集群存储系统及应用其的数据交互方法与流程

本发明涉及一种集群存储系统，特别涉及一种双交换器集群存储系统及应用其的数据交互方法。

背景技术：

传统的存储系统是以SAN(Storage Area Network)为主流，构建一个存储区域网络。而随着云计算及大数据的发展，以及随着PB级数据存储需求的出现，SAN越来越不能满足存储的需要，在大数据领域分布式存储系统逐渐成为主流。

目前分布式存储主要是通过堆叠多台1U或2U的通用服务器的方式来实现存储集群，但这种方式存在占用机房空间大、功耗高的问题。

另外，传统的集群存储系统除了使用通用的1U、2U服务器外，还使用多节点的微服务器。但是，传统的微服务器一般只在机架机箱内集成多个CPU节点，本身并不集成交换机或即使集成两台交换机，每个CPU节点的网络均是接到同一台交换机上。例如，Supermicro公司的3U12节点微服务器5039MS-H12TRF，其没有集成交换机，其是通过外置交换机进行节点间数据交互。如图1所示，其示出了传统微服务器的通讯架构，其中，每一微服务器节点0～N例如是通过以太网端口#0和以太网端口#1与一以太网交换机通讯连接，而该以太网交换机可通过网络接口，例如SFP+接口和RJ45接口，与外部网络通讯连接。这种结构的微服务器系统存在当交换机发生故障时会影响微服务器节点通讯的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种集群存储系统及应用其的数据交互方法，其具有两个交换板模块，与所述交换机模块相连的微服务器节点能够在其中一个交换机模块发生故障时通过另一个交换机模块进行数据交互，从而实现双交换机的双活。

本发明的另一目的在于提供一种集群存储系统及应用其的数据交互方法，通过采用冗余设计和无线缆模块化设计，从而可在一个2U机箱内实现最高12个微服务器节点和最高24个3.5英寸SATA硬盘的集成，进而解决传统分布式存储集群占用机房空间大、功耗高，布线困难的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种集群存储系统，其特点在于，包括：

至少一个微服务器节点；

两块交换板，每一所述交换板上具有一交换机模块，其中，每一所述交换机模块分别与每一所述微服务器节点通讯连接；

一基板管理控制器，分别与所述两个交换板及所述至少一个微服务器节点通讯连接，其中，所述基板管理控制器能够控制所述两个交换板在其中一个交换板发生故障时切换至另一个交换板，以使与发生故障的交换板通讯连接的所述微服务器节点能够通过所述另一个交换板进行数据交互。

在本发明的一实施例中，每一所述微服务器节点至少包括一第一端口和一第二端口，每一所述微服务器节点上的所述第一端口是与所述两个交换板中的第一交换板上的第一交换机模块通讯连接，每一所述微服务器节点上的所述第二端口是与所述两个交换板中的第二交换板上的第二交换机模块通讯连接。

在本发明的一实施例中，每一所述微服务器节点还与至少一块硬盘通讯连接。

在本发明的一实施例中，每一所述微服务器节点是与两块3.5寸硬盘通讯连接；及/或，所述微服务器节点为ARM微服务器节点。

在本发明的一实施例中，每一所述交换板上的所述交换机模块具有至少一个网络接口，所述网络接口为千兆网络接口或万兆网络接口。

在本发明的一实施例中，所述的集群存储系统还包括一背板，其中，所述微服务器节点、所述交换板、所述基板管理控制器以及所述硬盘是采用无线缆模块化设计安装在所述背板上。

在本发明的一实施例中，所述微服务器节点、所述交换板、所述基板管理控制器以及所述硬盘是集成于一个2U机箱内，每一所述2U机箱内集成有1个所述背板、2个所述交换板、12个所述微服务器节点及24块所述硬盘。

在本发明的一实施例中，每一所述2U机箱内还集成有至少一个电源和至少一个散热风扇模组，且所述电源及所述散热风扇模组是采用无线缆模块化设计。

在本发明的一实施例中，所述电源为2个，所述散热风扇模组为2个。

为了实现上述目的，本发明还提供一种应用如上所述的集群存储系统的数据交互方法，其特点在于，包括：

当其中一个交换板发生故障时，所述基板管理控制器控制与发生故障的所述交换板通讯连接的微服务器节点通过另一个交换板进行数据交互。

本发明的集群存储系统及应用其的数据交互方法，通过两个交换板模块的设计，使与所述交换机模块相连的微服务器节点能够在其中一个交换机模块发生故障时通过另一个交换机模块进行数据交互，从而实现双交换机的双活。

本发明的集群存储系统还通过采用冗余设计和无线缆模块化设计，从而可在一个2U机箱内实现最高12个微服务器节点和最高24个3.5英寸SATA硬盘的集成，进而解决传统分布式存储集群占用机房空间大、功耗高、布线困难的问题。

本发明的双交换器集群存储系统是针对分布式存储特性设计的一款多处理器、高性能、低功耗、易维护的微服务器，尤其适合Swift、Ceph等分布式存储系统。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为传统微服务器的通讯架构图；

