集群中的虚拟共享存储制造技术

本发明专利技术涉及集群中的虚拟共享存储。本发明专利技术通过在利用共享存储的集群内创建存储名字空间来使得建立该集群的成本最小化，该存储名字空间使得物理上连接到该集群中的各节点中的任一个的每一存储设备显现为物理上连接到该集群中的所有节点。虚拟主机总线适配器（VHBA）在每一节点上执行，并且被用于创建存储名字空间。每一VHBA确定哪些存储设备物理上连接到VHBA在其上执行的节点，以及物理上连接到其他节点中的每一个的每一存储设备。以此方式确定的所有存储设备被聚集到存储名字空间，该存储名字空间随后被呈现给每一节点上的操作系统以提供该存储名字空间中的所有存储设备物理上连接到每一节点的假象。

Virtual shared storage in a cluster

The invention relates to virtual shared storage in a cluster. In the use of shared memory clusters to create storage space to minimize the cost of the establishment of the name of the cluster, the storage space and make the name physically connected to each storage device either one of the nodes in the cluster in the show to all nodes of the cluster in the physical connection. The virtual host bus adapter (VHBA) executes on each node and is used to create the storage namespace. Each VHBA determines which storage devices are physically connected to the nodes VHBA executes on it, as well as each storage device physically connected to each of the other nodes. All storage devices are gathered in this way to determine the name of the memory storage space, then the name space is presented to the operating system of each node connected to the storage device to provide all the physical storage space in the name to each node.

