盘。

4.根据权利要求3所述的存储故障快速切换处理方法，其特征在于，所述虚拟磁盘创建步骤具体包括：

S1：对各存储服务节点安装和配置DRBD服务；

S2：对物理磁盘进行分区，并对磁盘分区进行初始化；

S3：将初始化的磁盘分区进行封装；

S4：对封装后的磁盘分区创建虚拟磁盘；

S5：对各个虚拟磁盘创建文件系统。

5.根据权利要求3所述的存储故障快速切换处理方法，其特征在于，所述节点角色定义步骤之后包括：

数据同步步骤：将存储至作为主节点的虚拟磁盘中的数据备份至从节点的虚拟磁盘中。