图2为本发明的双交换器集群存储系统的系统架构图；

图3为本发明的双交换器集群存储系统的通讯架构图。

具体实施方式

本发明的双交换器集群存储系统的特别之处在于在单机里集成了2个交换机模块，每个交换机模块分别和每个微服务器节点相连，如此可以使得微服务器节点能够在其中一个交换机模块发生故障时通过另一个交换机模块进行数据交互(包括数据传输、数据存储等)，也即，任何一个交换机故障都不会影响微服务节点的通讯。

如图2所示，本发明的双交换器集群存储系统主要包括多个微服务器节点(例如微服务器节点0～N)、两块交换板(例如交换板#0和交换板#1)以及一基板管理控制器(BMC)。其中，每一交换板上具有一交换机模块，每一所述交换机模块是分别与每一所述微服务器节点通讯连接。而所述基板管理控制器是分别与所述两个交换板及每一所述微服务器节点通讯连接，例如所述基板管理控制器可以通过Uart接口分别与交换板#0和交换板#1连接，并利用一串口切换矩阵通过Uart接口与微服务器节点0～N连接。而每一个微服务器节点0～N是包括一第一端口(例如SGMII端口#0)和一第二端口(例如SGMII端口#1)，并且，每一个微服务器节点0～N是通过所述第一端口(例如SGMII端口#0)与交换板#0(即第一交换板)上的第一交换机模块(图中未标示)通讯连接，每一个微服务器节点0～N是通过所述第二端口(例如SGMII端口#1)与交换板#1(即第二交换板)上的第二交换机模块(图中未标示)通讯连接，从而可以实现每个微服务器节点0～N与所述交换板#0、交换板#1之间的数据交互。

在本发明中，所述基板管理控制器能够控制所述两个交换板在其中一个交换板发生故障时切换至另一个交换板，以使与发生故障的交换板通讯连接的所述微服务器节点能够通过所述另一个交换板进行数据交互，如此即可实现双交换机的双活(Active-Active)。

较佳地，在本发明中，所述微服务器节点0～N例如可为ARM微服务器节点，即采用ARM芯片作为CPU。而且，每一所述微服务器节点0～N还可与至少一块硬盘通讯连接，例如，在图2所示的实施例中，每一微服务器节点0～N可分别与两块3.5寸SATA硬盘通过SATA接口通讯连接。而每一所述交换板(例如交换板#0或交换板#1)上的交换机模块还具有至少一个网络接口，例如2个，所述网络接口可为千兆(1G)网络接口或万兆(10G)网络接口。例如，在交换板#0和交换板#1上可以分别设置1个SPF+接口和1个RJ45接口。当然，可以理解的是，本发明中微服务器节点的数量和类型、网络接口的数量和接口类型、以及硬盘的数量和类型并不局限于图2所示实施例所示，其可以根据实际需要进行设计，例如采用冗余设计，这些并不作为对本发明的限制。

在本发明中，所述集群存储系统还可包括至少一个电源和至少一个散热风扇模组。所述电源和散热风扇模组例如也可采用冗余设计。更佳的是，本发明的微服务器节点、交换板、基板管理控制器、硬盘、电源及散热风扇模组等部件可采用无线缆模块化设计。如此，可将本发明的微服务器节点、交换板、基板管理控制器、电源、散热风扇模组以及硬盘等部件通过无线缆的模块化接口安装在一背板上，从而可将上述部件集成于一个2U机箱内，例如，本发明可在一个2U机箱内集成1个背板、2个交换板、12个微服务器节点、24块3.5寸SATA硬盘、2个550W电源、及2个热插拔散热风扇模组。

如图3所示，其示出了本发明的集群存储系统的通讯架构图。其中，以部署于以太网中为例，本发明的集群存储系统的多个微服务器节点0～N是分别通过以太网端口#0与以太网交换机#0通讯以在该以太网交换机#0与多个微服务器节点0～N之间进行数据交互，以及分别通过以太网端口#1与以太网交换机#1通讯以在该以太网交换机#1与多个微服务器节点0～N之间进行数据交互。并且，例如，当该以太网交换机#0发生故障时，各微服务器节点0～N可以通过以太网端口#1与以太网交换机#1通讯以进行数据交互。

本发明的双交换器集群存储系统在单机里集成了2个交换机模块，实现了在单台服务器上实现分布式存储集群。本发明可以是针对分布式存储设计的ARM/X86架构微服务器，其可在一个2U机箱内安装高达12个存储节点，每个节点可支持2块3.5寸硬盘，每个节点可支持2个千兆/万兆网络。并且，网络、电源、散热等部件皆可采用冗余设计，不仅解决了传统分布式存储集群占用机房空间大、功耗高的特点，又具备传统SAN架构的双控制器存储产品的双活(Active-Active)特性，因此，可以说本发明是结构上类似SBB(Storage Bridge Bay)产品的基于IP架构的分布式存储集群系统。本发明的双交换器集群存储系统尤其适合Swift、Ceph等分布式存储系统，且具有多处理器、高性能、低功耗、易维护等特点。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。