一種物理磁盤的共享方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)分布式存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種物理磁盤的共享方法及裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著數(shù)據(jù)量的爆炸式增長(zhǎng)，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)文件越來(lái)越大，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式已不 能滿足日益增長(zhǎng)的需求，分布式存儲(chǔ)技術(shù)在這幾年如雨后春筍涌現(xiàn)出來(lái)，現(xiàn)有的分布式存 儲(chǔ)技術(shù)中使用較多者如IP-SAN(IP-Storage Area Network，IP-存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，其順 應(yīng)了當(dāng)前大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)背景下應(yīng)運(yùn)而生，正逐漸取代傳統(tǒng)的NAS和SAN存儲(chǔ)設(shè)備。
[0003] 如圖1所示，圖1是現(xiàn)有的IP-SAN技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，IP-SAN系 統(tǒng)米用 iscsi (internet Small Computer System Interface，互聯(lián)網(wǎng)小型計(jì)算機(jī)接口）協(xié) 議將物理磁盤（內(nèi)設(shè)置有Target存儲(chǔ)設(shè)備的LUN(卷）100) 10共享給多個(gè)Initiator (發(fā) 起者，即前端設(shè)備），每個(gè)Initiator均可以將卷100掛載到本地，在本地作為SCSI磁盤提 供給應(yīng)用使用。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中，多個(gè)發(fā)起者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接及會(huì)話實(shí)現(xiàn)與同一個(gè)卷100的通信，但 是，由于后端存儲(chǔ)設(shè)備單個(gè)卷100需要同時(shí)共享給多個(gè)發(fā)起者，這會(huì)造成前端共享設(shè)備的 存儲(chǔ)性能受到限制，在發(fā)起者1、發(fā)起者2、發(fā)起者3同時(shí)對(duì)單個(gè)卷進(jìn)行并發(fā)訪問(wèn)時(shí)，實(shí)際上 是對(duì)同一個(gè)物理磁盤進(jìn)行訪問(wèn)，當(dāng)發(fā)起者數(shù)量過(guò)多時(shí)，單個(gè)物理磁盤負(fù)荷過(guò)大，會(huì)造成阻 塞，使得發(fā)起者不能正常訪問(wèn)單個(gè)卷，故現(xiàn)有技術(shù)由于本身網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)所限，并不能支持并發(fā) 訪問(wèn)，并且可靠性較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種物理磁盤的共享方法及裝置，將前端設(shè)備的卷和快照映 射至多個(gè)物理磁盤中，每一卷和快照均對(duì)應(yīng)多個(gè)不同的物理磁盤，在訪問(wèn)同一卷和快照時(shí)， 實(shí)質(zhì)上需要訪問(wèn)多個(gè)不同的物理磁盤，而不是單一的物理磁盤，故可支持并發(fā)訪問(wèn)物理磁 盤，可靠性亦得到極大的提高。
[0006] 第一方面提供一種物理磁盤的共享方法，該方法用于將多個(gè)物理磁盤通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共 享給前端設(shè)備，其中每一物理磁盤均具有一網(wǎng)絡(luò)地址，該方法包括：將待分配至前端設(shè)備的 多個(gè)卷和快照組織成多個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)，并以包括樹(shù)識(shí)別碼、分支識(shí)別碼以及節(jié)點(diǎn)識(shí)別碼的三 元數(shù)組來(lái)標(biāo)識(shí)多個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)中的任意卷或快照；以預(yù)定大小的數(shù)據(jù)塊對(duì)每一卷或快照進(jìn)行 條帶化，以包括樹(shù)識(shí)別碼、分支識(shí)別碼、節(jié)點(diǎn)識(shí)別碼以及數(shù)據(jù)塊識(shí)別碼的四元數(shù)組來(lái)標(biāo)識(shí)多 個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)中的任意卷或快照中的任意數(shù)據(jù)塊；對(duì)每一數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的四元數(shù)組進(jìn)行組合運(yùn) 算，獲取與四元數(shù)組一一對(duì)應(yīng)的唯一識(shí)別碼；對(duì)唯一識(shí)別碼進(jìn)行分布式哈希運(yùn)算，獲取與數(shù) 據(jù)塊對(duì)應(yīng)的路由識(shí)別碼，將路由識(shí)別碼與物理磁盤的網(wǎng)絡(luò)地址一一對(duì)應(yīng)以形成路由關(guān)系表 并存儲(chǔ)。
[0007] 在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該方法還包括：獲取前端設(shè)備發(fā)出的卷 加載請(qǐng)求；響應(yīng)卷加載請(qǐng)求選擇多個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)中的卷或快照；發(fā)送所選擇的卷或快照上每 一數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的唯一識(shí)別碼至前端設(shè)備。
