CN112332914A - 一种存储网络中光纤链路故障监控方法及系统 - Google Patents

一种存储网络中光纤链路故障监控方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种存储网络中光纤链路故障监控方法及系统。所述方法包括生成SAN网络拓扑，建立业务主机、光纤交换机和SAN存储设备的业务关联关系并在SAN网络拓扑中展示，并增加光纤交换机端口CRC指标监控；当存储网络光纤链路出现故障时，通过对业务主机的表征告警匹配SAN网络拓扑，定位故障链路中的光纤交换机；结合预警分析策略对光纤交换机端口CRC指标监控采集的CRC校验信息进行分析，快速定位故障点。采用本申请技术方案能够自动排查定位故障点和故障原因，以达到缩小故障定位的时效性。

Description

一种存储网络中光纤链路故障监控方法及系统
技术领域
本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种存储网络中光纤链路故障监控方法及系统。
背景技术
光纤交换机是一种高速的网络传输中继设备，又叫做光纤通道交换机、SAN交换机，它较普通交换机而言，采用了光纤电缆作为传输介质。光纤传输的优点是速度快、抗干扰能力强。光纤交换机主要有两种，一是用来连接存储的FC交换机。另一种是以太网交换机，端口是光纤接口的，和普通的电接口的外观一样，但接口类型不同。
在存储网络中，交换机传输的是计算设备与存储设备或存储设备之间的数据，使用的是FC协议，由此存储交换机传输的数据有效载荷更多效率更高，但是对丢包、延时和抖动非常敏感，不支持数据包乱序，偶发的一个错包都可能导致全网的问题。
在存储设备运维中，故障频率最高是光纤链路，目前判断光纤链路丢包、延时、抖动，多采用通过登录光纤交换机，用命令方式查看后人工进行判别。
在存储网络中发生光纤链路故障时，一般会导致业务端报错，如服务器端性能低下等情况。而这种情况一般由于光纤线路老化、光纤模块或者光纤口故障等情况导致，很多情况下，这类故障并不触发光纤交换机告警，导致了故障排除非常困难。
这种判别方式需要人员具备足够的经验，并且受当前存储网络和光纤链路结构影响，仅能实现部分故障的模糊判别，且实时性较差，这就需要提出一套高效的故障分析方法，以确保在光纤链路出现故障时，可以及时进行故障发现和判断。
发明内容
本申请提供了一种存储网络中光纤链路故障监控方法，包括：
生成SAN网络拓扑，建立业务主机、光纤交换机和SAN存储设备的业务关联关系并在SAN网络拓扑中展示，并增加光纤交换机端口CRC指标监控；
当存储网络光纤链路出现故障时，通过对业务主机的表征告警匹配SAN网络拓扑，定位故障链路中的光纤交换机；
结合预警分析策略对光纤交换机端口CRC指标监控采集的CRC校验信息进行分析，快速定位故障点。
如上所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其中，在存储监控系统中生成SAN网络拓扑，具体包括：
采用RAID技术规划SAN存储，将SAN存储空间整体分配后指定一个逻辑单元号，形成一个逻辑磁盘，使用LUN mapping、LUN masking和Zone技术管制业务主机的访问；
通过对SAN存储设备的信息采集，根据SAN存储设备端口连接的光纤模块WWN的信息进行匹配关联，实现SAN网络拓扑的自动生成，在SAN网络拓扑中展示SAN网络设备、光纤交换机与业务主机结合的关联关系。
如上所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其中，使用光纤交换机的ZONE功能将连接在SAN网络中的业务主机和SAN存储设备逻辑上划到不同的区域内，使得不同区域中的设备相互间不能被光纤链路网络直接访问，实现网络中的设备之间的相互隔离。
如上所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其中，对SAN存储设备进行监控，收集到存储LUN、LUN masking或LUN mapping以及存储的HBA卡端口信息；在光纤交换机端收集光纤端口的WWN号、对端设备WWN号、ZONE信息；在主机端收集主机的HBA卡端口信息，建立从业务主机到存储LUN的完整链路拓扑。
如上所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其中，在存储监控系统中利用命令行采集或光纤交换机管控接口，新增光纤交换机端口CRC指标监控。
如上所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其中，在新增对光纤交换机端口CRC指标的监控时，还包括结合常见的故障类型及厂商提供的建议，制定指标联动场景策略，并形成CRC校验预警阈值。
