专利名称：一种集群存储器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及存储器的技术领域，特别是涉及一种用于大规模网络数据快速安 全集中存储的集群存储器。
背景技术：
对于互联网、流媒体、高性能计算、能源等数据密集型、高并发访问的行业用户来 说，容量与性能的线性扩展是必须的，而对于传统的存储方式来说，这却是不可逾越的鸿 沟。目前较为流行的存储方式包括NAS (Network Attached Storage，网络附加存储) 数据存储方式和SAN(St0rage Area Network)存储方式，其中，NAS存储方式采用独立于服 务器，单独为网络数据存储而开发的一种文件服务器来连接所存储设备，自形成一个网络。 这样数据存储就不再是服务器的附属，而是作为独立网络节点而存在于网络之中，可由所 有的网络用户共享。SAN存储方式创造了存储的网络化。存储网络化顺应了计算机服务器 体系结构网络化的趋势。SAN的支撑技术是光纤通道(FC，Fibre Channel)技术。它是ANSI 为网络和通道I/O接口建立的一个标准集成。FC技术支持HIPPI、IPI、SCSI、IP、ATM等多 种高级协议，其最大特性是将网络和设备的通信协议与传输物理介质隔离开，这样多种协 议可在同一个物理连接上同时传送。NAS和SAN采用的存储架构一般为一个机头服务器节点带多个盘阵服务器节点， 通常配备两个机头服务器节点，在这种情况下，存储系统的的处理能力、性能是限制于机头 的，因为机头之后存储的性质存在一个极限值，如果达到极限值则需要更换机头，这种存储 架构可以形成地理解成没有提速前的火车，每个车厢都装乘客的，机头是提供动力的，当机 头坏掉了，整个存储就不能提供服务了，也就是说后端的存储不管有多大，完全依赖机头提 供动力。总之，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是如何能够提出一 种集群存储器，以避免由于机头性能瓶颈带来的存储吞吐量和存储扩展能力的瓶颈，并在 尽量降低资源配置与耗费的基础上，提高整体的存储性能。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种集群存储器，用以避免由于机头性能 瓶颈带来的存储吞吐量和存储扩展能力的瓶颈，并在尽量降低资源配置与耗费的基础上， 提高整体的存储性能。为了解决上述问题，本实用新型公开了一种集群存储器，所述集群存储器包括若 干个基础存储节点，所述基础存储节点包括存储设备和处理设备；其中，所述存储设备包 括热插拔硬盘及硬盘驱动器；所述处理设备包括[0010]处理器、高速缓存、前端以太网接口、后端内联接口、错误检查和纠正ECC内存和 非易失性随机访问存储器NVRAM ；所述存储设备和处理设备中各元件插接或设置在主板上，通过总线相连。优选的，所述存储设备的容量为从1.92TB到12TB，所述热插拔硬盘为12块串行接 口 SATA硬盘，所述硬盘驱动器为12个7200 RPM的串行接口 SATA硬盘驱动器；所述处理器为1个四核2. OGHz处理器；所述高速缓存为4GB高速缓存；所述前端以太网接口为2个IGbps前端千兆以太网接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口；所述错误检查和纠正ECC内存为4GB错误检查和纠正ECC内存；所述非易失性随机访问存储器NVRAM为512MB非易失性随机访问存储器NVRAM。优选的，所述存储设备的容量为36TB，所述热插拔硬盘为36块串行接口 SATA硬 盘，所述硬盘驱动器为36个ITB 7200 RPM的串行接口 SATA硬盘驱动器；所述处理器为2个四核2. 33GHz处理器；所述高速缓存为8GB高速缓存；所述前端以太网接口为4个IGbps前端千兆以太网接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口；所述错误检查和纠正ECC内存为4GB错误检查和纠正ECC内存；所述非易失性随机访问存储器NVRAM为512MB非易失性随机访问存储器NVRAM。