[0008] 根據(jù)第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該方法還 包括：獲取前端設(shè)備發(fā)送的寫入請(qǐng)求，其中寫入請(qǐng)求是前端設(shè)備對(duì)卷中的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行寫入 操作時(shí)產(chǎn)生的，寫入請(qǐng)求包括所要寫入的卷中的數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的唯一識(shí)別碼以及待寫入數(shù) 據(jù)；將唯一識(shí)別碼作為鍵，并將待寫入數(shù)據(jù)作為值，形成鍵值關(guān)系。
[0009] 根據(jù)第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該方法還 包括：對(duì)唯一識(shí)別碼進(jìn)行分布式哈希運(yùn)算，獲取對(duì)應(yīng)的路由識(shí)別碼；根據(jù)路由識(shí)別碼查找 路由關(guān)系表中對(duì)應(yīng)的物理磁盤的網(wǎng)絡(luò)地址；將鍵值關(guān)系發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)地址對(duì)應(yīng)的物理磁盤， 以將鍵值關(guān)系中的唯一識(shí)別碼寫入物理磁盤的元數(shù)據(jù)區(qū)域的空位置，并將鍵值關(guān)系中的待 寫入數(shù)據(jù)寫入元數(shù)據(jù)區(qū)域的空位置對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)域。
[0010] 根據(jù)第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該方法還 包括：獲取前端設(shè)備發(fā)送的讀取請(qǐng)求，其中讀取請(qǐng)求是前端設(shè)備對(duì)卷或快照中的數(shù)據(jù)塊進(jìn) 行讀取操作時(shí)產(chǎn)生的，讀取請(qǐng)求包括所要讀取的卷或快照中的數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的唯一識(shí)別碼； 將唯一識(shí)別碼作為鍵值關(guān)系中的鍵。
[0011] 根據(jù)第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該方法還 包括：對(duì)唯一識(shí)別碼進(jìn)行分布式哈希運(yùn)算，獲取對(duì)應(yīng)的路由識(shí)別碼；根據(jù)路由識(shí)別碼查找 路由關(guān)系表對(duì)應(yīng)的物理磁盤的網(wǎng)絡(luò)地址；查找網(wǎng)絡(luò)地址對(duì)應(yīng)的物理磁盤的元數(shù)據(jù)區(qū)域是否 存儲(chǔ)有唯一識(shí)別碼，如果有，讀取存儲(chǔ)有唯一識(shí)別碼的元數(shù)據(jù)區(qū)域?qū)?yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)域的數(shù)據(jù)， 并將數(shù)據(jù)作為鍵值關(guān)系中的值；如果沒(méi)有，將誤讀提醒數(shù)據(jù)作為鍵值關(guān)系中的值，其中誤讀 提醒數(shù)據(jù)用于提醒前端設(shè)備本數(shù)據(jù)塊在讀取之前并沒(méi)有寫入數(shù)據(jù)；發(fā)送鍵值關(guān)系至前端設(shè) 備。
[0012] 根據(jù)第一方面、第一方面的第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任一者，在第六種 可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，卷設(shè)置在樹(shù)形結(jié)構(gòu)的葉子節(jié)點(diǎn)，快照設(shè)置在樹(shù)形結(jié)構(gòu)的 非葉子節(jié)點(diǎn)。
[0013] 根據(jù)第一方面、第一方面的第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任一者，在第七種 可能的實(shí)現(xiàn)方式中，物理磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)域也以預(yù)定大小的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行條帶化。
[0014] 根據(jù)第一方面、第一方面的第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任一者，在第八種 可能的實(shí)現(xiàn)方式中，預(yù)定大小的數(shù)據(jù)塊的大小為1M。
[0015] 根據(jù)第一方面、第一方面的第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任一者，在第九種 可能的實(shí)現(xiàn)方式中，網(wǎng)絡(luò)地址為IP地址及端口的組合。
[0016] 第二方面提供一種物理磁盤的共享裝置，該裝置用于將多個(gè)物理磁盤通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共 享給前端設(shè)備，其中每一物理磁盤均具有一網(wǎng)絡(luò)地址，該裝置包括：第一標(biāo)識(shí)模塊，用于將 待分配至前端設(shè)備的多個(gè)卷和快照組織成多個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)，并以包括樹(shù)識(shí)別碼、分支識(shí)別碼 以及節(jié)點(diǎn)識(shí)別碼的三元數(shù)組來(lái)標(biāo)識(shí)多個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)中的任意卷或快照；第二標(biāo)識(shí)模塊，用于 以預(yù)定大小的數(shù)據(jù)塊對(duì)每一卷或快照進(jìn)行條帶化，以包括樹(shù)識(shí)別碼、分支識(shí)別碼、節(jié)點(diǎn)識(shí)別 碼以及數(shù)據(jù)塊識(shí)別碼的四元數(shù)組來(lái)標(biāo)識(shí)多個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)中的任意卷或快照中的任意數(shù)據(jù)塊； 第一運(yùn)算模塊，用于對(duì)每一數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的四元數(shù)組進(jìn)行組合運(yùn)算，獲取與四元數(shù)組一一對(duì) 應(yīng)的唯一識(shí)別碼；第二運(yùn)算模塊，用于對(duì)唯一識(shí)別碼進(jìn)行分布式哈希運(yùn)算，獲取與數(shù)據(jù)塊對(duì) 應(yīng)的路由識(shí)別碼；存儲(chǔ)模塊，將路由識(shí)別碼與物理磁盤的網(wǎng)絡(luò)地址一一對(duì)應(yīng)以形成路由關(guān) 系表并存儲(chǔ)。
