[发明专利]一种实现集群存储高可用性的方法、节点装置和系统

说明书

技术领域

本发明涉及网络存储系统技术领域，尤其涉及一种实现集群存储高可用性的方法、节点装置和系统。

背景技术

云存储和大数据背景下，数据呈现爆炸式增长趋势。根据研究显示，2020年数字宇宙将达到35.2ZB，比2009年的0.8ZB猛增44倍，这其中80％以上为非结构化数据。高性能计算、医学影像、石油和天然气勘探、数字媒体和社会化WEB等大量数据密集型应用导致数据的井喷，不断对存储方法提出新的严峻挑战。集群存储是一种横向扩展（Scale-out）存储架构，具有容量和性能线性扩展的优势，已经得到全球市场的广泛认可。除了高性能、高扩展特点外，集群存储还应该具备高可用的特征，这对于企业核心业务系统尤为关键，保证关键业务的连续性。

集群存储现有技术方案主要通过冗余技术解决可用性问题，包括副本技术、纠删码技术、主备或全活高可用性（High Availability，HA）技术。副本技术通过增加不同数量的副本，可以有效提高数据可用性，但是存储利用率低（为副本数量分之一），并增加了数据管理的复杂度。纠删码通过冗余编码提高存储可用性，并且具备较低的空间复杂度和数据冗余度，存储利用率高，但编码方式复杂，需要大量计算并降低业务性能，且适用集群节点数量较多的情形。主备(Active/Standby)HA技术同样采用冗余技术获取高可用性，但存储资源浪费严重。全活(Active/Active)HA技术通过监控并将故障节点资源（IP、服务进程、业务数据等）切换至正常节点上，使整个系统连续不间断对外提供服务。这种HA技术不仅能够提高可用性，而且具备负载均衡功能，资源利用率高。HA技术的主要问题是资源切换期间会导致服务中断，通常只接管IP和服务进程资源，而业务数据或物理存储资源需要由外部系统进行管理。

发明内容

本发明的目的在于提出一种实现集群存储高可用性的方法、节点装置和系统，能够使得节点之间的资源切换期间，不仅接管故障节点的IP和服务进程资源，而且接管故障节点的存储软件服务进程和物理存储资源。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种实现集群存储高可用性的方法，该方法包括：

根据接收到的节点状态信息触发接管事件；

获取故障节点的卷信息、存储设备信息和存储区域网络（Storage Area Network，SAN）存储信息并生成本地配置信息；

挂载所述SAN集群中的存储设备并启动分布式文件系统服务例程，所述存储设备上的卷恢复使用。

所述根据接收到的节点状态信息触发接管事件之前，进一步包括：

响应故障节点的备份请求，接收所述故障节点的状态信息。

所述故障节点发出所述备份请求之前，进一步包括：

通过定期触发的监控事件接收监控信息，判断本地服务的状态；

服务状态异常时，根据轮叫调度（Round Robin Scheduling）算法在所述SAN集群中确定一个备份节点；

将本地的状态信息发送至其他节点并向所述备份节点发出备份请求。

该方法还包括：

向所述SAN集群中的其他节点发送消息，更新所述卷信息和存储设备信息。

如果所述故障节点已修复，则该方法还包括：

将备份节点的接管的资源重新接管至本地；

向所述SAN集群中的其他节点发送消息，更新所述卷信息和存储设备信息；

向备份节点发送释放资源消息。

节点接管资源时进一步包括：

获取接管之前的连接信息，构造自动增加数字序列为零（sequence=0）的确认字符（ACKnowledge Character，ACK）请求报文，发送至之前连接的客户端；

接收所述客户端的ACK应答报文，所述ACK应答报文中sequence=N；

向所述客户端发送复位连接（Reset the connection，RST）请求，通知所述客户端重新建立TCP连接；

与已重新建立传输端口的所述客户端建立TCP连接。

一种实现集群存储高可用性的节点装置，包括：定时器模块、事件处理模块、监控模块和通信模块；其中，

定时器模块，用于向事件处理模块触发监控事件，定时对本节点的资源和服务等进行监控；

监控模块，用于监控指定服务的状态，向事件处理模块返回服务的状态信息；

通信模块，用于各个节点装置之间的信息传递和数据同步；