优选的，所述存储设备的容量为36TB，所述热插拔硬盘为36块串行接口 SATA硬 盘，所述硬盘驱动器为36个ITB 7200 RPM的串行接口 SATA硬盘驱动器；所述处理器为1个四核2. 33GHz处理器；所述高速缓存为4GB高速缓存；所述前端以太网接口为2个IGbps前端千兆以太网接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口；所述错误检查和纠正ECC内存为4GB错误检查和纠正ECC内存；所述非易失性随机访问存储器NVRAM为5 12MB非易失性随机访问存储器NVRAM。优选的，所述存储设备的容量为5. 4TB，所述热插拔硬盘为12块串行SCSI技术 SAS盘，所述硬盘驱动器为12个450GB 15K RPM的串行SCSI技术SAS驱劢器；所述处理器为2个四核2. 33GHz处理器；所述高速缓存为16GB高速缓存；所述前端以太网接口为4个IGbps前端千兆以太网接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口；所述错误检查和纠正ECC内存为4GB错误检查和纠正ECC内存；所述非易失性随机访问存储器NVRAM为512MB非易失性随机访问存储器NVRAM。优选的，所述基础存储节点至少为三个。优选的，所述集群存储器还包括与所述基础存储节点连接的扩展存储节点，所述扩展存储节点包括存储设备，所 述存储设备包括热插拔硬盘及硬盘驱动器。[0043]优选的，所述扩展存储节点通过SAS线与基础存储节点连接，所述扩展存储节点 存储设备的容量从6TB到12TB，所述热插拔硬盘为12块串行接口 SATA硬盘，所述硬盘驱动 器为12个7200 RPM的串行接口 SATA硬盘驱动器。优选的，所述集群存储器还包括与所述基础存储节点连接的加速器节点，所述加速器节点包括处理设备，所述处 理设备包括处理器、高速缓存、前端网络接口、后端内联接口和热插拔磁盘；所述处理设备 中各元件插接或设置在主板上，通过总线相连。优选的，所述加速器节点的处理器为2个四核2. 33GHz处理器；所述高速缓存为8GB或32GB高速缓存；所述前端网络接口为2个IOGbps前端网络接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口；以及，2个热插拔硬盘；或者，所述加速器节点的处理器为1个四核2. OGHz处理器；所述高速缓存为8GB高速缓存；所述前端网络接口为2个IGbps前端网络接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口；以及，2个热插拔硬盘。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型的集群存储器由若干节点构成，每个节点既带有处理能力，又带有存 储空间；每增加一个节点，处理能力和存储空间都跟着增加，因此处理能力和空间都是线性 增加的。采用这种架构带来的好处就是，不存在由于控制器性能瓶颈带来的存储吞吐量的 瓶颈，也不存在存储扩展能力的瓶颈，即可以通过添加新的节点而继续稳定地提供吞吐能 力。再者，本实用新型集群存储器的存储节点可以分成三类基础存储节点、加速器节 点和磁盘扩展存储节点。基础存储节点的特点在于随着节点的扩展，存储性能和存储空间 同时增长。使用基础节点做好配置后，在使用过程中，会发生存储扩展的需求，如存储空间 不够，但是磁盘的吞吐性能仍然能够满足使用；磁盘性能不能满足使用，但是存储空间仍然 能够满足使用；存储空间和磁盘性能都无法满足使用需求。当存储空间不够，但是存储的吞吐性能仍然能够满足使用时，可以使用磁盘扩展 存储节点，每个基础存储节点外接一个或多个磁盘扩展存储节点，从而达到快速扩展的目 的。当磁盘性能不能满足使用，但是存储空间仍然能够满足使用时，可以使用加速器 节点。加速器节点一个模块化的设备，可以在不到30秒之内添加到任何集群存储器中，而 无需停机或中断数据存取。并且，由于加速器节点仅设置处理设备还未设备存储设备，可以 有效节约成本。