如上所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其中，根据厂商的建议和之前问题处理所积累的经验进行初始CRC校验预警阈值的持续优化设定。
如上所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其中，在光纤链路发生状态变更之前，光纤线路的性能数据已经出现变化，根据出现的CRC校验错误、链接失败、信号丢失和信号不同步特征组合，初步判断光纤链路的故障类型，并主动发出预警。
如上所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其中，在通过业务关联和SAN网络拓扑分析后，将设备间的排查具体到设备端口到设备端口间的排查分析，并根据生成的CRC校验告警，快速定位故障点。
本申请还提供一种存储网络中光纤链路故障监控系统，所述光纤链路故障监控系统执行上述任一项所述的光纤链路故障监控方法。
本申请实现的有益效果如下：本申请通过生成SAN网络拓扑，通过业务问题快速定位故障点设备，并利用监控工具实时采集故障点设备的CRC 校验信息，通过CRC校验值联动分析功能自动排查定位故障点和故障原因，以达到缩小故障定位的时效性。
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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明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是本申请实施例一提供的一种存储网络中光纤链路故障监控的方法流程图；
图2是建立业务主机、光纤交换机和SAN存储设备的业务关联关系图。
具体实施方式
下面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。
实施例一
本申请实施例一提供一种存储网络中光纤链路故障监控分析方法，如图1所示，包括：
步骤110、生成SAN网络拓扑，建立业务主机、光纤交换机和SAN存储设备的业务关联关系并在SAN网络拓扑中展示，并增加光纤交换机端口CRC指标监控；
本申请实施例中，光纤链路故障分析系统通过采集业务主机、光纤交换机和SAN存储设备中的数据生成SAN网络拓扑；
具体地，采用RAID技术规划SAN（Storage Area Network，存储区域网络）存储，通过RAID组合后的磁盘不再能看到单独的磁盘信息，而是变成了一个巨大的存储空间；因此在RAID技术将此存储空间整体分配，被指定一个LUN（逻辑单元号）后，成为了一个“逻辑”磁盘，供接驳的计算机使用；
在配置了对应的SAN存储后，业务服务器只要看到存储的控制系统，就有可能使用存储的磁盘资源，但是存储不可能只为某一个服务器来使用，所以它必须管制主机使用某部分磁盘资源，因此实现这种管制的主要技术有：LUN mapping，LUN masking和Zone；
其中LUN masking，LUN mapping都是在存储端进行配置，LUN masking通过将LUN与主机端的HBA卡的WWN号绑定，与主机HBA卡建立一对一或多对一的连接和访问关系；LUNMapping是将LUN与存储设备的HBA端口进行绑定，主机连接不同的存储端口时所能访问的LUN不同；
而无论是LUN masking还是LUN mapping，都是只关注在SAN存储和主机的HBA卡端口间的映射管控，对于中间的光纤网络的接入、链接及经过路径仍然无法确认，在当前SAN存储网络日益复杂的情况下，就需要结合光纤交换机（FC交换机）的端口数据和ZONE信息进行整条光纤链路的识别；
光纤交换机的ZONE功能类似于以太网交换机上的VLAN功能，它是将连接在SAN网络中的设备（主机和存储），逻辑上划到不同的区域内，使得不同区域中的设备相互间不能被FC网络直接访问，从而实现网络中的设备之间的相互隔离。
具体地，通过对SAN存储设备的信息采集，根据SAN存储设备端口连接的光纤模块WWN（World Wide Name，全球唯一名字）的信息进行匹配关联，实现SAN网络拓扑的自动生成，然后在SAN网络拓扑中展示SAN网络设备与业务系统结合的关联关系；通过在存储端进行监控，收集到存储LUN、LUN masking或LUN mapping以及存储的HBA卡端口信息；在光纤交换机端收集光纤端口的WWN号、对端设备WWN号、ZONE信息；在主机端收集主机的HBA卡端口信息，通过如图2所示的关联，建立从业务主机到存储LUN的完整链路拓扑；利用可视化工具进行SAN网络拓扑展示，结合业务系统和设备的对应关系，形成直观的拓扑显示，以及后台告警关联配置，帮助快速分析故障点；
表1为SAN网络拓扑关系展示：
Figure 951824DEST_PATH_IMAGE001
表1
①主机端通过以下命令方式进行采集：
以Reahat主机为例，查看WWN命令：
