一种基于SCST的双控缓存同步设计方法技术

本发明专利技术提供一种基于SCST的双控缓存同步设计方法，其具体实现过程为：将客户机连接到两个相同的存储控制器A和B中，两存储控制器内均设置SCST缓存区、缓存池模块和同步模块，两存储控制器均连接磁盘阵列；当客户机数据输入一存储控制器时，该存储控制器内的数据备份到另一存储控制器，实现两存储控制器内的缓存同步；然后将存储控制器中的数据写入到磁盘阵列中。该基于SCST的双控缓存同步设计方法和现有技术相比，可以实现存储控制器数据的备份存储，缓存数据可以实现多物理传输介质的同步，满足海量阵列存储系统的吞吐量需求，实用性强，易于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SCST的双控缓存同步设计方法
本专利技术涉及计算机服务器存储
，具体地说是一种基于SCST的双控缓存同步设计方法。
技术介绍
随着计算机技术、网络技术的快速发展，对于数据存储的可靠性也逐渐得到了重视。现在的存储方式多采用价格较为磁盘组合成为巨大容量的磁盘组，配合数据分散排列的设计，将数据分割为不同的区段，分别进行存储，从而构成了磁盘阵列。这样系统的可靠性瓶颈为磁盘阵列控制器，目前的方式可以采用多路磁盘阵列控制器共享磁盘阵列的方式，这样既可以增加阵列系统的可靠性，又可以通过多路控制器对外进行数据存储服务，提高了存储效率。目前来说，基于SCST的网络存储构架方案中，SCST已经为不同类型的目标端驱动程序提供统一的接口，屏蔽不同类型驱动程序的差异性，便于多种目标端驱动程序以统一的方式和底层各种存储设备的连接。SCST的核心模块处于Linux存储结构的块设备层之上。SCST支持多种I/O模式，常用的方式为BlockIO和FileIO两种模式。采用BlockIO模式，可以绕开系统cache，创建独立的缓存池结构，并设计不同的缓存刷写算法实现硬盘的刷写。但是单台存储控制器存在单点失效的问题，影响了数据的可靠存储。因此，实现在多台控制器之间的缓存同步是一个必要的技术。基于此，本专利技术提供一种基于SCST的双控缓存同步设计方法，该方法采用SCST来处理I/O请求，将数据缓存到系统缓存池中。通过设计同步机制和同步算法，解决了存储控制器的单点失效引起的数据丢失问题。
技术实现思路
本专利技术的技术任务是针对在现有技术的不足，提供一种基于SCST的双控缓存同步设计方法。本专利技术的技术方案是按以下方式实现的，该一种基于SCST的双控缓存同步设计方法，该方法通过以下步骤实现：将客户机连接到两个相同的存储控制器A和B中，两存储控制器内均设置SCST缓存区、缓存池模块和同步模块，两存储控制器均连接磁盘阵列；当客户机数据输入一存储控制器时，该存储控制器内的数据备份到另一存储控制器，实现两存储控制器内的缓存同步；然后将两存储控制器中的数据写入到磁盘阵列中。所述SCST缓存区以存储控制器主机的主存为存储器；缓存块大小按照内存页面的4KB大小设计，缓存块由一个内存页组成。所述存储控制器内的数据同步缓存过程为：数据传输到存储控制器A，首先放入其缓存池模块中，该缓存池模块同时保存未写入磁盘的数据和已写入磁盘的数据；缓存池模块中的数据发送到同步模块A与存储控制器B的同步模块中，最后传递到存储控制器B的缓存池模块中，使得每个存储控制器中的数据，既包含有本地存储控制器的缓存数据，也包含有另一存储控制器的缓存数据。