图1是本实用新型的一种集群存储器实施例1的结构图；图2是本实用新型的一种集群存储器实施例2的结构图；[0063]图3是本实用新型的一种集群存储器实施例3的结构图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图和具 体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。目前，数据存储正进行着迅速演变，从以文字和文本信息为根基发展到以更高价 值的图像、数字内容和非结构化数据为根基。在计算机建型和仿真、娱乐、航天、国防、生命 科学研究、互联网服务和业务分析等方面极富创造力的新应用，与高带宽的网络结合，创造 了全新类型的数字内容。随着更多的企业和个人创造和使用这些新型的数据，对创新的存 储、管理和访问数据的方式的需求呈几何级不断加大。为满足现代数据密集型企业的要求，加速对关键数据的访问，同时大幅降低存储 和管理数据的成本和复杂度，创造性地提出本实用新型。本实用新型实施例的核心构思之一在于，提出一种创新的集群存储架构，即由若 干个存储节点组成集群，其性能和容量等属性可通过集群的方式得以叠加和扩展，以有效 解决高性能的文件共享问题，同时兼顾数据的高可用性及文件系统的高扩展性。对于本实 用新型集群存储中的基础存储节点而言，每一个都是一样的，其既包括用于提供容量的存 储设备，又包括用于提供动力的处理设备，也就是说，每个基础存储节点既提供动力又提供 容量，通过这种分散动力的存储架构来避免由于机头性能瓶颈带来的存储吞吐量和存储扩 展能力的瓶颈，并且可以有效降低资源配置与耗费，提高整体的存储性能。参考图1，示出了本实用新型的一种集群存储器实施例1的结构图，所述集群存储 器包括若干个基础存储节点10，所述基础存储节点10包括存储设备11和处理设备12 ；其 中，所述存储设备11包括热插拔硬盘111及硬盘驱动器112 ；所述处理设备12包括处理器121、高速缓存122、前端以太网接口 123、后端内联接口 124、错误检查和纠 正ECC内存125和非易失性随机访问存储器NVRAM126 ；所述存储设备11和处理设备12中各元件插接或设置在主板上，通过总线相连。应用本实用新型，多台基础存储节点的存储设备中的存储空间可以聚合成一个能 够给应用服务器提供统一访问接口和管理界面的存储池，应用服务器可以通过该访问接口 透明地访问和利用所有存储设备上的磁盘，可以充分发挥存储设备的性能和磁盘利用率。 数据将会按照一定的规则从多台存储设备上存储和读取，以获得更高的并发访问性能。并 且，各台基础存储节点的处理设备用于各自的数据处理，用以分别为集群存储提供动力，从 而满足存储应用中的高带宽、并发访问、高可扩展性、易管理等各项需求。在本实用新型的一种优选实施例中，所述后端内联接口可以采用InfiniBand的 万兆内联接口。由于存储性能的好坏，主要是看读操作和写操作是如何完成的。一次写操 作的过程包括客户端发起文件写操作请求，通过核心交换机，然后写到基础存储节点上， 假设当前集群存储器由八个基础存储节点构成，应用本实用新型，充分利用了 infinibaed 的带宽，可以从八个节点中挑选出当前最闲的节点来接收客户端发送写请求的文件，当前 节点收到文件后，会自动地将该文件分成八个小块，通过后端的交换机分别写到八节节点的硬盘上。相应地，读操作就是从集群存储器的八个基础存储节点汇总到一个节点之后，通 过交换机返回到客户端上。在具体实现中，所述集群存储器的基础存储节点至少配置三个。当然，本领域技术人员还可以依据实际需要配置其它硬件，如电源、风扇等等，本 实用新型对此不作限制。为使本领域技术人员更好地理解本实用新型，以下提供几种集群存储器的具体示 例。