# grep scsi /proc/scsi/qla2300/1
Number of reqs in pending_q= 0, retry_q= 0, done_q= 0, scsi_retry_q= 0
scsi-qla0-adapter-node=200000e08b9cf661;
scsi-qla0-adapter-port=210000e08b9cf661;
命令行中200000e08b9cf661和210000e08b9cf661即为光纤卡的WWN号。
②光纤交换机采用命令行或通过光纤交换机管理工具接口获取：
查看光纤交换机端口信息：switchshow；
查看光纤交换机ZONE信息：zoneshow/cfgshow；
管理工具：通过内置接口进行数据采集。
③存储端采用登录存储控制台命令获取或基于SMI-S协议获取，其中SMI-S是SNIA（全球网络存储工业协会）发起并主导，众多存储厂商共同参与开发的一种标准管理接口，目标是在存储网络中的存储设备和管理软件之间提供标准化的通信方式，从而使存储管理实现厂商无关性，提高管理效率、降低管理成本，促进存储网络的发展；
监控前提：开通SMI-S协议，同时大部分存储需要安装对应的agent工具；
使用协议和端口：一般使用TCP协议，端口默认是5988 5989；
取值方式：默认使用agent工具通过SMI-S协议连接存储控制台获取数据，部分存储可以直接使用SMI-S，无需agent；
数据处理：RIIL接收到所取到的数据后，通过提取有效数据和计算的方式将数据进行整理后即为指标对应的值；
适应范围：目前多数存储是通过SMI-S协议监控。
另外，在存储监控系统中利用命令行采集或光线交换机管控接口，新增对光纤交换机端口CRC指标的监控，表2为新增光纤交换机端口CRC指标监控展示：
Figure 134544DEST_PATH_IMAGE002
表2
在新增对光纤交换机端口CRC指标的监控时，还包括为CRC检验码配置告警阈值；具体地，结合常用的故障类型及厂商提供的建议，指定指标联动场景策略，并形成参数的预警阈值，并可以根据厂商的建议和之前问题处理所积累的经验进行初始预警阈值的持续优化设定；表3展示了预警分析策略表：
Figure 445440DEST_PATH_IMAGE003
表3
步骤120、当存储网络光纤链路出现故障时，通过对业务主机的表征告警匹配SAN网络拓扑，定位故障链路中的光纤交换机；
本申请实施例中，存储监控系统在检测到业务主机出现告警表征，则访问SAN网络拓扑，从中匹配出现故障的光纤交换机；具体地，在光纤链路发生状态变更之前，光纤线路的性能数据已经出现变化，例如可能出现CRC校验错误、链接失败、信号丢失和信号不同步等特征，根据这些特征或特征组合，可以初步定位故障链路中的光纤设备，并主动发出预警；
为增加故障定位的准确性，本申请实施例将业务主机历史出现的多种类型的大量故障表征作为故障分析模型的样本，根据大量的故障表征构建故障分析模型，具体包括如下子步骤：
Step1、构建故障分析模型，将业务主机出现的不同类型的故障表征历史数据和历史分析报告构建故障特征向量集；
具体地，将业务主机的不同类型的故障表征转化为不同的数据表示形式；例如，若业务主机出现链路失败故障表征，则将该种故障表征表示为0x1010；若业务主机出现信号丢失故障表征，则将该种故障表征表示为0x1101，其他故障表征均使用唯一的数据进行表示；
具体地，从业务主机出现的不同类型的故障表征历史数据和历史分析报告中提取特征向量，得到故障特征向量集
Figure 981594DEST_PATH_IMAGE004
，t为采集到的故障表征历史数据和历史分析报告的时间；其中
Figure 327125DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 415167DEST_PATH_IMAGE006
,
Figure 340922DEST_PATH_IMAGE007
,
Figure 70981DEST_PATH_IMAGE008
,
Figure 880805DEST_PATH_IMAGE009
,
Figure 139748DEST_PATH_IMAGE010
，......
Figure 425236DEST_PATH_IMAGE011
代表不同的故障类型，每一个
Figure 552460DEST_PATH_IMAGE012
具有与其对应的集合
Figure 607004DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 302428DEST_PATH_IMAGE014
,
Figure 950578DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 491281DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 790544DEST_PATH_IMAGE017
，......
