CN116661688B - 一种sas存储系统的业务响应方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种SAS存储系统的业务响应方法和装置，该方法包括：接收主服务器的管理命令，识别SAS扩展器下游存储设备的拓扑结构，配置SAS扩展器的路由策略，使主服务器响应用户对存储设备的读写请求；将主HBA与从属HBA的物理通道接口建立SSP连接，同步存储设备的拓扑结构，相互传递心跳信息；当从属HBA未接收到来自主HBA的心跳信息时，通过从属HBA接收从属服务器的管理命令，配置SAS扩展器的路由策略，使从属服务器接管读写请求。本发明的技术方案为用户提供无间断的存储数据访问服务，保障上层业务的平稳运行，提高了SAS存储系统的可用性，改善用户的终端体验。

Description

一种SAS存储系统的业务响应方法和装置

技术领域

本发明属于存储系统领域，特别涉及一种SAS存储系统的业务响应方法和装置。

背景技术

在服务器存储系统架构中，HBA(Host Bus Adapter，总线适配器)通常作为主机和外围存储设备之间连接的桥梁，不仅可以扩展服务器外围存储设备连接的数量，而且能够支持不同接口协议之间的转换，丰富了服务器系统的功能，同时满足了多样化系统应用场景。典型的用于存储设备的SAS HBA控制器如图1所示，HBA上游采用服务器领域通用的PCIe总线接口，下游兼容SAS(串行连接SCSI)和SATA(串行ATA)等多种总线接口形态，既能够简化主机系统的外围接口设计，又能够提供主机系统对各种形态存储设备的灵活访问。从服务器主机角度来看，通过单一类型的通用PCIe总线接口，即可实现灵活访问SAS或者SATA等协议接口类型的存储设备，满足不同产品对性能、成本、规模和可靠性的需求差异。

图1还展示了一个典型的SAS HBA与上游服务器主机和下游磁盘设备的互联场景。主机服务器与SAS HBA通过PCIe总线连接。SAS HBA内部可以包含一个或多个SAS控制器。每个SAS控制器可以与SAS磁盘通过SAS总线直接互联。每个SAS控制器可以与SATA磁盘通过SATA总线直接互联。SAS控制器通过SAS总线与多级SAS Expander扩展器连接，起到扩展存储网络的作用，从而可以连接大规模SAS/SATA磁盘，实现对大规模磁盘阵列的管理。

在特定的数据服务领域中，数据存储系统的高可用性对于上层业务应用是至关重要的。现有SAS存储系统的可用性受到单点服务器架构的影响较大。以图1为例，如果主服务器M发生单点故障宕机，则整个SAS HBA下游末端连接的所有SAS和SATA存储设备都将无法访问，导致存储业务的数据访问不可用，这不但影响用户体验，甚至会引发数据存储业务无法访问的灾难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SAS存储系统的业务响应方法和装置，旨在实现无间断的存储数据访问服务，解决单点服务器主机故障引发存储设备的不可访问导致数据存储业务中断的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种SAS存储系统的业务响应方法，包括：

通过主HBA接收主服务器的管理命令，识别SAS扩展器下游的存储设备的拓扑结构，通过配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述主HBA到所述存储设备的访问路径，以由所述主服务器响应用户对所述存储设备的读写请求；

将所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口建立SSP连接，基于所述SSP连接将所识别到的存储设备的拓扑结构同步到从属服务器，所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口通过SSP连接以预定义时间间隔相互传递心跳信息；

当所述从属HBA的物理通道接口在所述预定义时间间隔内未接收到来自所述主HBA的物理通道接口的心跳信息时，通过所述从属HBA接收所述从属服务器的管理命令，配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述从属HBA到所述存储设备的访问路径，以使所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求。

在优选的技术方案中，在所述由所述主服务器响应用户对所述存储设备的读写请求之前，进一步包括：

通过配置所述SAS扩展器的路由策略，禁止从所述从属HBA到所述存储设备的访问路径，将所述主服务器设置于数据访问活跃状态，并将所述从属服务器设置于数据访问禁止状态。

在优选的技术方案中，所述将主HBA的物理通道接口与从属HBA的物理通道接口建立SSP连接，进一步包括：

将所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口分别连接到所述SAS扩展器的相应物理通道接口，通过所述SAS扩展器的路由来建立所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口之间的SSP连接。

在优选的技术方案中，在所述由所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求之前，进一步包括：

通过配置所述SAS扩展器的路由策略，禁止从所述主HBA到所述存储设备的访问路径，将所述从属服务器设置于数据访问活跃状态，并将所述主服务器设置于数据访问禁止状态。

在优选的技术方案中，所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口在所述SSP连接中通过VS帧来传递所述存储设备的拓扑结构信息和所述心跳信息。

