[发明专利]智能主动‑主动式高可用性DAS系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机网络的高可用集群系统，尤其涉及一种采用固态缓存用以在双主动式或主动式/被动式DAS RAID系统中提供近似主动-主动的性能的高可用性DAS系统。

背景技术

目前，为了防止磁盘故障并保护磁盘，已经进行了独立磁盘冗余阵列（RAID）系统的开发。然而，由于自定义的数据存储系统是嵌入到服务器中的，直接连接存储（DAS）RAID控制器针对服务器的故障不能起到预防作用。如果服务器停止工作，RAID控制器也将停止工作，直到服务器和RAID控制器恢复之前，存储数据将暂时无法使用。为了应对这一问题，拥有关键数据的企业客户通常采用包括两个或多个服务器节点的高可用性DAS集群，各有一个带有RAID控制器的嵌入式DAS系统，所述RAID控制器依次连接到一个外壳中的同一组磁盘。所述磁盘单独供电，即使服务器停止工作，其他服务器的RAID系统也能在无干扰模式中读取磁盘为IO提供服务。

当多个服务器试图访问同一驱动器上存储的数据时，这些多服务器的DAS集群会导致多启动程序问题的产生。这个问题的传统解决方案包括双主动配置，其中的每个驱动器只属于一台服务器，它提供了访问自己独有驱动器的控制权。虽然这种方法避免了多启动程序冲突，但是它会形成服务器之间的高容量的数据（IO）传送。或者，驱动器可以配置为主动-被动配置，在同一时间只有一个服务器是活跃的，且只有当第一服务器出现故障时，第二服务器才开始工作。由于发送到非拥有磁盘的IO需要被运到其他服务器，因此当上层发送IO到两个服务器时，这两种方法都有缺点。

因此，有必要继续改进高可用性DAS系统。更具体地说，是需要改进DAS群集以克服传统的主动-被动式和双主动式DAS群集的缺点。

发明内容

本发明提供了一种采用固态缓存的高可用性DAS系统，以在DAS集群中提供智能主动-主动性能。集群中的每个节点都可能包括在主动-主动模式下存储（缓存）有 “热I/ O” （I/ O访问最频繁的磁盘位置）的固态高速缓存，只有当一个高速缓存缺失时，才允许数据被读取或写入相关双主动或主动/被动DAS RAID系统，即数据不在SSD缓存中寻找，需从底层的硬盘驱动器中提取。热I / O数据包括动态积累的热读取数据，而不管永久存储热读取数据的直接连接驱动器。此外，热I / O数据还包括跨两台服务器的固态高速缓冲存储器镜像的热写数据，这样在服务器出现故障的情况下，废数据可以由幸存的服务器提供，也避免了潜在的废写数据冲突。本发明可以但不必在双主动或主动-被动的RAID系统中的一个DAS集群上实施。

更具体地说，“热读”数据存储在只取决于所读IO来源的每个节点上的固态高速缓冲存储器上，与底层VD的控制权无关。例如，假设服务器A拥有VD，但大多数IO连接到了服务器B，在这种情况下，读取缓存将积聚在服务器B，而不是在服务器A。对于一个缓存命中，缓存读取数据将被直接送达从服务器B的高速缓存中，而不需要通过IO发送到服务器A。该系统允许基于使用模式动态的建立热读取数据，不管其是否为永久存储热读数据的物理连接驱动器所控制。这消除了热读数据的多个运送处理，不管哪个节点控制永久存储热读数据的驱动器。

对于热写数据，固态存储器的每个节点上包含任何废数据的镜像副本。这维持了服务器之间的废数据的完整性，直到它被写入到永久存储器，同时允许每个节点在自己的固态高速缓存中存储写数据，不管是哪个服务器拥有永久存储数据的物理驱动器。虽然固态高速缓存技术可以应用于热读数据或仅仅是热写数据，但是本发明最大有益效果来自于热读取和热写数据的主动-主动缓存。

本发明还可以在DAS系统中实施，其中一台服务器包含多个I/O控制器，每个控制器都有一组专用的连接数据驱动器。此系统包括每个I/O控制器连接专用的单独的超高速缓冲存储器，它反过来介导访问其专用的一组数据驱动器。高速缓冲存储器被配置以实施本发明的智能主动-主动式超高速缓冲存储器系统，其中热读取数据动态的积累在每个高速缓存中，不管其控制权和跨高速缓冲存储器镜像的废写数据。单服务器、多个控制器DAS系统与多个服务器的DAS系统相似，除了单个服务器上执行的多个控制器取代了不同的服务器上执行的多个控制器。DAS系统可以类似的方式进行其他操作。以该种方式，也可以在本发明所述的专用驱动器的I/O控制器的任何一组间实施，而不管任何特定的服务器上实现的I/O控制器的数量。