一種多控制器磁碟陣列協調調度方法
2023-05-02 19:18:16
專利名稱：一種多控制器磁碟陣列協調調度方法
技術領域：
本發明涉及一種計算機以及網絡信息技術領域，具體地說是一種多控制器磁碟陣
列協調調度方法。
背景技術：
在傳統的雙控磁碟陣列中，由於僅有兩個控制器，所以多路徑負載均衡算法也比較簡單，一般是在應用主機定義多路徑的負載均衡算法，由應用主機按照算法(如round-robin)在兩個控制器之間分配10請求。但是在高端磁碟陣列中，由於控制器數量較多，且每個控制器承擔的負載都較繁重。如果單獨由應用主機來設定多路徑的負載均衡算法將導致分配到各個控制器的負載處於不均衡狀態。 在多控磁碟陣列長時間運行過程中，由於主機數量變動、陣列控制器數量變動、配置不均衡、應用負載突然增加或物理鏈路故障等原因，各控制器之間的不均衡狀態會更加嚴重。負載壓力大的控制器會因過載，導致存儲服務響應時間長，服務質量(QoS)得不到保證；而負載輕的控制器則佔用較多空閒的IO資源，導致無法有效的發揮硬體本身性能。
鑑於現有的問題，需要提出一種在保證陣列QoS的前提下協調調度磁碟陣列和應用主機，均衡多控制器磁碟陣列性能的方法，為用戶提供穩定可靠、性能持續的存儲服務。
發明內容
本發明的技術任務是提供一種在不增加硬體成本的前提下，有效解決了隨著控制器長期運行而導致性能逐漸下降的問題，最大程度的發揮多個控制器的整體性能的一種多控制器磁碟陣列協調調度方法。 本發明的技術任務是按以下方式實現的，基於多控制器磁碟陣列和應用主機的協同，對多控制器磁碟陣列所有控制器負載的監控和動態進行調度，在不增加硬體成本的前提下，有效解決了隨著系統長期運行而導致性能逐漸下降的問題，最大程度的發揮多個控制器的整體性能；結構包括存儲陣列管理臺、多控制器磁碟陣列和應用主機，存儲陣列管理臺連接並管理控制多控制器磁碟陣列，多控制器磁碟陣列連接應用主機；存儲陣列管理臺是接受管理員指令進行全面管理的功能模塊；多控制器磁碟陣列由多個控制器來控制多個物理存儲設備的相互連接，使多個物理存儲設備的讀寫同步，減少錯誤，增加效率和可靠度的存儲設備，可將物理存儲設備的存儲空間以一個或多個虛擬磁碟的形式提供給應用主機；多控制器磁碟陣列內設置有多控IO協調調度模塊，多控IO協調調度模塊監控多控制器磁碟陣列的所有控制器的負載狀態並根據預先設定的策略均衡控制器負載；應用主機內運行多控多路徑代理，多控多路徑代理通過網絡與多控制器磁碟陣列的多控10協調調度模塊協同進行動態路徑設置、自動路徑管理、控制器的負載均衡。 多控10協調調度模塊包括陣列負載監控模塊和多控調度管理模塊，陣列負載監控模塊負責監控多控制器磁碟陣列所有控制器的負載狀態，多控調度管理模塊負責根據預先設定的策略均衡控制器負載。
多控多路徑代理位於應用主機，並始終處於運行狀態，負責接收多控10協調調度模塊的多控調度管理模塊的負載均衡信息並在運行中對應用主機的I/O進行調度。
多控IO協調調度模塊的陣列負載監控模塊負責監控控制器的CPU利用率、應用主機接口吞吐量、應用主機連接數，並將監控的以上參數提交至多控調度管理模塊進行分析和保存；多控調度管理模塊則進行以下兩種形式的調度 (1)、根據短時間內的控制器負載波動及應用主機QoS(Quality ofService，服務質量)需求，動態調節控制器的本地10請求和多路徑10請求的負載分擔比例；協同應用主機內的多控多路徑代理，對應用主機的I/O進行調度； (2)、根據設定時間段(例如一星期、一個月)內的陣列整體負載情況，調整多控制器磁碟陣列的多路徑冗餘及負載均衡的策略和算法。 多控制器磁碟陣列的每一個控制器都對多個應用主機提供存儲服務，並為其他控
