CN116737634A - 一种drbd双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法和装置，应用于至少两个服务器的DRBD设备上，所述DRBD设备通过fence‑peer操作和仲裁服务器进行通信，所述方法包括如下步骤：配置DRBD设备的处理逻辑；当脑裂发生时，读取配置文件中的fencing配置项，并根据所述fencing配置项调用fence‑peer操作定义的处理程序；触发仲裁程序，获取仲裁结果；根据所述仲裁结果，判断各服务器的仲裁程序是否成功，若仲裁成功，则解除对应服务器的IO挂起继续提供服务，若仲裁失败，则对应服务器进入隔离流程。本发明IO切换(恢复)快，管理相对简单且灵活，能够适应一些客户端/应用IO延迟容忍度低的场景。
Description
技术领域
本发明涉及计算机应用领域，具体而言，涉及一种DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法和装置。
背景技术
DRBD(Distributed Replicated Block Device分布式块设备复制)是linux内核中一个软件实现的、无共享的、服务器之间镜像块设备内容的存储复制解决方案。DRBD设备可以工作在主备模式(只有一端可以提供存储服务)，双主模式(两端都可以提供存储服务)下，当服务器之间的网络故障时，脑裂发生后，会导致数据被撕裂，两端数据不一致。
DRBD为了解决脑裂问题，使用fencing以及fence-peer配置进行脑裂处理。配置说明如下：
(1)fencing定义了网络连接断开时的处理策略，可配置为dont-care,resource-only,resource-and-stonish其中之一。其中dont-care代表忽略处理，resource-only代表仅执行fence-peer操作。resource-and-stonish代表挂起所有IO操作直到fence-peer处理完成。
(2)fence-peer定义了将对端隔离的操作，通过fence-peer操作的返回值进行不同的DRBD设备状态管理。返回值定义如下：
a.对端磁盘目前真实状态为inconsistent(不一致)或者更糟糕的状态，本端将对端磁盘状态标记为inconsistent，不恢复本端IO访问。
b.对端磁盘目前真实状态为outdate(过期)状态，本端将对端磁盘状态标记为outdate，恢复本端IO访问。
c.与对端节点的连接失败，无法连接到对等节点。恢复本端IO访问。
d.等机拒绝设置为outdate状态，因为资源处于primay(主)角色。对端提供IO访问。
e.对端被成功命中，本端将对端标记为outdate状态，恢复本端IO访问。
f.其他值：未定义的返回值，保持现状，什么处理也不做。
尽管DRBD这种脑裂处理策略设计很好，但难以应付一些客户端/应用IO延迟容忍度低的场景。主要表现在以下几个方面：
(1)只有fencing配置为source-and-stonish时，多个服务器同时写入时才能确保数据不被撕裂。但由于某些返回值挂起的IO不会被恢复，IO一直未返回使得客户端不能快速的切换到其他可用链路，影响冗余链路切换。
(2)由于fencing-peer执行过程中需要对DRBD进行管理，处理完对端设备后才能获得结果，从执行开始到返回结果过程同步执行，耗时较久。
(3)通常一个系统中可能有多个DRBD设备。当脑裂发生时，每一个设备都会发起fencing-peer，由于触发时间不一样，导致不同的返回值类型，多个fencing-peer操作重复执行。
(4)在某些应用场景下，可能不同业务类型的卷使用不同的网络。一些极端的处理是以整个服务器为单位，导致业务虽然从物理网络上进行了隔离，但执行结果却互相影响。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法和装置，IO切换(恢复)快，管理相对简单且灵活，能够适应一些客户端/应用IO延迟容忍度低的场景。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法，应用于至少两个服务器的DRBD设备上，所述DRBD设备通过fence-peer操作和仲裁服务器进行通信，所述方法包括如下步骤：配置DRBD设备的处理逻辑；当脑裂发生时，读取配置文件中的fencing配置项，并根据所述fencing配置项调用fence-peer操作定义的处理程序；触发仲裁程序，获取仲裁结果；根据所述仲裁结果，判断各服务器的仲裁程序是否成功，若仲裁成功，则解除对应服务器的IO挂起继续提供服务，若仲裁失败，则对应服务器进入隔离流程。
