可用性装置、具有可用性装置的储存局域网络及其操作方法
【专利说明】可用性装置、具有可用性装置的储存局域网络及其操作方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请案要求享有于2014年I月3日提出的编号为61/923，472的美国临时申请案的权益，通过引用，其内容被视为在此进行加入。
技术领域
[0003]本发明通常涉及为业务连续性，对数据储存基础设施的可访问性和可用性的改善。更具体地说，本发明涉及一种可用性装置，存储局域网络(SAN)的系统的可用性设备和它们的操作方法。
【背景技术】
[0004]大部分的储存局域网络(SAN)系统属于提供访问整合区块级的数据的网络类型。SAN系统主要用于提高与储存设备协作的服务器对储存设备(例如:磁盘阵列，磁带库和光学纪录库(optical jukebox))中的数据的可访问性(accessibility)和可用性(availability)，使得在企业环境下，对于服务器或服务器中的操作系统来说，储存设备看起来像是本地端连接的装置。因此，SAN系统通常具有它自己的储存装置网络，该储存装置网络对于其它装置来说是无法透过局域网络(LAN)访问的。在二十一世纪初，SAN系统的成本与复杂性下降允许了大型企业到小型事业更广泛地采用SAN系统。
[0005]一个基础的SAN系统包含了三种主要的部件:SAN交换器、复数个储存装置和至少一个服务器。具有光纤信道(FC)技术的高速缆线则用于连接不同的部件。在大多数真实世界中的设置，SAN系统则包含了多个不同的交换器、储存装置和服务器，而且还可能会包含路由器、桥接器和网关器以扩展该SAN系统的规模。因此，一个SAN系统的拓扑结构取决于它的大小和目的，而且该SAN系统的拓扑结构的复杂性会随着时间而演进。
[0006]由于SAN系统卓越的储存容量，储存虚拟化技术经常被SAN采用。储存虚拟化技术让SAN系统中全部的储存装置可以分享储存容量，而且它改善了 SAN系统数据的流动性与可用性。然而，储存虚拟化技术并不能让SAN系统在部件劣化或可能由维修保养所导致的部件暂停的情况下还「保持正常运作」。
[0007]服务器虚拟化技术可由复数个服务器分享整合的计算能力，而且改善整合的计算能力的可用性。对形形色色的业务状况，基于服务器虚拟化技术的卓越计算能力非常适合配备有储存虚拟化技术的SAN系统来建造一个有效率的工作系统。
[0008]对于仰赖信息科技而持续营运的企业，数据的可访问性与可用性是最重要的。然而，不能由SAN系统不能因系统中暂停任意既有的部件却不干扰业务服务在营运时段内的正常操作。对于储存系统来说，鲜少有像系统中断这样具破坏力的风险，但是，储存系统确实会离线，当一个储存部件失效、当一个关键节点停止运行、或是当储存系统必须被改变的时候。这些全部的因素对业务运作的连续性造成了威胁。
[0009]为了克服现有技术中的缺点，发明揭露了一种可用性装置、一种具有可用性装置的SAN系统与其操作方法。本发明中的特殊设计不仅解决了前述的问题，而且也易于实施，因此，本发明确实具有产业利用性。
【发明内容】
[0010]本发明揭露了一种可用性装置，该可用性装置相伴于位在服务器和储存装置间的一条数据路径上的一个SAN交换器，当该SAN系统的拓扑结构或任何部件的服务状态改变时和根据欲提供的服务的需求，该可用性装置借着传递某些指令可以提供数据服务。更重要的是，该可用性装置本身可根据所提供的服务的需求发起额外的指令。此外，本发明所揭露的可用性装置的是一个专用且特制的SAN系统部件，可以使任何SAN系统部件在营运时段期间，为了计划或非计划维修对所提供的服务进行离线和/或其后的重新上线而不中断正在进行的服务。藉由消除因维护或突发事件导致的SAN系统组件的任何服务中断，本发明解决了「在营运时段进行SAN系统维修服务」的新兴需要，如下所示，根据这一概念，申请人揭露了本发明的内容。
[0011]根据本发明的第一方面，一种基于FC的可用性装置被采用以构筑该SAN系统，使其具有更佳的数据可访问性和可用性。同时，FC也被用来当作在SAN系统的各种部件之间的传输介质。
[0012]本发明所揭露的SAN系统包括经由多个SAN交换器所耦接的多个服务器与多个储存装置，其中一可用性装置连接到该多个SAN交换器，以使得该可用性装置可以与该多个SAN交换器进行通信来管理该多个服务器与该多个储存装置之间的各种路由。通过这样的管理，该多个服务器与该多个储存装置的可访问性和可用性得以被实现。可用性装置包括多个特殊用途的装置，被称为「可用性引擎」，可用性引擎聚集在一起形成丛集来管理安装在SAN系统上的储存装置。
