一种存储集群的位图管理方法、系统、设备以及介质与流程

1.本发明涉及存储领域，具体涉及一种存储集群的位图管理方法、系统、设备以及存储介质。


背景技术：

2.在两个控制器的存储设备中，两个控制器上各自保存一份位图副本，两个控制器位图互为备份，以防一个控制器坏掉后位图丢失。而在多控的存储设备中，例如四控的存储设备中，要想做到只剩最后一个控制器依然能正常动作，现有技术中通过在多个控制器上都各自保存一份位图副本，多个控制器上的位图都互为备份，那么多个控制器上都会占用全量的内存容量，浪费空间，有io(输入和输出)时需要将io同步到四个节点上，并且更新多个节点上各自保存的位图，耗时严重，增加节点间通信压力。


技术实现要素：

3.有鉴于此，为了克服上述问题的至少一个方面，本发明实施例提出一种存储集群的位图管理方法，包括以下步骤：
4.生成每一个位图的副本；
5.将位图和位图的副本分别存储在一对镜像节点上，其中第n个节点与第n+1个节点互为镜像节点，最后一个节点与第一个节点互为镜像节点；
6.响应于检测到节点故障，从与故障的节点互为镜像节点的两个节点中获取保存在所述故障的节点中的位图和位图副本；
7.将获取到的位图和位图副本分别按顺序拷贝到下一个节点并重新确定镜像关系。
8.在一些实施例中，将位图和位图的副本分别存储在一对镜像节点上，其中第n个节点与第n+1个节点互为镜像节点，最后一个节点与第一个节点互为镜像节点，进一步包括：
9.将第n个位图保存在第n个节点上，并将第n个位图的副本保存在第n+1个节点上，其中最后一个位图的副本保存到第一个节点上。
10.在一些实施例中，将获取到的位图和位图副本分别按顺序拷贝到下一个节点并重新确定镜像关系，进一步包括：
11.响应于第n个节点故障，将第n+1个节点上保存的第n个位图的副本拷贝到第n+2个节点上，并将第n-1个节点上保存的第n-1个位图拷贝到第n+1个节点上；
12.将第n+1个节点、第n-1个节点与第n个节点的镜像关系调整为第n+1节点与第n-1节点互为镜像，其中若第n个节点为第一个节点，则n-1为最后一个节点，若第n个节点为最后一个节点，则第n+1个节点为第一个节点。
13.在一些实施例中，还包括：
14.响应于检测到只有一个节点正常，利用正常节点接收io请求并根据io请求修改所述正常节点上的位图和位图的副本，其中所述正常节点此时保存所有的位图或位图的副本。
15.基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种存储集群的位图管理系统，包括：
16.生成模块，配置为生成每一个位图的副本；
17.存储模块，配置为将位图和位图的副本分别存储在一对镜像节点上，其中第n个节点与第n+1个节点互为镜像节点，最后一个节点与第一个节点互为镜像节点；
18.获取模块，配置为响应于检测到节点故障，从与故障的节点互为镜像节点的两个节点中获取保存在所述故障的节点中的位图和位图副本；
19.拷贝模块，配置为将获取到的位图和位图副本分别按顺序拷贝到下一个节点并重新确定镜像关系。
20.在一些实施例中，存储模块还配置为：
21.将第n个位图保存在第n个节点上，并将第n个位图的副本保存在第n+1个节点上，其中最后一个位图的副本保存到第一个节点上。
22.在一些实施例中，拷贝模块还配置为：
23.响应于第n个节点故障，将第n+1个节点上保存的第n个位图的副本拷贝到第n+2个节点上，并将第n-1个节点上保存的第n-1个位图拷贝到第n+1个节点上；
24.将第n+1个节点、第n-1个节点与第n个节点的镜像关系调整为第n+1节点与第n-1节点互为镜像，其中若第n个节点为第一个节点，则n-1为最后一个节点，若第n个节点为最后一个节点，则第n+1个节点为第一个节点。
25.在一些实施例中，还包括接收模块，配置为：
26.响应于检测到只有一个节点正常，利用正常节点接收io请求并根据io请求修改所述正常节点上的位图和位图的副本，其中所述正常节点此时保存所有的位图或位图的副本。
27.基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种计算机设备，包括：
28.至少一个处理器；以及
29.存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时执行如上所述的任一种存储集群的位图管理方法的步骤。
30.基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行如上所述的任一种存储集群的位图管理方法的步骤。