示例 1 包括若干个基础存储节点的集群存储器，每个基础存储节点的容量为从1.92TB 到12TB(1T = 60G)，各基础存储节点的存储设备包括12块串行接口 SATA硬盘，以及，12个7200 RPM的串行接口 SATA硬盘驱动器；各基础存储节点的处理设备包括1个四核2. OGHz处理器；4GB高速缓存；2个IGbps前端千兆以太网接口 ；2 个 20Gbps (DDR) InfiniBand 后端万兆内联接口 ；4GB ECC 内存；512MB 的 NVRAM。示例 2 包括若干个基础存储节点的集群存储器，每个基础存储节点的容量为36TB，各基 础存储节点的存储设备包括36块串行接口 SATA硬盘，以及，36个ITB 7200 RPM的串行接口 SATA硬盘驱动 器；各基础存储节点的处理设备包括2个四核2. 33GHz处理器；8GB高速缓存；4个IGbps前端千兆以太网接口；2 个 20Gbps InfiniBand 后端万兆内联接口；4GB ECC 内存；512MB 的 NVRAM。示例 3 包括若干个基础存储节点的集群存储器，每个基础存储节点的容量为36TB，各基 础存储节点的存储设备包括36块串行接口 SATA硬盘，以及，36个ITB 7200 RPM的串行接口 SATA硬盘驱动 器；各基础存储节点的处理设备包括1个四核2. 33GHz处理器；4GB高速缓存；2个1 Gbps前端千兆以太网接口 ；[0105]2 个 20Gbps InfiniBand 后端万兆内联接口；4GB ECC 内存;512MB 的 NVRAM。示锣Ij 4:包括若干个基础存储节点的集群存储器，每个基础存储节点的容量为5. 4TB，各基 础存储节点的存储设备包括12块串行SCSI技术SAS盘，以及，12个450GB 15K RPM的串行SCSI技术SAS驱 劢器；各基础存储节点的处理设备包括2个四核2. 33GHz处理器；16GB高速缓存；4个IGbps前端千兆以太网接口；2 个 20Gbps InfiniBand 后端万兆内联接口；4GB ECC 内存；512MB 的 NVRAM。当然，上述基础存储节点的配置仅仅用作示例，在实际中，用户可以结合实际需求 应用上述示例或进行组合，或采用其它配置，本实用新型对此无需加以限制。在实际中，可能出现存储空间不够用，但当前配置的若干个基础存储节点(如10 个)提供的总体性能仍然可以满足要求的情形，在这种情况下，可以在原有基础存储节点 的基础上进一步配置扩展存储节点，具体可以参考图2所示的本实用新型的一种集群存储 器实施例2的结构图，所述集群存储器20包括若干个基础存储节点21和扩展存储节点22， 所述基础存储节点包括存储设备211和处理设备212 ；其中，所述存储设备211包括热插拔硬盘及硬盘驱动器；所述处理设备212包括处理器、高速缓存、前端以太网接口、后端内联接口、错误检查和纠正ECC内存和 非易失性随机访问存储器NVRAM ；所述存储设备211和处理设备212中各元件插接或设置在主板上，通过总线相连； 以及，与所述基础存储节点21连接的扩展存储节点22，所述扩展存储节点22包括存储 设备221，所述存储设备221可以包括热插拔硬盘及硬盘驱动器。作为一种具体应用的示例，所述扩展存储节点可以通过SAS线与基础存储节点连 接，所述扩展存储节点存储设备的容量可以从6TB到12TB，在这种情况下，所述热插拔硬盘 可以设置为12块串行接口 SATA硬盘，所述硬盘驱动器可以设置为12个7200 RPM的串行 接口 SATA硬盘驱动器。在具体实现中应用本实施例，可以在每一个基础存储节点下面挂一个或多个磁盘 扩展节点，这样就可以非常容易地扩充整个存储空间，对于用户而言，可以尽量减少成本， 也可以容易、方便地达到存储扩展的目的。