所述存储控制器A与B进行数据缓存前，需要进行握手通信的步骤，该握手通信的步骤为：首先是存储控制器A的缓存池模块发送一个随机数a至存储控制器A的同步模块；存储控制器A的同步模块将随机数a作为种子参数生成随机数b，存储控制器A的同步模块存储随机数对(a，b)，并将随机数b发送到存储控制器B的同步模块；存储控制器B的同步模块将随机数b作为种子参数生成随机数c，存储控制器B的同步模块存储随机数对(b，c)，并将随机数c发送到存储控制器B的缓存池模块；存储控制器B的缓存池模块将收到随机数c加1发送至存储控制器B的同步模块，存储控制器B的同步模块收到Ack确认信号c+1后根据随机数对(b，c)返回Ack确认信号b+1；依次进行该过程，直到存储控制器A收到Ack确认信号。经过握手步骤后，数据开始传输缓存，数据传输过程两部分内容：一是数据流，另一个是确认流数据；当数据从存储控制器A传输到存储控制器B中时，存储控制器A将不断进行数据流发送，存储控制器B将确认收到的数据进行确认，发送确认流；当存储控制器A未收到存储控制器B的确认信号时，就不断重发，直到收到ACK确认信号或达到阈值时间后停止。所述每一个存储控制器的数据来源均为客户机或另一存储控制器，当数据源为客户机时，数据首先缓存到缓存池模块中查询数据是否存在；若数据已经存在于缓存池模块中，那么将数据丢弃，并发送Ack确认信号确定已经执行成功；若数据不在缓存池模块中，将数据保存到缓存池模块中，并将数据传输到同步模块中；同步模块将数据同步到其他控制器并收到Ack确认信号以后，修改缓存池模块中数据；当数据源为另一存储控制器时，数据首先缓存到缓存池模块中查询数据是否存在；若数据已经存在于缓存池模块中，那么将数据丢弃，并发送Ack确认信号确定已经执行成功；若数据不在缓存池模块中，将数据保存到缓存池模块中，发送Ack确认信号以后修改缓存池模块中数据。存储控制器A的同步模块的数据发送到存储控制器B的同步模块中采用滑动窗口算法，定义存储控制器A的同步模块为发送方，存储控制器B的同步模块为接收方，该算法的具体过程为：初始态，发送方没有帧发出，发送窗口前后沿相重合；接收方0号窗口打开，等待接收0号帧；发送方打开0号窗口，表示已发出0帧但尚确认返回信息，此时接收窗口状态不变；发送方打开0、1号窗口，表示0、1号帧均在等待确认之列；至此，发送方打开的窗口数已达规定限度，在未收到新的确认返回帧之前，发送方将暂停发送新的数据帧，接收窗口此时状态仍未变；接收方已收到0号帧，0号窗口关闭，1号窗口打开，表示准备接收1号帧，此时发送窗口状态不变；发送方收到接收方发来的0号帧确认返回信息，关闭0号窗口，表示从重发表中删除0号帧，此时接收窗口状态仍不变；发送方继续发送2号帧，2号窗口打开，表示2号帧也纳入待确认之列，至此，发送方窗口又已达规定限度，在未收到新的确认返回帧之前，发送方将暂停发送新的数据帧，此时接收窗口状态仍不变；接收方已收到1号帧，1号窗口关闭，2号窗口打开，表示准备接收2号帧，时发送窗口状态不变；发送方收到接收方发来的1号帧的确认信息，关闭1号窗口，表示从重发表中删除1号帧，此时接收窗口状态仍不变。本专利技术与现有技术相比所产生的有益效果是：本专利技术的一种基于SCST的双控缓存同步设计方法可将控制器的数据备份到其他控制器中，可以实现存储控制器数据的备份存储，缓存数据可以实现多物理传输介质的同步，满足海量阵列存储系统的吞吐量需求；当某一控制器出现故障时，其它控制器可继续进行数据可靠存储，保证了数据的安全性和可靠性，实用性强，易于推广。附图说明附图1是本专利技术的总体实现框图。附图2是本专利技术的缓存同步数据流示意图。附图3是本专利技术的缓存同步过程流程图。附图4是本专利技术的滑动窗口算法示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术所提供的一种基于SCST的双控缓存同步设计方法作以下详细说明。本专利技术提出一种基于SCST的双控缓存同步设计方法，该模块需要与SCST结合，实现数据的缓存同步。