31.本发明具有以下有益技术效果之一：本发明提出的方案通过循环镜像位图的方式，只在指定的两个节点间同步修改位图，可以减少io处理时间，减少控制器加入及离开时的位图同步时间，同时支持只剩一个节点后集群正常运行。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
33.图1为本发明的实施例提供的存储集群的位图管理方法的流程示意图；
34.图2为本发明的实施例提供的四控位图备份示意图；
35.图3为本发明的实施例提供的当一个节点故障后，其余三控的位图备份示意图；
36.图4为本发明的实施例提供的当两个节点故障后，其余两控的位图备份示意图；
37.图5为本发明的实施例提供的当三个节点故障后，最后一控的位图备份示意图；
38.图6为本发明的实施例提供的存储集群的位图管理系统的结构示意图；
39.图7为本发明的实施例提供的计算机设备的结构示意图；
40.图8为本发明的实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
41.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
42.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
43.根据本发明的一个方面，本发明的实施例提出一种存储集群的位图管理方法，如图1所示，其可以包括步骤：
44.s1，生成每一个位图的副本；
45.s2，将位图和位图的副本分别存储在一对镜像节点上，其中第n个节点与第n+1个节点互为镜像节点，最后一个节点与第一个节点互为镜像节点；
46.s3，响应于检测到节点故障，从与故障的节点互为镜像节点的两个节点中获取保存在所述故障的节点中的位图和位图副本；
47.s4，将获取到的位图和位图副本分别按顺序拷贝到下一个节点并重新确定镜像关系。
48.本发明提出的方案通过循环镜像位图的方式，只在指定的两个节点间同步修改位图，可以减少io处理时间，减少控制器加入及离开时的位图同步时间，同时支持只剩一个节点后集群正常运行。
49.在一些实施例中，将位图和位图的副本分别存储在一对镜像节点上，其中第n个节点与第n+1个节点互为镜像节点，最后一个节点与第一个节点互为镜像节点，进一步包括：
50.将第n个位图保存在第n个节点上，并将第n个位图的副本保存在第n+1个节点上，其中最后一个位图的副本保存到第一个节点上。
51.在一些实施例中，将获取到的位图和位图副本分别按顺序拷贝到下一个节点并重新确定镜像关系，进一步包括：
52.响应于第n个节点故障，将第n+1个节点上保存的第n个位图的副本拷贝到第n+2个节点上，并将第n-1个节点上保存的第n-1个位图拷贝到第n+1个节点上；
53.将第n+1个节点、第n-1个节点与第n个节点的镜像关系调整为第n+1节点与第n-1节点互为镜像，其中若第n个节点为第一个节点，则n-1为最后一个节点，若第n个节点为最后一个节点，则第n+1个节点为第一个节点。
54.在一些实施例中，还包括：
55.响应于检测到只有一个节点正常，利用正常节点接收io请求并根据io请求修改所述正常节点上的位图和位图的副本，其中所述正常节点此时保存所有的位图或位图的副本。
56.下面以四控为例，结合图2-图5详细说明本发明提出的位图管理方法。
57.如图2所示，一共有4个节点(node)，4个位图，分成四个镜像对，node1与node2互为镜像对1，node2与node3互为镜像对2，node3与node4互为镜像对3，node4与node1互为镜像对4。这样node1中保存第一个位图，第一个位图的副本则保存在node2中，node2中保存第二个位图，第二个位图的副本则保存在node3中，node3中保存第三个位图，第三个位图的副本则保存在node4中，node4中保存第四个位图，由于node4位最后一个节点，则将第四个位图的副本则保存在node1中，即将第n个位图保存在第n个节点上，并将第n个位图的副本保存在第n+1个节点上，其中最后一个位图的副本保存到第一个节点上。
58.这样，存储设备中的卷、本地复制、远程复制等位图均匀分布在四个镜像对中，保证每个位图都有两份拷贝，以备在有节点故障时，还有另外的有效位图副本可用。
59.如图3所示，当有节点故障时，镜像对中存活节点会将位图拷贝至另外一个存活的节点，保证每个位图都有两份拷贝。例如当节点1出故障，则将与节点1互为镜像节点的节点2和节点4中保存的位图或位图副本拷贝按顺序拷贝到下一个节点。即将节点2上的位图1的副本拷贝到节点3上，节点4的位图4拷贝到节点2上，此时，节点2和节点4互为镜像对，也即将第n+1个节点上保存的第n个位图的副本拷贝到第n+2个节点上，并将第n-1个节点上保存的第n-1个位图拷贝到第n+1个节点上，将第n+1个节点、第n-1个节点与第n个节点的镜像关系调整为第n+1节点与第n-1节点互为镜像，其中若第n个节点为第一个节点，则n-1为最后一个节点，若第n个节点为最后一个节点，则第n+1个节点为第一个节点。