在实际中，还有可能出现存储空间够用，但当前配置的若干个基础存储节点(如 10个)提供的总体性能不能满足要求的情形，在这种情况下，可以在原有基础存储节点的基础上进一步配置加速器节点，具体可以参考图3所示的本实用新型的一种集群存储器实 施例3的结构图，所述集群存储器30包括若干个基础存储节点31和加速器节点32，所述基 础存储节点包括存储设备311和处理设备312 ；其中，所述存储设备311包括热插拔硬盘及硬盘驱动器；所述处理设备312包括处理器、高速缓存、前端以太网接口、后端内联接口、错误检查和纠正ECC内存和 非易失性随机访问存储器NVRAM ；所述存储设备311和处理设备312中各元件插接或设置在主板上，通过总线相连； 以及，与所述基础存储节点31连接的加速器节点32，所述加速器节点包括处理设备 321，所述处理设备321可以包括处理器、高速缓存、前端网络接口、后端内联接口和热插拔 磁盘；所述处理设备中各元件插接或设置在主板上，通过总线相连。例如，一种加速器节点处理设备可以包括2个四核2. 33GHz处理器；8GB或32GB高速缓存；2个IOGbps前端网络接口 ；2 个 20Gbps InfiniBand 后端万兆内联接口；以及，2个热插拔硬盘。或如，另一种加速器节点处理设备可以包括1个四核2. OGHz处理器；8GB高速缓存；2个IGbps前端网络接口 ；2 个 20Gbps InfiniBand 后端万兆内联接口；以及，2个热插拔硬盘。在具体实现中应用本实施例，可以将加速器节点设置一个模块化的设备，用以尽 可能短时间地添加到任何集群存储器中，而无需停机或中断数据存取。并且，由于增加的加 速器节点仅配置有处理设备，而没有配置存储设备，故可以在节约成本的基础上，达到提高 处理能力的效果。对于前述的装置实施例而言，本领域技术人员易于想到的是上述实施例1-实施 例3的组合应用都是可行的，但是由于篇幅限制，本说明书在此就不详述了。本实用新型可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如个人计算机、 服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、 置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设 备的分布式计算环境等等。以上对本实用新型所提供的一种无线视频监控系统、一种无线视频监控系统的视 频监控方法、一种视频监控器及一种用于无线视频监控的服务器进行了详细介绍，本文中 应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于 帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用 新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求一种集群存储器，其特征在于，所述集群存储器包括若干个基础存储节点，所述基础存储节点包括存储设备和处理设备；其中，所述存储设备包括热插拔硬盘及硬盘驱动器；所述处理设备包括处理器、高速缓存、前端以太网接口、后端内联接口、错误检查和纠正ECC内存和非易失性随机访问存储器NVRAM；所述存储设备和处理设备中各元件插接或设置在主板上，通过总线相连。
2.如权利要求1所述的集群存储器，其特征在于，所述存储设备的容量为从1.92TB到 12TB，所述热插拔硬盘为12块串行接口 SATA硬盘，所述硬盘驱动器为12个7200RPM的串 行接口 SATA硬盘驱动器；所述处理器为1个四核2. OGHz处理器； 所述高速缓存为4GB高速缓存；所述前端以太网接口为2个IGbps前端千兆以太网接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口 ；所述错误检查和纠正ECC内存为4GB错误检查和纠正ECC内存；所述非易失性随机访问存储器NVRAM为512MB非易失性随机访问存储器NVRAM。
3.如权利要求1所述的集群存储器，其特征在于，所述存储设备的容量为36TB，所述 热插拔硬盘为36块串行接口 SATA硬盘，所述硬盘驱动器为36个ITB 7200RPM的串行接口 SATA硬盘驱动器；所述处理器为2个四核2. 33GHz处理器； 所述高速缓存为8GB高速缓存；所述前端以太网接口为4个IGbps前端千兆以太网接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口 ；所述错误检查和纠正ECC内存为4GB错误检查和纠正ECC内存；所述非易失性随机访问存储器NVRAM为512MB非易失性随机访问存储器NVRAM。