作为优选方案，所述配置DRBD设备的处理逻辑，包括：在DRBD设备中增加一个标志，并且在创建DRBD设备时进行初始化；DRBD设备成功建立连接后，禁用所述标志；增加仲裁触发条件，若本端存储介质异常将延迟触发；增加fence-peer特定返回值处理，并使能所述标志；所述标志使能后，将拒绝新的IO访问，并且将当前所有未返回的IO以错误状态返回；所述标志使能后，禁止本端产生新的数据代，使得对端的数据代永远比本端新；所述标志使能后，记录返回错误状态IO的bitmap位图到指定的位置，确保所有返回错误状态的IO从另一端同步；网路故障恢复成功建立连接后，根据记录的bitmap位图设置新的bitmap位图，重新同步返回错误位置的IO，恢复完毕后清除记录的bitmap位图；若显示本端抢占仲裁失败，且记录的bitmap位图校验异常，则下一次连接时需要发起一次全盘同步，否则进行差异同步。
作为优选方案，所述fencing配置项包括忽略处理，仅执行fence-peer操作，或挂起所有IO操作直到fence-peer处理完成。
作为优选方案，所述隔离流程，包括：拒绝新的IO访问，立即返回IO错误状态；解除IO挂起操作，将所有正在处理的IO请求以错误状态返回；清除IO在bitmap位图中的标志位。
作为优选方案，所述仲裁程序，包括：仲裁初始化：根据存储设备的网络、存储介质和业务划分信息，进行仲裁初始化；仲裁初抢占：通过fence-peer定义的处理程序触发抢占，若仲裁可达，则由仲裁判决出继续提供服务的DRBD设备，若仲裁不可达，则由预先定义的分组上的DRBD设备继续提供服务；仲裁重置：仲裁抢占完成后，仲裁结果一直保存到故障恢复，故障恢复后，通过仲裁重置清除仲裁结果，重置后的仲裁可继续提供服务。
作为优选方案，还包括：在初始化时，建立DRBD设备与仲裁服务器之间的分组关系；在同一个分组中的多个DRBD设备遵循同一仲裁结果；当仲裁结果不可达时，由默认服务器提供服务。
作为优选方案，若所述仲裁成功，则返回值为7，若仲裁失败，则返回值为101。
本发明还提供了一种DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理装置，应用于至少两个服务器的DRBD设备上，所述DRBD设备通过fence-peer操作和仲裁服务器进行通信，所述装置包括：逻辑配置模块，用于配置DRBD设备的处理逻辑；程序调用模块，当脑裂发生时，读取配置文件中的fencing配置项，并根据所述fencing配置项调用fence-peer操作定义的处理程序；仲裁模块，用于触发仲裁程序，获取仲裁结果；处理模块，用于根据所述仲裁结果，判断各服务器的仲裁程序是否成功，若仲裁成功，则解除对应服务器的IO挂起继续提供服务，若仲裁失败，则对应服务器进入隔离流程。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)IO切换(恢复)快。对于客户端使用冗余链路进行高可用，负载均衡访问的场景，客户端会一直等待挂起IO响应后才会进行下一次IO操作。通过分组仲裁一次后，不必实时查询、设置DRBD状态的技术，可以让仲裁失败的节点快速返回错误IO，客户端可以将该IO快速的下发给其他可用链路。对于仲裁成功的节点，直接取消挂起操作继续IO操作。
(2)管理相对简单。不再使用大量的管理命令，私有配置管理和记录DRBD状态，由DRBD内部完成，大大简化处理过程。
(3)处理结果一致。同一个分组内的DRBD设备遵循相同的脑裂处理流程，不因为触发时间不一样等原因导致系统状态变化，从而出现不同的处理逻辑。同时减少了不必要的调用，遵循第一次仲裁结果即可。
(4)管理灵活。灵活的分组技术和新增加的DRBD处理逻辑，使得组之间的结果不互相影响，不必以服务器为单位进行仲裁。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1为本发明实施例脑裂快速处理方法的流程示意图；
图2为本发明实施例DRBD脑裂fencing处理流程示意图；
图3为本发明实施例正常状态下DRBD设备对外提供服务示意图；
图4为本发明实施例故障状态下DRBD设备对外提供服务示意图；
图5为本发明基于仲裁的脑裂快速处理装置的结构示意图。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
根据本发明的一实施方式结合图1示出。一种基于仲裁的脑裂快速处理方法，应用于至少两个服务器的DRBD设备上，DRBD设备通过fence-peer操作和仲裁服务器进行通信，方法包括如下步骤：
(1)配置DRBD设备的处理逻辑。
具体的，上述配置DRBD设备的处理逻辑，包括：
a.在DRBD设备中增加一个标志，并且在创建DRBD设备时进行初始化；