【技术实现步骤摘要】
集群中的虚拟共享存储
[0001 ] 本专利技术涉及节点集群，尤其涉及集群中的虚拟共享存储。
技术介绍
计算机系统及相关技术影响社会的许多方面。的确，计算机系统处理信息的能力已转变了人们生活和工作的方式。现在，计算机系统通常执行在计算机系统出现以前手动执行的许多任务(例如，文字处理、日程安排、帐目管理等)。最近，计算机系统彼此耦合并耦合到其他电子设备以形成计算机系统及其他电子设备可在其上传输电子数据的有线和无线计算机网络。因此，许多计算任务的执行分布在多个不同的计算机系统和/或多个不同的计算环境中。集群是按允许多个计算机(例如，服务器)一起工作以通过在该集群的一节点停工时实现故障切换来提供高度可用的应用的方式将该多个计算机互连的技术。为实现集群，需要共享存储。例如，为使得应用能在集群中从第一节点故障切换到第二节点，需要共享存储以使得该应用可继续访问共享存储中的相同数据，而不论该应用是在第一节点还是第二节点上执行。实现故障切换的应用被称为是高度可用的。图1描绘了包括三个服务器节点101-103和共享存储104的典型现有技术集群体系结构100。节点101-103中的每一个在物理上连接到共享存储104以使得在每一节点上执行的应用能够访问储存在共享存储104上的数据。节点101-103中的每一个还被示为分别包括本地存储设备110-111、112-113以及114-115。本地存储设备110-115表示硬盘驱动器、固态驱动器或典型地包括在服务器中的其他本地存储设备。换言之，服务器101-103中的每一个可以表示从诸如IBM、Dell或HP等第三方供应商购买的服务器。在图1中，共享存储104表示包含诸如驱动器等存储硬件以及用于使得存储硬件能作为共享存储被访问(例如，作为存储区域网络(SAN))的联网组件的箱。这样的组件可包括例如主机适配器、光纤通道(fibre channel)交换机等。存储阵列104可以是由第三方供应商提供的诸如EMC存储解决方案等存储解决方案。存储阵列104 —般是集群的昂贵组件(例如，在一些集群中超过数百万美元)。此夕卜，存储阵列104不是在建立集群时唯一的重大开支。对于与存储阵列104进行通信的每一节点，每一节点将需要适当的存储组件，如主机总线适配器(HBA)。例如，如果光纤通道被用于将每一节点连接到存储阵列104，则每一节点将需要光纤通道适配器(在图1中表示为组件101a-103a)。还将需要光纤通道交换机来将每一节点连接到存储阵列104。这些附加组件增加了建立集群的开支。如图所示，典型的集群体系结构需要每一节点直接连接到存储阵列104。因此，为建立集群，公司通常购买多个服务器、用于每一服务器的操作系统、共享存储解决方案(存储阵列104)以及其他必要组件(如用于将服务器与共享存储互连的那些组件)(例如，组件101a-103a、105 等)。
技术实现思路
本专利技术涉及用于使建立利用共享存储的节点集群的成本最小化的方法、系统以及计算机程序产品。本专利技术使得物理上连接到集群中的节点子集的存储设备能作为共享存储从该集群中的任何节点来访问。本专利技术提供作为在该集群中的每一节点上执行的软件组件的虚拟主机总线适配器(VHBA)，它提供从节点的观点来看等效于上述SAN的用途的共享存储拓扑结构。VHBA通过扩展可在集群中用作为共享存储的存储设备的类型来提供这一共享存储拓扑结构。例如，VHBA允许直接附连到该集群的一节点的存储设备的要被用作共享存储的用途。具体而言，通过在每一节点上安装VHBA，集群中的每一节点将能够使用如上所述地共享的盘以及不处于共享总线上的盘(如节点的内部驱动器)。此外，本专利技术允许集群将廉价驱动器(如SATA和SAS驱动器)用作共享存储。在一个实施例中，集群中的每一计算机系统上的VHBA在每一计算机系统上创建存储名字空间，该存储名字空间包括物理上连接到该节点的存储设备和物理上连接到该集群的其他节点的设备。每一计算机系统上的VHBA查询集群中的其他计算机系统中的每一个上的VHBA。该查询请求枚举物理上连接到该VHBA所处的计算机系统的每一存储设备。每一计算机系统上的VHBA接收来自其他VHBA中的每一个的响应。每一响应枚举物理上连接到对应计算机系统的每一存储设备。每一计算机系统上的VHBA为在本地或通过其他节点来枚举的每一存储设备创建命名虚拟盘。每一命名虚拟盘包括对应存储设备的表示，该表示使得该存储设备看起来就像盘被本地连接到对应的计算机系统。存储名字空间包括命名虚拟盘，其中对于给定盘/存储而言，盘序数/地址是跨各集群节点相同的。每一计算机系统上的VHBA将每一命名虚拟盘展示给该对应计算机系统上的操作系统。因此，每一计算机系统在本地存储名字空间中将每一存储设备看作物理上连接的存储设备，即使盘没有在物理上连接到该计算机系统也如此。集群确保本地存储名字空间是跨各集群节点相同的。在另一实施例中，计算机系统上的策略引擎实现高可用性策略，以确保储存在存储名字空间中的各存储设备上的数据保持对该集群中的每一计算机系统都高度可用。策略引擎经由存储名字空间访问拓扑结构信息。存储名字空间包括多个存储设备。一些存储设备只连接到该集群中的计算机系统的子集，而其他存储设备只连接到该集群中的计算机系统的不同子集。策略引擎实现用户定义的策略或内置策略，使得通过独立盘冗余阵列(RAID)技术和/或廉价/独立节点冗余/可靠阵列(RAIN)来保护数据。策略引擎将确保没有给定容错逻辑单元(LU)的两列被分配给给定节点上的盘，这将确保节点故障不会使相关LU (逻辑单元)停止。所使用的RAID类型确定LU可容许的盘故障的数量。例如，双向镜像LU可承受单列故障，因为数据可从第二副本得到满足。策略引擎还从所访问的拓扑结构信息确定在DAS (直接访问存储)的情况下，连接到其他节点的至少一个其他存储设备被用来构建基于RAID的LU，使得节点损失不会影响LU的可用性。提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍将在以下【具体实施方式】中进一步描述的一些概念。本
技术实现思路
不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。本专利技术的附加特征和优点将在以下描述中叙述，并且其一部分根据本描述将是显而易见的，或者可通过对本专利技术的实践来获知。本专利技术的特征和优点可通过在所附权利要求书中特别指出的工具和组合来实现和获得。本专利技术的这些以及其他特征、优点和特征将根据以下描述和所附权利要求而变得更显而易见，或者可通过如此后阐述的对本专利技术的实践而获知。【附图说明】为了描述可获得本专利技术的上述和其他优点和特征的方式，将通过参考附图中示出的本专利技术的具体实施例来呈现以上简要描述的本专利技术的更具体描述。可以理解，这些附图仅描述本专利技术的典型实施例，从而不被认为是对其范围的限制，本专利技术将通过使用附图用附加特征和细节来描述和说明，在附图中:图1示出了典型的现有技术集群体系结构，其中每一节点直接连接到共享存储；图2A示出了其中可实现本专利技术的共享存储技术的示例计算机体系结构；图2B示出了如何使未物理上连接的存储设备看起来像物理上连接的存储设备；图2C示出了在示例计算机体系结构中可如何实现镜像；图3示出了示例计算机体系结构中的虚拟主机本文档来自技高网...