[0013]每一个可用性引擎连接到两个或多个该SAN交换器以管理和控制每一个服务器和储存装置之间独立的数据路径的路由。在该SAN系统中，可用性装置同步地复制保存在逻辑单元(LU)上储存装置中的数据到不同的LU上不同的储存装置，其中原始数据和被复制的数据是相同一致的。可用性引擎对连接到SAN系统的服务器以一个单一的数据组的方式呈现至少一对复制的数据组。
[0014]当由于进行常规维修或任何非预期的部件劣化，该SAN系统中的一个部件被离线，可用性装置引导SAN交换器重新路由该多个服务器与该多个储存装置之间的独立数据路径，以使得该多个服务器可以访问原始的或复制的数据组，所以达成了数据的可访问性。在离线的部件是一个储存装置或是一个LU的状况下，可用性装置控制SAN交换器重新路由独立数据路径，让该多个服务器访问复制的数据组。
[0015]当一个储存装置或一个LU离线，保存在其中的数据组也跟着离线。当SAN系统继续工作，服务器也不断对复制的数据组读取和写入。对复制的数据组写入新数据导致原始和复制的数据组之间的差异。可用性装置持续追踪和复制该差异，因此当离线装置重新联机，可用性装置根据被复制的当前差异把重新联机的装置与改变的复制数据组同步。在同步之后，可用性装置再次重新路由独立的数据路径使得在SAN系统的工作量平衡被恢复。
[0016]此外，每个可用性引擎被配置以验证该SAN系统在采取任何维护动作前是处于功能完备的状态。每个可用性引擎还被配置以验证离线部件在被重新联机之前该离线部件是处于适当状态的。
[0017]为了避免造成对SAN系统操作的任何干扰，由于部件离线或重新联机导致的数据路径重新路由所需时间应该被限制在15秒内。因为服务器指令的逾时值通常是设定为30秒左右，优选地，本发明可以建置一个SAN环境，对于一个在本领域中具有普通技术的信息技术管理员可以，以有序的和完全不干扰SAN系统操作的方式，取出任何部件出来进行维修，并把它重新联机。
[0018]根据本发明的第二方面，提供一种SAN系统，一种包含复数个部件的储存局域网络(SAN)系统，该复数个部件包括:至少一服务器；至少两个储存装置各自含有一专有的组态信息且各自含有一数据信息；至少两个交换器连接到该至少一服务器和该至少两个储存装置以形成从该至少一服务器通过该至少两个交换器到该至少两个储存装置的复数个数据路径；以及一可用性装置，包含两个可用性引擎，其中每一该可用性引擎皆与该至少两个交换器连接，且每一该可用性引擎皆被配置以检测该至少两个储存装置的复数个健全状况，且根据该复数个健全状况控制该至少两个交换器而让该至少一服务器通过该复数个数据路径的其中至少之一访问该至少两个储存装置的其中至少之一。
[0019]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于操作前述第二方面SAN系统的一种方法，一种用于操作如申请专利范围第I项所述的SAN系统以对该复数个部件其中之一进行离线的方法，该方法包括:判断决定该至少两个储存装置的其中之一是否需要被进行离线并指派该需要进行离线的储存装置为一第一储存装置；检测该第一储存装置的一健全状况；检测该两个可用性引擎的复数个健全状况；检测该至少两个交换器的复数个健全状况；检测该至少两个可用性引擎和该第一储存装置间复数个连结的复数个健全状况；检测该至少两个可用性引擎和该至少一服务器间复数个连结的复数个健全状况；读取该第一储存装置包含的该专有的组态信息。
[0020]根据本发明的另一个方面，提供了一种用于操作前述第二方面SAN系统的一种方法，一种用于操作如申请专利范围第I项所述的SAN系统以对该复数个部件其中之一重新上线的方法，该方法包括:检测该SAN系统的一拓扑结构变更；对该SAN系统所有的部件发送一通知；在任一该两个可用性引擎中纪录该通知；以及决定导致该拓扑结构变更的一通讯端口。
[0021]在本领域中的普通技术人员应可理解
【发明内容】
中的「引擎」是一种偏向软件角度的术语，可用性引擎在本发明中亦可以替换为「可用性单元」来做为硬件观点的命名。在本领域中的普通技术人员也可透过以下的详细说明和图式更清楚地了解关于本发明的上述目的和优点。
【附图说明】
[0022]图1显示一个具有可用性装置的SAN系统的基本拓扑结构。
[0023]图2显示出本发明中，当可用性引擎测试经过一个FC交换器到一个储存装置间具有输入/输出(I/O)的独立数据路径的一个实施例。
[0024]图3显示出本发明中，当可用性引擎测试从服务器端经由一个FC交换器、另外的可用性引擎、另一个FC交换器到储存装置间具有I/O的独立数据路径的另一个实施例。
【具体实施方式】
[0025]参照以下实施例，本发明将可更具体地被描述，但需要注意的是，以下描述中的本发明的优选实施例是用来描述及呈现本发明的意旨，