60.如图4所示，当第二个节点故障时，该节点的镜像对中存活的节点会将位图拷贝至另一个存活节点，保证每个位图都有两份拷贝。例如，当节点2再次出故障，由于此时节点2的镜像对为节点3和节点4，因此则将节点4上的位图4拷贝到节点3上，而节点3上的位图1和位图3拷贝到节点4上。
61.如图5所示，当第三个节点也故障时，因为每个节点上都有全量位图，仅剩一个节点也可用使业务正常执行。
62.本发明提出的方案通过循环镜像位图的方式，只在指定的两个节点间同步修改位图，可以减少io处理时间，减少控制器加入及离开时的位图同步时间，同时支持只剩一个节点后集群正常运行。
63.基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，本发明的实施例还提供了一种存储集群的位图管理系统400，如图6所示，包括：
64.生成模块401，配置为生成每一个位图的副本；
65.存储模块402，配置为将位图和位图的副本分别存储在一对镜像节点上，其中第n个节点与第n+1个节点互为镜像节点，最后一个节点与第一个节点互为镜像节点；
66.获取模块403，配置为响应于检测到节点故障，从与故障的节点互为镜像节点的两个节点中获取保存在所述故障的节点中的位图和位图副本；
67.拷贝模块404，配置为将获取到的位图和位图副本分别按顺序拷贝到下一个节点并重新确定镜像关系。
68.在一些实施例中，存储模块402还配置为：
69.将第n个位图保存在第n个节点上，并将第n个位图的副本保存在第n+1个节点上，其中最后一个位图的副本保存到第一个节点上。
70.在一些实施例中，拷贝模块404还配置为：
71.响应于第n个节点故障，将第n+1个节点上保存的第n个位图的副本拷贝到第n+2个节点上，并将第n-1个节点上保存的第n-1个位图拷贝到第n+1个节点上；
72.将第n+1个节点、第n-1个节点与第n个节点的镜像关系调整为第n+1节点与第n-1节点互为镜像，其中若第n个节点为第一个节点，则n-1为最后一个节点，若第n个节点为最后一个节点，则第n+1个节点为第一个节点。
73.在一些实施例中，还包括接收模块，配置为：
74.响应于检测到只有一个节点正常，利用正常节点接收io请求并根据io请求修改所述正常节点上的位图和位图的副本，其中所述正常节点此时保存所有的位图或位图的副本。
75.本发明提出的方案通过循环镜像位图的方式，只在指定的两个节点间同步修改位图，可以减少io处理时间，减少控制器加入及离开时的位图同步时间，同时支持只剩一个节点后集群正常运行。
76.基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，如图7所示，本发明的实施例还提供了一种计算机设备501，包括：
77.至少一个处理器520；以及
78.存储器510，存储器510存储有可在处理器上运行的计算机程序511，处理器520执行程序时执行如上的任一种存储集群的位图管理方法的步骤。
79.基于同一发明构思，根据本发明的另一个方面，如图8所示，本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质601，计算机可读存储介质601存储有计算机程序指令610，计算机程序指令610被处理器执行时执行如上的任一种存储集群的位图管理方法的步骤。
80.最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。
81.此外，应该明白的是，本文的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。
82.本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
83.以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
84.应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
85.上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
86.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
87.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。