Figure 391289DEST_PATH_IMAGE018
为与不同故障类型对应的历史分析报告，n为故障类型的总量。
Step2、将故障特征向量集输入故障分类模型，训练故障分类模型得到不同的子分类模型，分别利用各个子分类模型对故障特征向量集进行分类，通过分类结果估计得到各个子分类模型的权重的集合；
具体地，将故障特征向量集输入分类模型，利用特征向量集训练子分类模型
Figure 651369DEST_PATH_IMAGE019
；再利用子分类模型
Figure 871129DEST_PATH_IMAGE020
对特征向量集进行分类，得到分类结果，通过分类结果采用公式
Figure 900265DEST_PATH_IMAGE021
估计子分类模型的权重的集合
Figure 937491DEST_PATH_IMAGE022
，其中，argmin是
Figure 278343DEST_PATH_IMAGE023
具有最小值的
Figure 426427DEST_PATH_IMAGE024
的集合。
Step3、寻找权重的集合中的每个权重对应的最优值，通过各个子分类模型和其对应的权重的最优值的组合确定故障类型，得到故障分析模型；
通过粒子群优化算法计算各个子分类模型
Figure 310070DEST_PATH_IMAGE025
的权重的集合
Figure 393563DEST_PATH_IMAGE026
中，每个权重对应的最优值；通过各个子分类模型
Figure 362656DEST_PATH_IMAGE027
和其对应的权重的最优值
Figure 48853DEST_PATH_IMAGE028
组合确定故障类型，得到故障分析模型。
Step4、当检测到业务主机发生故障表征时，将故障表征输入故障分析模型得到故障类型，根据故障类型定位故障链路中发生故障的光纤交换机。
步骤130、结合预警分析策略对光纤交换机端口CRC指标监控采集的CRC校验信息进行分析，快速定位故障点；
具体地，通过光纤交换机端口CRC指标监控采集各个交换机端口的CRC校验信息与CRC检验码配置告警阈值比对，若采集到的某个交换机端口的CRC校验信息未在CRC检验码配置告警阈值之内，则可确定该交换机端口出现故障，并通过查询预警分析策略表确定该交换机端口出现的故障情况，由此将设备间的排查具体到设备端口到设备端口间的排查分析，快速定位故障点；
其中，通过每次的问题确认，对预警分析策略进行优化调整，在固化人工经验的同时，不断提升定位准确度和实用性；表4为预警分析策略调优记录表：
Figure 932143DEST_PATH_IMAGE029
表4
本申请还提供一种存储网络中光纤链路故障监控分析系统，所述光纤链路故障监控分析系统执行上述光纤链路故障监控分析方法。
采用本申请所述存储网络中光纤链路故障监控方法，在某运营商IT运维中，结合存储监控系统，共计实现了13个SAN网交换机参数的监控，并且制定了12条场景策略和6条故障排查策略，故障定位时间由平均37.2分钟降低到平均9.8分钟，极大的降低了SAN网络故障排查定位的时长，本发明实现简单，限速有效，达到了应用的要求。
以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种存储网络中光纤链路故障监控方法，其特征在于，包括：
生成SAN网络拓扑，建立业务主机、光纤交换机和SAN存储设备的业务关联关系并在SAN网络拓扑中展示，并增加光纤交换机端口CRC指标监控；
当存储网络光纤链路出现故障时，通过对业务主机的表征告警匹配SAN网络拓扑，定位故障链路中的光纤交换机；
结合预警分析策略对光纤交换机端口CRC指标监控采集的CRC校验信息进行分析，快速定位故障点。
2.如权利要求1所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其特征在于，在存储监控系统中生成SAN网络拓扑，具体包括：
采用RAID技术规划SAN存储，将SAN存储空间整体分配后指定一个逻辑单元号，形成一个逻辑磁盘，使用LUN mapping、LUN masking和Zone技术管制业务主机的访问；
通过对SAN存储设备的信息采集，根据SAN存储设备端口连接的光纤模块WWN的信息进行匹配关联，实现SAN网络拓扑的自动生成，在SAN网络拓扑中展示SAN网络设备、光纤交换机与业务主机结合的关联关系。
3.如权利要求2所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其特征在于，使用光纤交换机的ZONE功能将连接在SAN网络中的业务主机和SAN存储设备逻辑上划到不同的区域内，使得不同区域中的设备相互间不能被光纤链路网络直接访问，实现网络中的设备之间的相互隔离。
4.如权利要求3所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其特征在于，对SAN存储设备进行监控，收集到存储LUN、LUN masking或LUN mapping以及存储的HBA卡端口信息；在光纤交换机端收集光纤端口的WWN号、对端设备WWN号、ZONE信息；在主机端收集主机的HBA卡端口信息，建立从业务主机到存储LUN的完整链路拓扑。
5.如权利要求1所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其特征在于，在存储监控系统中利用命令行采集或光纤交换机管控接口，新增光纤交换机端口CRC指标监控。
6.如权利要求5所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其特征在于，在新增对光纤交换机端口CRC指标的监控时，还包括结合常见的故障类型及厂商提供的建议，制定指标联动场景策略，并形成CRC校验预警阈值。
7.如权利要求6所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其特征在于，根据厂商的建议和之前问题处理所积累的经验进行初始CRC校验预警阈值的持续优化设定。
8.如权利要求1所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其特征在于，在光纤链路发生状态变更之前，光纤线路的性能数据已经出现变化，根据出现的CRC校验错误、链接失败、信号丢失和信号不同步特征组合，初步判断光纤链路的故障类型，并主动发出预警。
9.如权利要求1所述的存储网络中光纤链路故障监控方法，其特征在于，在通过业务关联和SAN网络拓扑分析后，将设备间的排查具体到设备端口到设备端口间的排查分析，并根据生成的CRC校验告警，快速定位故障点。
10.一种存储网络中光纤链路故障监控系统，其特征在于，所述光纤链路故障监控系统执行如权利要求1-9任一项所述的光纤链路故障监控方法。
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