制器提供多路徑數據讀寫請求轉發。 本發明的具體步驟為 (1)、應用主機安裝多控多路徑代理，應用主機安裝具備與多控制器磁碟陣列協同功能的多路徑代理，並始終處於運行狀態； (2)、分配多控10協調調度模塊的策略和算法，管理員登錄存儲陣列管理臺，進行以下設定 a)、應用主機的QoS需求，包括訪問帶寬、10PS、訪問延遲的指標； b)、給多控制器磁碟陣列的所有控制器進行分組，由控制器組共同對某應用主機
提供存儲服務，保障存儲服務的性能、可用性；單個應用主機將至少有兩個控制器為其提供
存儲服務，保證多路徑冗餘； c)、應用主機負載均衡算法，S卩如何分發IO請求到可用的控制器；常用的算法有ro皿d-robin ^ (3)、設定陣列負載監控模塊策略，管理員設定監控主要負載參數的閾值，及達到閾值之後相應的處理操作；當某控制器負載超出閾值設定之後，執行如下步驟的操作
a)、多控10協調調度模塊向應用主機端多控多路徑代理髮出調整應用主機端多路徑算法的命令； b)、多控多路徑代理根據負載均衡算法降低發送到此控制器的多路徑10請求數 (4)、當多控制器磁碟陣列的某控制器失效時，將執行如下步驟的操作
a)、備份冗餘控制器自動接管失效控制器的存儲資源、存儲服務；
b)、備份冗餘控制器對應用主機提供失效控制器的存儲服務； c)、多控多路徑代理檢測到控制器恢復正常，自動發送多路徑IO請求給多控IO協調調度模塊； d)、多控10協調調度模塊根據現有的控制器存活狀況，重新在多個控制器之間分配調度算法。因此時失效控制器的存儲服務系由正常控制器接替，如果失效控制器仍然承擔多路徑IO任務，將導致正常控制器實際承擔更多的IO請求，會導致性能下降，所以重新分配調度算法。
多控制器磁碟陣列的控制器數量、支持的應用主機數量可按需增加；有良好的擴展性。 本發明的一種多控制器磁碟陣列協調調度方法具有以下優點 1、基於多控制器磁碟陣列和應用主機的協同，通過對多控制器磁碟陣列所有控制器負載的監控和動態調度，在不增加硬體成本的前提下，有效解決了隨著控制器長期運行而導致性能逐漸下降的問題，最大程度的發揮多個控制器的整體性能； 2、實現多控制器磁碟陣列多路徑功能，實現多控制器磁碟陣列與應用主機協同的動態路徑設置、自動路徑管理、負載均衡； 3、良好的擴展性，多控制器磁碟陣列的控制器數量、支持的應用主機數量可按需增加；因而，具有很好的推廣使用價值。
下面結合附圖對本發明進一步說明。
附圖1為一種多控制器磁碟陣列協調調度方法的結構示意框圖。
具體實施例方式
參照說明書附圖和具體實施例對本發明的一種多控制器磁碟陣列協調調度方法
作以下詳細地說明。
實施例 本發明的一種多控制器磁碟陣列協調調度方法，基於多控制器磁碟陣列和應用主機的協同，對多控制器磁碟陣列所有控制器負載的監控和動態進行調度，在不增加硬體成本的前提下，有效解決了隨著系統長期運行而導致性能逐漸下降的問題，最大程度的發揮多個控制器的整體性能；結構包括存儲陣列管理臺、多控制器磁碟陣列和應用主機，存儲陣列管理臺連接並管理控制多控制器磁碟陣列，多控制器磁碟陣列連接應用主機；存儲陣列管理臺是接受管理員指令進行全面管理的功能模塊；多控制器磁碟陣列由多個控制器來控制多個物理存儲設備的相互連接，使多個物理存儲設備的讀寫同步，減少錯誤，增加效率和可靠度的存儲設備，可將物理存儲設備的存儲空間以一個或多個虛擬磁碟的形式提供給應用主機；多控制器磁碟陣列內設置有多控IO協調調度模塊，多控IO協調調度模塊監控多控制器磁碟陣列的所有控制器的負載狀態並根據預先設定的策略均衡控制器負載；應用主機內運行多控多路徑代理，多控多路徑代理通過網絡與多控制器磁碟陣列的多控10協調調度模塊協同進行動態路徑設置、自動路徑管理、控制器的負載均衡。 多控10協調調度模塊包括陣列負載監控模塊和多控調度管理模塊，陣列負載監控模塊負責監控多控制器磁碟陣列所有控制器的負載狀態，多控調度管理模塊負責根據預先設定的策略均衡控制器負載。 多控多路徑代理位於應用主機，並始終處於運行狀態，負責接收多控10協調調度模塊的多控調度管理模塊的負載均衡信息並在運行中對應用主機的I/O進行調度。