本专利技术将用于存储控制器中，方案需要设计同步机制和同步算法，保持两个控制器之间的数据一致性。该方案包括两个模块，分别为缓存池模块Mempool与同步模块SycModule，主要设计传递数据结构，同步算法和同步策略等。如附图1所示，该方法通过以下步骤实现：将客户机连接到两个相同的存储控制器A和B中，两存储控制器内均设置SCST缓存区、缓存池模块和同步模块，两存储控制器均连接磁盘阵列；当客户机数据输入一存储控制器时，该存储控制器内的数据备份到另一存储控制器，实现两存储控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SCST的双控缓存同步设计方法，其特征在于，该方法通过以下步骤实现：将客户机连接到两个相同的存储控制器A和B中，两存储控制器内均设置SCST缓存区、缓存池模块和同步模块，两存储控制器均连接磁盘阵列；当客户机数据输入一存储控制器时，该存储控制器内的数据备份到另一存储控制器，实现两存储控制器内的缓存同步；然后将存储控制器中的数据写入到磁盘阵列中。

【技术特征摘要】
1.一种基于SCST的双控缓存同步设计方法，其特征在于，该方法通过以下步骤实现：一、将客户机连接到两个相同的存储控制器A和B中，两存储控制器内均设置SCST缓存区、缓存池模块和同步模块，两存储控制器均连接磁盘阵列；所述SCST缓存区以存储控制器主机的主存为存储器；缓存块大小按照内存页面的4KB大小设计，缓存块由一个内存页组成；二、当客户机数据输入一存储控制器时，该存储控制器内的数据备份到另一存储控制器，实现两存储控制器内的缓存同步；所述存储控制器内的数据缓存同步过程为：数据传输到存储控制器A，首先放入其缓存池模块中，该缓存池模块同时保存未写入磁盘的数据和已写入磁盘的数据；缓存池模块中的数据发送到同步模块与存储控制器B的同步模块中，最后传递到存储控制器B的缓存池模块中，使得每个存储控制器中的数据，既包含有本地存储控制器的缓存数据，也包含有另一存储控制器的缓存数据；所述存储控制器A与存储控制器B进行数据缓存前，还包括进行握手通信的步骤，即两存储控制器建立连接的步骤；所述握手通信的步骤为：首先存储控制器A的缓存池模块发送一个随机数a至存储控制器A的同步模块；存储控制器A的同步模块将随机数a作为种子参数生成随机数b，存储控制器A的同步模块存储随机数对(a，b)，并将随机数b发送到存储控制器B的同步模块；存储控制器B的同步模块将随机数b作为种子参数生成随机数c，存储控制器B的同步模块存储随机数对(b，c)，并将随机数c发送到存储控制器B的缓存池模块；存储控制器B的缓存池模块将收到随机数c加1发送至存储控制器B的同步模块，存储控制器B的同步模块收到Ack确认信号c+1后根据随机数对(b，c)返回Ack确认信号b+1；依次进行该过程，直到存储控制器A收到Ack确认信号；三、最后将两存储控制器中的数据写入到磁盘阵列中。2.根据权利要求1所述的一种基于SCST的双控缓存同步设计方法，其特征在于，经过握手步骤后，数据开始传输缓存，数据传输过程两部分内容：一是数据流，另一个是确认流数据；当数据从存储控制器A传输到存储控制器B中时，存储控制器A将不断进行数据流发送，存储控制器B将确认收到的数据进行确认，发送确认流；当存储控制器A未收到存储控制器B的确认信号时，就不断重发，直到收到Ack确认信号或达到阈值时间后停止。3.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凡凡，吴登勇，李保来，
申请(专利权)人：山东超越数控电子有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37