CN111367721A - 一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供的一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统，基于NVDIMM的高效远程复制技术，采用高效的非易失性缓存作为基本存储介质通过RDMA网络将本地的NVDIMM存储池映射至远端，通过自定义的RDMA网络协议实现了字节方式的数据同步，减少原有的网络层面的内存拷贝从而提高复制效率。本发明通过实现基于NVDIMM的高效远程复制使数据从本地复制到远端只需要ns级的网络延时，用户可以通过字节方式复制本地数据到远端，从而解决传统远程复制的效率低，可靠性存在风险等问题。
Description
技术领域
本发明涉及数据传输存储技术领域，特别是涉及一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统。
背景技术
随着大数据、人工智能、物联网的爆炸式发展，数据量快速上升。用户对承载数据的存储系统的稳定性和可靠性要求越来越高。虽然很多存储厂商能够为用户提供一定冗余性的存储设备，但依然无法防止各种自然灾害对系统造成不可恢复的毁坏。为了保证数据存储的高可用性，远程复制功能成为远程容灾方案中关键技术之一。
传统异地容灾通常采用基于卷或快照的异步远程复制将本地的卷(LUN)复制到远端卷(LUN)，这种方式由于存储介质本身的原因复制效率较低，本地数据与远端数据存在较大差异，在灾难来临时会有部分数据丢失。
传统远程复制基于普通硬盘或SSD实现，介质本身处理IO能力较弱，基于TCP/IP网络传输效率低下，在自然灾害来临时造成部分数据丢失。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统，以提高复制效率，进而避免灾难来临时会有部分数据丢失。具体技术方案如下：
本发明实施例提供了一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统，包括：本地端、目标端、内存控制模块、本地非易失性存储模块、目标非易失性存储模块、封装模块、本地网络接口控制器、目标网络接口控制器；
所述本地端连接所述目标端，建立远程复制关系；
当用户通过所述本地端发起存储请求时；其中，所述存储请求包含有目标数据字节；
所述内存控制模块获取所述存储请求，并将所述目标数据字节写入本地非易失性存储模块；
所述内存控制模块控制所述封装模块封装所述目标数据字节，得到封装数据字节，所述内存控制系统控制连接所述本地网络接口控制器，所述本地网络接口控制器连接所述目标网络接口控制器；所述目标网络接口控制器访问连接所述目标非易失性存储模块的访问接口；
所述内存控制模块通过所述本地网络接口控制器、所述目标网络接口控制器访问所述目标非易失性存储模块，并将所述封装数据字节写入所述目标网络接口控制器。
可选的，还包括目标内存控制系统、目标封装模块；
用户在目标端发起第一存储请求时，其中，所述第一存储请求包含有第一目标数据字节，利用所述目标内存控制系统，控制所述目标封装模块封装所述第一存储请求，并通过目标网络接口控制器、所述RDMA网络、所述本地网络接口控制器访问所述本地非易失性存储模块，并将所述第一目标数据字节写入所述本地非易失性存储模块。
可选的，还包括本地同步IO处理模块，所述本地同步IO处理模块的输入端连接所述内存控制模块，所述本地同步IO处理模块的输出端分别连接所述本地非易失性存储模块、所述目标非易失性存储模块；
用户通过本地端发起所述存储请求时，所述内存控制模块接收所述存储请求，并将所述存储请求发送至所述本地同步IO处理模块；此时，所述本地同步IO处理模块命令内存控制模块仅执行所述存储请求，并直至所述存储请求执行完毕，此时，所述内存控制模块分别将所述目标数据字节存储至所述本地非易失性存储模块、所述目标非易失性存储模块。
可选的，还包括目标同步IO处理模块，所述目标同步IO处理模块的输入端连接所述目标内存控制模块，所述目标同步IO处理模块的输出端连接所述目标非易失性存储模块；所述目标同步IO处理模块通过RDMA网络连接所述本地同步IO处理模块；
用户通过目标端发起所述存储请求时，所述目标内存控制模块接收所述存储请求，并将所述存储请求发送至所述目标同步IO处理模块；此时，所述目标同步IO处理模块命令内存控制模块仅执行所述存储请求，并直至所述存储请求执行完毕，此时，所述目标内存控制模块分别将所述目标数据字节存储至所述本地非易失性存储模块、所述目标非易失性存储模块。
可选的，所述本地网络接口控制器通过RDMA网络连接所述目标网络接口控制器。