多控IO協調調度模塊的陣列負載監控模塊負責監控控制器的CPU利用率、應用主機接口吞吐量、應用主機連接數，並將監控的以上參數提交至多控調度管理模塊進行分析和保存；多控調度管理模塊則進行以下兩種形式的調度 (1)、根據短時間內的控制器負載波動及應用主機QoS(Quality ofService，服務質量)需求，動態調節控制器的本地10請求和多路徑10請求的負載分擔比例；協同應用主機內的多控多路徑代理，對應用主機的I/O進行調度； (2)、根據設定時間段(例如一星期、一個月)內的陣列整體負載情況，調整多控制
器磁碟陣列的多路徑冗餘及負載均衡的策略和算法。 多控制器磁碟陣列的每一個控制器都對多個應用主機提供存儲服務，並為其他控
制器提供多路徑數據讀寫請求轉發。 本發明的具體步驟為 (1)、應用主機安裝多控多路徑代理，應用主機安裝具備與多控制器磁碟陣列協同功能的多路徑代理，並始終處於運行狀態； (2)、分配多控10協調調度模塊的策略和算法，管理員登錄存儲陣列管理臺，進行以下設定 a)、應用主機的QoS需求，包括訪問帶寬、10PS、訪問延遲的指標； b)、給多控制器磁碟陣列的所有控制器進行分組，由控制器組共同對某應用主機
提供存儲服務，保障存儲服務的性能、可用性；單個應用主機將至少有兩個控制器為其提供
存儲服務，保證多路徑冗餘； c)、應用主機負載均衡算法，S卩如何分發IO請求到可用的控制器；常用的算法有ro皿d-robin ^ (3)、設定陣列負載監控模塊策略，管理員設定監控主要負載參數的閾值，及達到閾值之後相應的處理操作；當某控制器負載超出閾值設定之後，執行如下步驟的操作
a)、多控10協調調度模塊向應用主機端多控多路徑代理髮出調整應用主機端多路徑算法的命令； b)、多控多路徑代理根據負載均衡算法降低發送到此控制器的多路徑10請求數 (4)、當多控制器磁碟陣列的某控制器失效時，將執行如下步驟的操作
a)、備份冗餘控制器自動接管失效控制器的存儲資源、存儲服務；
b)、備份冗餘控制器對應用主機提供失效控制器的存儲服務； c)、多控多路徑代理檢測到控制器恢復正常，自動發送多路徑IO請求給多控IO協調調度模塊； d)、多控10協調調度模塊根據現有的控制器存活狀況，重新在多個控制器之間分配調度算法。因此時失效控制器的存儲服務系由正常控制器接替，如果失效控制器仍然承擔多路徑IO任務，將導致正常控制器實際承擔更多的IO請求，會導致性能下降，所以重新分配調度算法。 多控制器磁碟陣列的控制器數量、支持的應用主機數量可按需增加；有良好的擴展性。 除說明書所述的技術特徵外，均為本專業技術人員的已知技術。
權利要求
一種多控制器磁碟陣列協調調度方法，其特徵在於基於多控制器磁碟陣列和應用主機的協同，對多控制器磁碟陣列所有控制器負載的監控和動態進行調度；結構包括存儲陣列管理臺、多控制器磁碟陣列和應用主機，存儲陣列管理臺連接並管理控制多控制器磁碟陣列，多控制器磁碟陣列連接應用主機；存儲陣列管理臺是接受管理員指令進行全面管理的功能模塊；多控制器磁碟陣列由多個控制器來控制多個物理存儲設備的相互連接，可將物理存儲設備的存儲空間以一個或多個虛擬磁碟的形式提供給應用主機；多控制器磁碟陣列內設置有多控IO協調調度模塊，多控IO協調調度模塊監控多控制器磁碟陣列的所有控制器的負載狀態並根據預先設定的策略均衡控制器負載；應用主機內運行多控多路徑代理，多控多路徑代理通過網絡與多控制器磁碟陣列的多控IO協調調度模塊協同進行動態路徑設置、自動路徑管理、控制器的負載均衡。