【技术保护点】
在计算机系统集群中，其中每一计算机系统包括一个或多个处理器、存储器、一个或多个主机总线适配器（HBA）以及虚拟主机总线适配器（VHBA）（230?232），一种由所述集群中每一计算机系统上的VHBA（230?232）来执行的方法，所述方法用于在每一计算机系统上创建包括物理上连接到对应计算机系统的存储设备（210?211以及212?213）以及连接到所述集群中其他计算机系统中的每一个的存储设备（210?211以及212?213）的存储名字空间，所述方法包括：所述集群中每一计算机系统上的VHBA（230?232）查询所述集群中其他计算机系统中的每一个上的VHBA（230?232），所述查询请求枚举物理上连接到被查询VHBA（230?232）所处的计算机系统的每一存储设备（210?211以及212?213）（601）；所述集群中每一计算机系统上的VHBA（230?232）接收来自所述集群中其他VHBA（230?232）中的每一个的响应，每一响应枚举连接到对应计算机系统的每一存储设备（210?211以及212?213），所述响应中的至少一个枚举没有在物理上连接到接收该响应的计算机系统的存储设备（210?211以及212?213）（602）；所述集群中每一计算机系统上的VHBA（230?232）为在接收到的响应中枚举的每一存储设备（210?211以及212?213）创建命名虚拟盘，每一命名虚拟盘包括对应存储设备（210?211以及212?213）的表示，所述表示使得所述存储设备（210?211以及212?213）显现为连接到对应计算机系统（603）；以及所述集群中每一计算机系统上的VHBA（230?232）向对应计算机系统上的操作系统展示每一命名虚拟盘，以使得所述集群中的每一计算机系统将所述存储名字空间中的每一存储设备（210?211以及212?213）看作物理上连接的存储设备（210?211以及212?213），而不论该存储设备（210?211以及212?213）连接到该对应计算机系统还是所述集群中的另一计算机系统（604）。...

【技术特征摘要】
2012.06.21 US 13/529,8721.在计算机系统集群中，其中每一计算机系统包括一个或多个处理器、存储器、一个或多个主机总线适配器(HBA)以及虚拟主机总线适配器(VHBA) (230-232)，一种由所述集群中每一计算机系统上的VHBA (230-232)来执行的方法，所述方法用于在每一计算机系统上创建包括物理上连接到对应计算机系统的存储设备(210-211以及212-213)以及连接到所述集群中其他计算机系统中的每一个的存储设备(210-211以及212-213)的存储名字空间，所述方法包括: 所述集群中每一计算机系统上的VHBA (230-232)查询所述集群中其他计算机系统中的每一个上的VHBA (230-232)，所述查询请求枚举物理上连接到被查询VHBA (230-232)所处的计算机系统的每一存储设备(210-211以及212-213) (601)； 所述集群中每一计算机系统上的VHBA (230-232)接收来自所述集群中其他VHBA(230-232)中的每一个的响应，每一响应枚举连接到对应计算机系统的每一存储设备(210-211以及212-213)，所述响应中的至少一个枚举没有在物理上连接到接收该响应的计算机系统的存储设备(210-211以及212-213) (602)； 所述集群中每一计算机系统上的VHBA (230-232)为在接收到的响应中枚举的每一存储设备(210-211以及212-213)创建命名虚拟盘，每一命名虚拟盘包括对应存储设备(210-211以及212-213)的表示，所述表示使得所述存储设备(210-211以及212-213)显现为连接到对应计算机系统(603);以及 所述集群中每一计算机系统上的VHBA (230-232)向对应计算机系统上的操作系统展示每一命名虚拟盘，以使得所述集群中的每一计算机系统将所述存储名字空间中的每一存储设备(210-211以及212-213)看作物理上连接的存储设备(210-211以及212-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·达马托，V·R·尚卡尔，
申请(专利权)人：微软公司，
类型：发明
国别省市：