本发明实施例提供的一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统，包括：本地端、目标端、内存控制模块、本地非易失性存储模块、目标非易失性存储模块、封装模块、本地网络接口控制器、目标网络接口控制器；本地端连接目标端，建立远程复制关系；当用户通过本地端发起存储请求时；其中，存储请求包含有目标数据字节；内存控制模块获取存储请求，并将目标数据字节写入本地非易失性存储模块；内存控制模块控制封装模块封装目标数据字节，得到封装数据字节，内存控制系统控制连接本地网络接口控制器，本地网络接口控制器连接目标网络接口控制器；目标网络接口控制器访问连接目标非易失性存储模块的访问接口；内存控制模块通过本地网络接口控制器、目标网络接口控制器访问目标非易失性存储模块，并将封装数据字节写入目标网络接口控制器。本发明实施例提供的基于非易失性存储器的高效远程复制系统，基于NVDIMM的高效远程复制技术，采用高效的非易失性缓存作为基本存储介质通过RDMA网络将本地的NVDIMM存储池映射至远端，通过自定义的RDMA网络协议实现了字节方式的数据同步，减少原有的网络层面的内存拷贝从而提高复制效率。本发明通过实现基于NVDIMM的高效远程复制使数据从本地复制到远端只需要ns级的网络延时，用户可以通过字节方式复制本地数据到远端，从而解决传统远程复制的效率低，可靠性存在风险等问题。
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。
图1为本发明实施例提供的一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统架构图。
图2为本发明实施例提供的工作原理图。
图3为本发明实施例提供的另一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统架构图。
具体实施方式
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描述。
本发明实施例所使用的专业术语解释：
NVDIMM：非易失性双列直插式内存模块(英语:non-volatile dual in-linememorymodule，缩写NVDIMM)是一种用于计算机的随机存取存储器。非易失性存储器是即使断电也能保留其内容的内存，这包括意外断电、系统崩溃或正常关机。双列直插式表示该内存使用DIMM封装。NVDIMM在某些情况下可以改善应用程序的性能、数据安全性和系统崩溃恢复时间。这增强了固态硬盘(SSD)的耐用性和可靠性；
RDMA：Remote DirectMemoryAccess的缩写，意思是远程直接数据存取，就是为了解决网络传输中服务器端数据处理的延迟而产生的；
NIC：网络接口控制器(英语:network interface controller，NIC)，又称网络接口控制器，网络适配器(network adapter)，网卡(network interface card)，或局域网接收器(LAN adapter)，是一块被设计用来允许计算机在计算机网络上进行通讯的计算机硬件。
为了提高复制效率，进而避免灾难来临时会有部分数据丢失，本发明实施例提供了一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统。
请参见图1-图3，本发明实施例所提供的本发明实施例提供了一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统，包括：本地端、目标端、内存控制模块、本地非易失性存储模块、目标非易失性存储模块、封装模块、本地网络接口控制器、目标网络接口控制器；
所述本地端连接所述目标端，建立远程复制关系；
当用户通过所述本地端发起存储请求时；其中，所述存储请求包含有目标数据字节；
所述内存控制模块获取所述存储请求，并将所述目标数据字节写入本地非易失性存储模块；
所述内存控制模块控制所述封装模块封装所述目标数据字节，得到封装数据字节，所述内存控制系统控制连接所述本地网络接口控制器，所述本地网络接口控制器连接所述目标网络接口控制器；所述目标网络接口控制器访问连接所述目标非易失性存储模块的访问接口；
所述内存控制模块通过所述本地网络接口控制器、所述目标网络接口控制器访问所述目标非易失性存储模块，并将所述封装数据字节写入所述目标网络接口控制器。
需要说明的是，本发明由本地端和目标端两部分组成，本地端与目标端建立远程复制关系后，请参见图2，用户在发起存储请求时内存控制系统(NVDIMM子系统)会接收用户的存储请求，将数据书写到本地非易失性存储模块NVDIMM中，同时将数据写入目标非易失性存储模块(目标端的NVDIMM设备)中，返回用户操作结束。由于NVDIMM的高速处理性和自主RDMA网络的高速性，数据从本地复制到目标端的时间极端几乎可以忽略。