[0017] 在第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該裝置還包括：接收模塊，用于獲取前端 設(shè)備發(fā)出的卷加載請(qǐng)求；選擇模塊，用于響應(yīng)卷加載請(qǐng)求選擇多個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)中的卷或快照； 發(fā)送模塊，用于發(fā)送所選擇的卷或快照上每一數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的唯一識(shí)別碼至前端設(shè)備。
[0018] 根據(jù)第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該裝置還 包括鍵值關(guān)系生成模塊，其中：接收模塊，還用于獲取前端設(shè)備發(fā)送的寫入請(qǐng)求，其中寫入 請(qǐng)求是前端設(shè)備對(duì)卷中的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行寫入操作時(shí)產(chǎn)生的，寫入請(qǐng)求包括所要寫入的卷中的 數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的唯一識(shí)別碼以及待寫入數(shù)據(jù)；鍵值關(guān)系生成模塊，用于將唯一識(shí)別碼作為鍵， 并將待寫入數(shù)據(jù)作為值，形成鍵值關(guān)系。
[0019] 根據(jù)第二方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該裝置還 包括查找模塊，其中：第二運(yùn)算模塊，用于對(duì)唯一識(shí)別碼進(jìn)行分布式哈希運(yùn)算，獲取對(duì)應(yīng)的 路由識(shí)別碼；查找模塊，用于根據(jù)路由識(shí)別碼查找路由關(guān)系表中對(duì)應(yīng)的物理磁盤的網(wǎng)絡(luò)地 址；發(fā)送模塊，還用于將鍵值關(guān)系發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)地址對(duì)應(yīng)的物理磁盤，以將鍵值關(guān)系中的唯一 識(shí)別碼寫入物理磁盤的元數(shù)據(jù)區(qū)域的空位置，并將鍵值關(guān)系中的待寫入數(shù)據(jù)寫入元數(shù)據(jù)區(qū) 域的空位置對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)域。
[0020] 根據(jù)第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該裝置還 包括鍵值關(guān)系生成模塊，其中：接收模塊，用于獲取前端設(shè)備發(fā)送的讀取請(qǐng)求，其中讀取請(qǐng) 求是前端設(shè)備對(duì)卷或快照中的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行讀取操作時(shí)產(chǎn)生的，讀取請(qǐng)求包括所要讀取的卷 或快照中的數(shù)據(jù)塊對(duì)應(yīng)的唯一識(shí)別碼；鍵值關(guān)系生成模塊，用于將唯一識(shí)別碼作為鍵值關(guān) 系中的鍵。
[0021] 根據(jù)第二方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，該裝置還 包括查找模塊，其中：第二運(yùn)算模塊，用于對(duì)唯一識(shí)別碼進(jìn)行分布式哈希運(yùn)算，獲取對(duì)應(yīng)的 路由識(shí)別碼；查找模塊，用于根據(jù)路由識(shí)別碼查找路由關(guān)系表對(duì)應(yīng)的物理磁盤的網(wǎng)絡(luò)地址； 并查找網(wǎng)絡(luò)地址對(duì)應(yīng)的物理磁盤的元數(shù)據(jù)區(qū)域是否存儲(chǔ)有唯一識(shí)別碼，如果有，鍵值關(guān)系 生成模塊用于讀取存儲(chǔ)有唯一識(shí)別碼的元數(shù)據(jù)區(qū)域?qū)?yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)域的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)作為 鍵值關(guān)系中的值；如果沒(méi)有，鍵值關(guān)系生成模塊用于將誤讀提醒數(shù)據(jù)作為鍵值關(guān)系中的值， 其中誤讀提醒數(shù)據(jù)用于提醒前端設(shè)備本數(shù)據(jù)塊在讀取之前并沒(méi)有寫入數(shù)據(jù)；發(fā)送模塊，用 于發(fā)送鍵值關(guān)系至前端設(shè)備。
[0022] 根據(jù)第二方面、第二方面的第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任一者，在第六種 可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在樹(shù)形結(jié)構(gòu)中，卷設(shè)置在樹(shù)形結(jié)構(gòu)的葉子節(jié)點(diǎn)，快照設(shè)置在樹(shù)形結(jié)構(gòu)的 非葉子節(jié)點(diǎn)。
[0023] 根據(jù)第二方面、第二方面的第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任一者，在第七種 可能的實(shí)現(xiàn)方式中，物理磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)域也以預(yù)定大小的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行條帶化。
[0024] 根據(jù)第二方面、第二方面的第一至第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任一者，在第八種 可能的實(shí)現(xiàn)方式中，