b.DRBD设备成功建立连接后，禁用标志；增加仲裁触发条件，若本端存储介质异常将延迟触发；
c.增加fence-peer特定返回值处理，并使能标志；标志使能后，将拒绝新的IO访问，并且将当前所有未返回的IO以错误状态返回；
d.标志使能后，禁止本端产生新的数据代，使得对端的数据代永远比本端新；
e.标志使能后，为避免DRBD设备介质不可访问，需要记录返回错误状态IO的bitmap位图到指定的位置，确保所有返回错误状态的IO从另一端同步；
f.网路故障恢复成功建立连接后，根据记录的bitmap位图设置新的bitmap位图，重新同步返回错误位置的IO，恢复完毕后清除记录的bitmap位图；
g.若显示本端抢占仲裁失败，且记录的bitmap位图校验异常，则下一次连接时需要发起一次全盘同步，否则进行差异同步。
(2)当脑裂发生时，读取配置文件中的fencing配置项，并根据fencing配置项调用fence-peer操作定义的处理程序。
本发明实施例中，fencing配置项包括忽略处理，仅执行fence-peer操作，或挂起所有IO操作直到fence-peer处理完成，如图2所示。
(3)触发仲裁程序，获取仲裁结果。若仲裁成功，则返回值为7，若仲裁失败，则返回值为101。
(4)根据仲裁结果，判断各服务器的仲裁程序是否成功，若仲裁成功，则解除对应服务器的IO挂起继续提供服务，若仲裁失败，则对应服务器进入隔离流程。fence-peer处理完成后，抢占仲裁成功一端返回7继续提供服务；抢占仲裁失败一端返回101被隔离。
具体的，上述隔离流程，包括：拒绝新的IO访问，立即返回IO错误状态；解除IO挂起操作，将所有正在处理的IO请求以错误状态返回；清除IO在bitmap位图中的标志位。
本发明实施例中，DRBD和仲裁之间通过DRBD配置文件中fence-peer定义的程序进行通信，该程序遵循DRBD返回值规则。则上述步骤(3)中的仲裁程序，包括：
a.仲裁初始化：根据存储设备的网络、存储介质和业务划分信息，进行仲裁初始化；
b.仲裁初抢占：通过fence-peer定义的处理程序触发抢占，若仲裁可达，则由仲裁判决出继续提供服务的DRBD设备，若仲裁不可达，则由预先定义的分组上的DRBD设备继续提供服务；
c.仲裁重置：仲裁抢占完成后，仲裁结果一直保存到故障恢复，故障恢复后，通过仲裁重置清除仲裁结果，重置后的仲裁可继续提供服务。
进一步的，本发明公开的脑裂快速处理方法，还包括：在初始化时，建立DRBD设备与仲裁服务器之间的分组关系；在同一个分组中的多个DRBD设备遵循同一仲裁结果；当仲裁结果不可达时，由默认服务器提供服务。
本发明通过将DRBD设备和仲裁服务相互配合，脑裂发生后，依据仲裁结果恢复IO处理，同时根据仲裁处理结果设置DRBD状态。正常状态下，DRBD设备工作如图3所示，服务器A/B上的DRBD设备通过互联的网络进行数据镜像，同时对外提供服务。当数据镜像的网络故障后，服务器A仲裁成功，可以继续对外提供服务。服务器B仲裁失败，拒绝所有IO服务并将当前未返回的所有IO以错误状态返回，如图4所示。
参见图5，本发明还提供了一种基于仲裁的脑裂快速处理装置，应用于至少两个服务器的DRBD设备上，DRBD设备通过fence-peer操作和仲裁服务器进行通信，装置包括：
逻辑配置模块，用于配置DRBD设备的处理逻辑。
程序调用模块，当脑裂发生时，读取配置文件中的fencing配置项，并根据fencing配置项调用fence-peer操作定义的处理程序。
仲裁模块，用于触发仲裁程序，获取仲裁结果。
处理模块，用于根据仲裁结果，判断各服务器的仲裁程序是否成功，若仲裁成功，则解除对应服务器的IO挂起继续提供服务，若仲裁失败，则对应服务器进入隔离流程。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
综上所述，本发明的有益效果包括：IO切换(恢复)快。对于客户端使用冗余链路进行高可用，负载均衡访问的场景，客户端会一直等待挂起IO响应后才会进行下一次IO操作。通过分组仲裁一次后，不必实时查询、设置DRBD状态的技术，可以让仲裁失败的节点快速返回错误IO，客户端可以将该IO快速的下发给其他可用链路。对于仲裁成功的节点，直接取消挂起操作继续IO操作。管理相对简单。不再使用大量的管理命令，私有配置管理和记录DRBD状态，由DRBD内部完成，大大简化处理过程。处理结果一致。同一个分组内的DRBD设备遵循相同的脑裂处理流程，不因为触发时间不一样等原因导致系统状态变化，从而出现不同的处理逻辑。同时减少了不必要的调用，遵循第一次仲裁结果即可。管理灵活。灵活的分组技术和新增加的DRBD处理逻辑，使得组之间的结果不互相影响，不必以服务器为单位进行仲裁。