具体的，本发明实施例提供的一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统，包括：本地端、目标端、内存控制模块、本地非易失性存储模块、目标非易失性存储模块、封装模块、本地网络接口控制器、目标网络接口控制器；本地端连接目标端，建立远程复制关系；当用户通过本地端发起存储请求时；其中，存储请求包含有目标数据字节；内存控制模块获取存储请求，并将目标数据字节写入本地非易失性存储模块；内存控制模块控制封装模块封装目标数据字节，得到封装数据字节，内存控制系统控制连接本地网络接口控制器，本地网络接口控制器连接目标网络接口控制器；目标网络接口控制器访问连接目标非易失性存储模块的访问接口；内存控制模块通过本地网络接口控制器、目标网络接口控制器访问目标非易失性存储模块，并将封装数据字节写入目标网络接口控制器。本发明实施例提供的基于非易失性存储器的高效远程复制系统，基于NVDIMM的高效远程复制技术，采用高效的非易失性缓存作为基本存储介质通过RDMA网络将本地的NVDIMM存储池映射至远端，通过自定义的RDMA网络协议实现了字节方式的数据同步，减少原有的网络层面的内存拷贝从而提高复制效率。本发明通过实现基于NVDIMM的高效远程复制使数据从本地复制到远端只需要ns级的网络延时，用户可以通过字节方式复制本地数据到远端，从而解决传统远程复制的效率低，可靠性存在风险等问题。
进一步的，还包括目标内存控制系统、目标封装模块；
用户在目标端发起第一存储请求时，其中，所述第一存储请求包含有第一目标数据字节，利用所述目标内存控制系统，控制所述目标封装模块封装所述第一存储请求，并通过目标网络接口控制器、所述RDMA网络、所述本地网络接口控制器访问所述本地非易失性存储模块，并将所述第一目标数据字节写入所述本地非易失性存储模块。
具体的，在本发明实施例中，封装模块为libpmem库封装模块，用户可以在本地端实施向目标端存储数据字节的工作，亦可以在目标端实施向本地端存储目标字节的工作。
进一步的，还包括本地同步IO处理模块，所述本地同步IO处理模块的输入端连接所述内存控制模块，所述本地同步IO处理模块的输出端分别连接所述本地非易失性存储模块、所述目标非易失性存储模块；
用户通过本地端发起所述存储请求时，所述内存控制模块接收所述存储请求，并将所述存储请求发送至所述本地同步IO处理模块；此时，所述本地同步IO处理模块命令内存控制模块仅执行所述存储请求，并直至所述存储请求执行完毕，此时，所述内存控制模块分别将所述目标数据字节存储至所述本地非易失性存储模块、所述目标非易失性存储模块。
进一步的，还包括目标同步IO处理模块，所述目标同步IO处理模块的输入端连接所述目标内存控制模块，所述目标同步IO处理模块的输出端连接所述目标非易失性存储模块；所述目标同步IO处理模块通过RDMA网络连接所述本地同步IO处理模块；
用户通过目标端发起所述存储请求时，所述目标内存控制模块接收所述存储请求，并将所述存储请求发送至所述目标同步IO处理模块；此时，所述目标同步IO处理模块命令内存控制模块仅执行所述存储请求，并直至所述存储请求执行完毕，此时，所述目标内存控制模块分别将所述目标数据字节存储至所述本地非易失性存储模块、所述目标非易失性存储模块。
为了获得较高的数据可靠，基于NVDIMM的高效远程复制功能采用同步IO处理方式满足客户对低延时高可靠性的要求。在基于NVDIMM的高效远程复制功能设计中就是为了满足对可靠性要求极其苛刻的场景设计的，因此同步IO处理方式在超低延时(ns级延时)的保障下确保在灾难来临时可以保障数据的完整性。
进一步的，所述本地网络接口控制器通过RDMA网络连接所述目标网络接口控制器。
具体的，本发明实施例提供的基于非易失性存储器的高效远程复制系统，基于NVDIMM的高效远程复制功能提供了一种简单高效基于NVDIMM介质和RDMA网络的远程复制方法。本方案技术是通过如下技术方案实现的：基于NVDIMM高效远程复制功能其特点主要表现在存储介质传输网络：基于字节方式的NVDIMM子系统的构建和管理采用基本libpmem库封装管理NVDIMM设备的字节访问API，基于librmem基本库封装RDMA网络字节访问远端NVDIMM设备。基于NVDIMM设备的同步IO处理逻辑以及应用RDMA协议实现本地和目标端的远程复制关系。基于NVDIMM设备的自定义RDMA网络协议。
