[发明专利]一种模块化设计的NAS集群系统构建方法

摘要

本发明提供一种模块化设计的NAS集群系统构建方法,基于模块化设计的NAS集群系统，由控制节点、数据节点、存储网络、管理网络和数据网络构成。其中各个部分独立工作，而又相互联系，组成一个有机整体，为用户提供完备的具有高可靠性、高可扩展性、高性能的NAS集群系统，NAS集群系统的每个部分功能描述如下：控制节点：一套NAS集群系统中包含2个控制节点。硬件构成为机架式服务器或刀片服务器，完成集群服务配置文件系统创建及目录管理、用户管理、系统监控和维护等功能。

主权项

模块化设计的NAS集群系统构建方法，其特征在于包括控制节点、数据节点、存储网络、管理网络和数据网络，每个部分功能描述如下：控制节点：一套NAS集群系统中包含2个控制节点，硬件构成为机架式服务器或刀片服务器，完成集群服务配置文件系统创建及目录管理、用户管理、系统监控和维护功能；控制节点负责向客户端提供整个文件系统的元数据，管理整个文件系统的命名空间，维护整个文件系统的目录结构、用户权限，并负责维护文件系统的数据一致性，通过控制节点的文件和目录访问管理，系统能控制客户端对文件系统中文件及目录的创建、删除、修改操作；通过控制节点，客户端得到数据所在的数据节点，并和其建立连接，此后的读写操作就在客户端和数据节点之间进行，除非有对命名空间的修改，将不再与控制节点有关系，这样就降低了控制节点的负载，在多个客户端的情况下，由于有多个数据节点的存在，上述的工作模式就把对文件系统的访问转换为并行操作，从而能较好地提高整个系统的性能；在NAS集群系统中，客户端使用写回式Cache来确保元数据的一致性，系统设置两个控制节点，其中一个作为备份，两个服务器采用共享存储的方式来存放元数据，当某个控制节点出现故障后，备份服务器能接管其服务，确保系统的正常运行；数据节点：一套NAS集群系统中包含不少于2个数据节点，数据节点的个数最大为32个，硬件构成为机架式服务器或刀片服务器，完成对整个共享存储空间的管理，数据节点负责实际数据的存储，处理所有客户端和物理存储之间的交互，这种存储是基于对象Object‑based的，数据节点将所有的对象数据放到物理存储设备上，并完成对每个对象的管理，数据节点和实际的物理存储设备之间通过设备驱动程序来实现交互，通过驱动程序的作用，NAS集群系统能继承新的物理存储技术及文件系统，实现对物理存储设备的扩展；存储网络：通用IP SAN或FC SAN设备，搭配对应以太网络或者光纤交换机，为整个NAS集群系统提供共享磁盘空间；之所以提供共享磁盘空间，是因为NAS集群系统的高可用功能，在控制节点组或某一个数据节点组中，必须看到相同的共享磁盘，以确保磁盘在应用过程的实时不间断工作：管理磁盘应用的节点在意外发生故障时，同组的节点能通过高可用设置更快地接管服务；数据网络：对外提供服务的主机接口，客户端可以使用同类网络进行连接，从而使用NAS集群系统的相关服务；根据实际需要，NAS集群系统海量系统提供InfiniBand接口、10GbE和1GbE数据网络接口，具有很强的适应性；管理网络和接口：NAS集群系统的管理网络，是一个千兆以太网络，为用户提供NAS集群系统的管理接口；结合各模块功能描述，NAS集群系统的工作流程如下：客户端在需要访问文件系统的文件数据时，先访问控制节点，获取文件相关的基本数据信息，然后就直接和相关的数据节点通信，取得文件的实际数据；模块化设计的NAS集群系统采用元数据和存储数据相分离的技术，充分分离计算和存储资源，使得客户端计算机专注于用户和应用程序的请求；数据节点专注于读、传输和写数据，数据节点的数据备份和存储配置以及存储扩充操作不会影响到客户端，从而系统本身存储配置不会成为性能瓶颈；全局命名空间为文件系统的所有客户端提供了一个有效的全局唯一的目录树，全局目录树消除了在客户端的配置信息，并且在配置信息更新时仍然保持有效。