应理解，所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法，应用于至少两个服务器的DRBD设备上，所述DRBD设备通过fence-peer操作和仲裁服务器进行通信，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
配置DRBD设备的处理逻辑；
当脑裂发生时，读取配置文件中的fencing配置项，并根据所述fencing配置项调用fence-peer操作定义的处理程序；
触发仲裁程序，获取仲裁结果；
根据所述仲裁结果，判断各服务器的仲裁程序是否成功，若仲裁成功，则解除对应服务器的IO挂起继续提供服务，若仲裁失败，则对应服务器进入隔离流程。
2.根据权利要求1所述的DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法，其特征在于，所述配置DRBD设备的处理逻辑，包括：
在DRBD设备中增加一个标志，并且在创建DRBD设备时进行初始化；
DRBD设备成功建立连接后，禁用所述标志；
增加仲裁触发条件，若本端存储介质异常将延迟触发；
增加fence-peer特定返回值处理，并使能所述标志；
所述标志使能后，将拒绝新的IO访问，并且将当前所有未返回的IO以错误状态返回；
所述标志使能后，禁止本端产生新的数据代，使得对端的数据代永远比本端新；
所述标志使能后，记录返回错误状态IO的bitmap位图到指定的位置，确保所有返回错误状态的IO从另一端同步；
网路故障恢复成功建立连接后，根据记录的bitmap位图设置新的bitmap位图，重新同步返回错误位置的IO，恢复完毕后清除记录的bitmap位图；
若显示本端抢占仲裁失败，且记录的bitmap位图校验异常，则下一次连接时需要发起一次全盘同步，否则进行差异同步。
3.根据权利要求1所述的DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法，其特征在于，所述fencing配置项包括忽略处理，仅执行fence-peer操作，或挂起所有IO操作直到fence-peer处理完成。
4.根据权利要求1所述的DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法，其特征在于，所述隔离流程，包括：
拒绝新的IO访问，立即返回IO错误状态；
解除IO挂起操作，将所有正在处理的IO请求以错误状态返回；
清除IO在bitmap位图中的标志位。
5.根据权利要求1所述的DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法，其特征在于，所述仲裁程序，包括：
仲裁初始化：根据存储设备的网络、存储介质和业务划分信息，进行仲裁初始化；
仲裁初抢占：通过fence-peer定义的处理程序触发抢占，若仲裁可达，则由仲裁判决出继续提供服务的DRBD设备，若仲裁不可达，则由预先定义的分组上的DRBD设备继续提供服务；
仲裁重置：仲裁抢占完成后，仲裁结果一直保存到故障恢复，故障恢复后，通过仲裁重置清除仲裁结果，重置后的仲裁可继续提供服务。
6.根据权利要求1所述的DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法，其特征在于，还包括：在初始化时，建立DRBD设备与仲裁服务器之间的分组关系；在同一个分组中的多个DRBD设备遵循同一仲裁结果；当仲裁结果不可达时，由默认服务器提供服务。
7.根据权利要求1所述的DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理方法，其特征在于，若所述仲裁成功，则返回值为7，若仲裁失败，则返回值为101。
8.一种DRBD双主模式下基于仲裁的脑裂快速处理装置，应用于至少两个服务器的DRBD设备上，所述DRBD设备通过fence-peer操作和仲裁服务器进行通信，其特征在于，所述装置包括：
逻辑配置模块，用于配置DRBD设备的处理逻辑；
程序调用模块，当脑裂发生时，读取配置文件中的fencing配置项，并根据所述fencing配置项调用fence-peer操作定义的处理程序；
仲裁模块，用于触发仲裁程序，获取仲裁结果；
处理模块，用于根据所述仲裁结果，判断各服务器的仲裁程序是否成功，若仲裁成功，则解除对应服务器的IO挂起继续提供服务，若仲裁失败，则对应服务器进入隔离流程。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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