本发明实施例提供的一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统，包括：本地端、目标端、内存控制模块、本地非易失性存储模块、目标非易失性存储模块、封装模块、本地网络接口控制器、目标网络接口控制器；本地端连接目标端，建立远程复制关系；当用户通过本地端发起存储请求时；其中，存储请求包含有目标数据字节；内存控制模块获取存储请求，并将目标数据字节写入本地非易失性存储模块；内存控制模块控制封装模块封装目标数据字节，得到封装数据字节，内存控制系统控制连接本地网络接口控制器，本地网络接口控制器连接目标网络接口控制器；目标网络接口控制器访问连接目标非易失性存储模块的访问接口；内存控制模块通过本地网络接口控制器、目标网络接口控制器访问目标非易失性存储模块，并将封装数据字节写入目标网络接口控制器。本发明实施例提供的基于非易失性存储器的高效远程复制系统，基于NVDIMM的高效远程复制技术，采用高效的非易失性缓存作为基本存储介质通过RDMA网络将本地的NVDIMM存储池映射至远端，通过自定义的RDMA网络协议实现了字节方式的数据同步，减少原有的网络层面的内存拷贝从而提高复制效率。本发明通过实现基于NVDIMM的高效远程复制使数据从本地复制到远端只需要ns级的网络延时，用户可以通过字节方式复制本地数据到远端，从而解决传统远程复制的效率低，可靠性存在风险等问题。
需要说明的是，在本文中，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。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，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，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于非易失性存储器的高效远程复制系统，其特征在于，包括：本地端、目标端、内存控制模块、本地非易失性存储模块、目标非易失性存储模块、封装模块、本地网络接口控制器、目标网络接口控制器；
所述本地端连接所述目标端，建立远程复制关系；
当用户通过所述本地端发起存储请求时；其中，所述存储请求包含有目标数据字节；
所述内存控制模块获取所述存储请求，并将所述目标数据字节写入本地非易失性存储模块；
所述内存控制模块控制所述封装模块封装所述目标数据字节，得到封装数据字节，所述内存控制系统控制连接所述本地网络接口控制器，所述本地网络接口控制器连接所述目标网络接口控制器；所述目标网络接口控制器访问连接所述目标非易失性存储模块的访问接口；
所述内存控制模块通过所述本地网络接口控制器、所述目标网络接口控制器访问所述目标非易失性存储模块，并将所述封装数据字节写入所述目标网络接口控制器。
2.根据权利要求1所述的基于非易失性存储器的高效远程复制系统，其特征在于，还包括目标内存控制系统、目标封装模块；
用户在目标端发起第一存储请求时，其中，所述第一存储请求包含有第一目标数据字节，利用所述目标内存控制系统，控制所述目标封装模块封装所述第一存储请求，并通过目标网络接口控制器、所述RDMA网络、所述本地网络接口控制器访问所述本地非易失性存储模块，并将所述第一目标数据字节写入所述本地非易失性存储模块。
3.根据权利要求1所述的基于非易失性存储器的高效远程复制系统，其特征在于，还包括本地同步IO处理模块，所述本地同步IO处理模块的输入端连接所述内存控制模块，所述本地同步IO处理模块的输出端分别连接所述本地非易失性存储模块、所述目标非易失性存储模块；
用户通过本地端发起所述存储请求时，所述内存控制模块接收所述存储请求，并将所述存储请求发送至所述本地同步IO处理模块；此时，所述本地同步IO处理模块命令内存控制模块仅执行所述存储请求，并直至所述存储请求执行完毕，此时，所述内存控制模块分别将所述目标数据字节存储至所述本地非易失性存储模块、所述目标非易失性存储模块。
4.根据权利要求2所述的基于非易失性存储器的高效远程复制系统，其特征在于，还包括目标同步IO处理模块，所述目标同步IO处理模块的输入端连接所述目标内存控制模块，所述目标同步IO处理模块的输出端连接所述目标非易失性存储模块；所述目标同步IO处理模块通过RDMA网络连接所述本地同步IO处理模块；
用户通过目标端发起所述存储请求时，所述目标内存控制模块接收所述存储请求，并将所述存储请求发送至所述目标同步IO处理模块；此时，所述目标同步IO处理模块命令内存控制模块仅执行所述存储请求，并直至所述存储请求执行完毕，此时，所述目标内存控制模块分别将所述目标数据字节存储至所述本地非易失性存储模块、所述目标非易失性存储模块。
5.根据权利要求1所述的基于非易失性存储器的高效远程复制系统，其特征在于，所述本地网络接口控制器通过RDMA网络连接所述目标网络接口控制器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200703 |