4.如权利要求1所述的集群存储器，其特征在于，所述存储设备的容量为36TB，所述 热插拔硬盘为36块串行接口 SATA硬盘，所述硬盘驱动器为36个ITB 7200RPM的串行接口 SATA硬盘驱动器；所述处理器为1个四核2. 33GHz处理器； 所述高速缓存为4GB高速缓存；所述前端以太网接口为2个IGbps前端千兆以太网接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口 ；所述错误检查和纠正ECC内存为4GB错误检查和纠正ECC内存；所述非易失性随机访问存储器NVRAM为512MB非易失性随机访问存储器NVRAM。
5.如权利要求1所述的集群存储器，其特征在于，所述存储设备的容量为5.4TB，所述 热插拔硬盘为12块串行SCSI技术SAS盘，所述硬盘驱动器为12个450GB 15K RPM的串行 SCSI技术SAS驱劢器；所述处理器为2个四核2. 33GHz处理器； 所述高速缓存为16GB高速缓存；所述前端以太网接口为4个IGbps前端千兆以太网接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口 ；所述错误检查和纠正ECC内存为4GB错误检查和纠正ECC内存；所述非易失性随机访问存储器NVRAM为512MB非易失性随机访问存储器NVRAM。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的集群存储器，其特征在于，所述基础存储节点至少为 三个。
7.如权利要求1所述的集群存储器，其特征在于，所述集群存储器还包括与所述基础存储节点连接的扩展存储节点，所述扩展存储节点包括存储设备，所述存 储设备包括热插拔硬盘及硬盘驱动器。
8.如权利要求8所述的集群存储器，其特征在于，所述扩展存储节点通过SAS线与基础 存储节点连接，所述扩展存储节点存储设备的容量从6TB到12TB，所述热插拔硬盘为12块 串行接口 SATA硬盘，所述硬盘驱动器为12个7200RPM的串行接口 SATA硬盘驱动器。
9.如权利要求1所述的集群存储器，其特征在于，所述集群存储器还包括与所述基础存储节点连接的加速器节点，所述加速器节点包括处理设备，所述处理设 备包括处理器、高速缓存、前端网络接口、后端内联接口和热插拔磁盘；所述处理设备中各 元件插接或设置在主板上，通过总线相连。
10.如权利要求9所述的集群存储器，其特征在于，所述加速器节点的处理器为2个四 核2. 33GHz处理器；所述高速缓存为8GB或32GB高速缓存；所述前端网络接口为2个IOGbps前端网络接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口 ；以及，2个热插拔硬盘；或者，所述加速器节点的处理器为1个四核2. OGHz处理器；所述高速缓存为8GB高速缓存；所述前端网络接口为2个IGbps前端网络接口 ；所述后端内联接口为2个20Gbps InfiniBand后端万兆内联接口 ；以及，2个热插拔硬盘。
专利摘要本实用新型提供了一种集群存储器，包括若干个基础存储节点，所述基础存储节点包括存储设备和处理设备；其中，所述存储设备包括热插拔硬盘及硬盘驱动器；所述处理设备包括处理器、高速缓存、前端以太网接口、后端内联接口、错误检查和纠正ECC内存和非易失性随机访问存储器NVRAM；所述存储设备和处理设备中各元件插接或设置在主板上，通过总线相连。本实用新型可以避免由于机头性能瓶颈带来的存储吞吐量和存储扩展能力的瓶颈，并在尽量降低资源配置与耗费的基础上，提高整体的存储性能。
文档编号H04L12/28GK201699750SQ20102019010
公开日2011年1月5日 申请日期2010年5月10日 优先权日2010年5月10日
发明者王映昕 申请人:北京月新时代科技有限公司