2. 根據權利要求1所述的一種多控制器磁碟陣列協調調度方法，其特徵在於多控IO協調調度模塊包括陣列負載監控模塊和多控調度管理模塊，陣列負載監控模塊負責監控多控制器磁碟陣列所有控制器的負載狀態，多控調度管理模塊負責根據預先設定的策略均衡控制器負載。
3. 根據權利要求2所述的一種多控制器磁碟陣列協調調度方法，其特徵在於多控多路徑代理位於應用主機，並始終處於運行狀態，負責接收多控10協調調度模塊的多控調度管理模塊的負載均衡信息並在運行中對應用主機的I/O進行調度。
4. 根據權利要求1或2所述的一種多控制器磁碟陣列協調調度方法，其特徵在於多控IO協調調度模塊的陣列負載監控模塊負責監控控制器的CPU利用率、應用主機接口吞吐量、應用主機連接數，並將監控的以上參數提交至多控調度管理模塊進行分析和保存；多控調度管理模塊則進行以下兩種形式的調度(1) 、根據短時間內的控制器負載波動及應用主機QoS需求，動態調節控制器的本地10請求和多路徑IO請求的負載分擔比例；協同應用主機內的多控多路徑代理，對應用主機的I/O進行調度；(2) 、根據設定時間段內的陣列整體負載情況，調整多控制器磁碟陣列的多路徑冗餘及負載均衡的策略和算法。
5. 根據權利要求1所述的一種多控制器磁碟陣列協調調度方法，其特徵在於多控制器磁碟陣列的每一個控制器都對多個應用主機提供存儲服務，並為其他控制器提供多路徑數據讀寫請求轉發。
6. 根據權利要求1、2、3或5所述的一種多控制器磁碟陣列協調調度方法，其特徵在於具體步驟為(1) 、應用主機安裝多控多路徑代理，應用主機安裝具備與多控制器磁碟陣列協同功能的多路徑代理，並始終處於運行狀態；(2) 、分配多控I0協調調度模塊的策略和算法，管理員登錄存儲陣列管理臺，進行以下設定a) 、應用主機的QoS需求，包括訪問帶寬、10PS、訪問延遲的指標；b) 、給多控制器磁碟陣列的所有控制器進行分組，由控制器組共同對某應用主機提供存儲服務，單個應用主機將至少有兩個控制器為其提供存儲服務；C)、應用主機負載均衡算法，即如何分發10請求到可用的控制器；(3) 、設定陣列負載監控模塊策略，管理員設定監控主要負載參數的閾值，及達到閾值之後相應的處理操作；當某控制器負載超出閾值設定之後，執行如下步驟的操作a) 、多控10協調調度模塊向應用主機端多控多路徑代理髮出調整應用主機端多路徑算法的命令；b) 、多控多路徑代理根據負載均衡算法降低發送到此控制器的多路徑IO請求數量；(4) 、當多控制器磁碟陣列的某控制器失效時，將執行如下步驟的操作a) 、備份冗餘控制器自動接管失效控制器的存儲資源、存儲服務；b) 、備份冗餘控制器對應用主機提供失效控制器的存儲服務；c) 、多控多路徑代理檢測到控制器恢復正常，自動發送多路徑IO請求給多控IO協調調度模塊；d) 、多控10協調調度模塊根據現有的控制器存活狀況，重新在多個控制器之間分配調度算法。
7.根據權利要求1所述的一種多控制器磁碟陣列協調調度方法，其特徵在於多控制器磁碟陣列的控制器數量、支持的應用主機數量可按需增加。
全文摘要
本發明公開了一種多控制器磁碟陣列協調調度方法，屬於一種計算機以及網絡信息技術領域，基於多控制器磁碟陣列和應用主機的協同，對多控制器磁碟陣列所有控制器負載的監控和動態進行調度；結構包括存儲陣列管理臺、多控制器磁碟陣列和應用主機，存儲陣列管理臺連接並管理控制多控制器磁碟陣列，多控制器磁碟陣列連接應用主機。本發明的一種多控制器磁碟陣列協調調度方法和現有技術相比，在不增加硬體成本的前提下，有效解決了隨著控制器長期運行而導致性能逐漸下降的問題，最大程度的發揮多個控制器的整體性能。
文檔編號H04L29/08GK101770346SQ201010011319
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月4日 優先權日2010年1月4日
發明者張立強 申請人:浪潮電子信息產業股份有限公司