根据本发明的第二方面，提供了一种SAS存储系统的业务响应装置，包括：

初始化单元，用于通过主HBA接收主服务器的管理命令，识别SAS扩展器下游的存储设备的拓扑结构，通过配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述主HBA到所述存储设备的访问路径，以由所述主服务器响应用户对所述存储设备的读写请求；

HBA连接单元，用于将所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口建立SSP连接，基于所述SSP连接将所识别到的存储设备的拓扑结构同步到从属服务器，所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口通过SSP连接以预定义时间间隔相互传递心跳信息；

切换单元，用于当所述从属HBA的物理通道接口在所述预定义时间间隔内未接收到来自所述主HBA的物理通道接口的心跳信息时，通过所述从属HBA接收所述从属服务器的管理命令，配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述从属HBA到所述存储设备的访问路径，以使所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求。

在优选的技术方案中，所述初始化单元进一步配置为：

在所述由所述主服务器响应用户对所述存储设备的读写请求之前，通过配置所述SAS扩展器的路由策略，禁止从所述从属HBA到所述存储设备的访问路径，将所述主服务器设置于数据访问活跃状态，并将所述从属服务器设置于数据访问禁止状态。

在优选的技术方案中，所述HBA连接单元进一步配置为：

将所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口分别连接到所述SAS扩展器的相应物理通道接口，通过所述SAS扩展器的路由来建立所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口之间的SSP连接。

在优选的技术方案中，所述切换单元进一步配置为：

在所述由所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求之前，通过配置所述SAS扩展器的路由策略，禁止从所述主HBA到所述存储设备的访问路径，将所述从属服务器设置于数据访问活跃状态，并将所述主服务器设置于数据访问禁止状态。

在优选的技术方案中，所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口在所述SSP连接中通过VS帧来传递所述存储设备的拓扑结构信息和所述心跳信息。

相比于现有技术，本发明的技术方案在主服务器和主HBA的基础上，额外设置从属服务器和从属HBA。主服务器和从属服务器通过控制扩展器的路由策略，互斥共享整个存储系统拓扑上的存储设备资源。借助于主HBA和从属HBA之间的专属SSP连接，从属服务器实时监测主服务器发出的周期性心跳消息，一旦发现主服务器发生单点故障，及时设置扩展器的路由策略，主动接管整个存储系统拓扑内的存储设备访问权，为用户提供无间断的存储数据访问服务，保障上层业务的平稳运行。通过本发明的方案能够显著提高整个SAS存储系统的可用性，避免数据存储业务的中断，改善用户的终端体验。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可以通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构和流程来实现和获取。

附图说明

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进行简单介绍，显而易见的是，下面描述中的附图仅仅是本发明的某些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1是根据现有技术的典型SAS HBA的连接结构示意图。

图2是根据本发明的高可用SAS存储系统的架构图。

图3是根据本发明的SAS存储系统的业务响应方法的主要流程图。

图4是根据本发明的一个实施例的主从HBA物理通道连接建立方式示意图。

图5是根据本发明的另一个实施例的主从HBA物理通道连接建立方式示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

基于以上分析，本发明提出了一种SAS存储系统的业务响应方法。所述方法由图2所示的高可用SAS存储系统来实现。如图2所示，服务器主机包含主从至少两个服务器，即主服务器M和从属服务器S。主服务器M通过PCIe总线连接主HBA(SAS HBA M)，从属服务器S通过PCIe总线连接从属HBA(SAS HBA S)。SAS HBA M和HBA S通过各自下游SAS总线与SASExpander扩展器F连接。SAS Expander扩展器F内部存储有相应的路由管理策略，通过控制切换访问路径，即支持上游SAS HBA M访问下游所有SAS和SATA设备，又支持上游SAS HBA S访问下游所有SAS和SATA设备，实现SAS和SATA设备资源的互斥共享。SAS HBA M和HBA S内部的SAS控制器分别设置一路主PHY(物理通道接口)和从属PHY(图2表示为SAS PHY M和SASPHY S)，至少支持SAS标准协议定义的SSP(Serial SCSI Protocol，串行SCSI协议)Initiator和SSP Target两种功能角色。SAS HBA M的PHY M与HBA S的PHY S之间建立SSP类型的连接(图2表示为双向连接C)，连接上支持发送或接收SSP类型的VS(Vendor Specific，厂商特有)帧进行信息交换。

在图2的高可用SAS存储系统结构的基础上，参见图3的流程图，本发明提供的所述高性能SAS存储系统的业务响应方法包括：

步骤101：通过主HBA接收主服务器的管理命令，识别SAS扩展器下游的存储设备的拓扑结构，通过配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述主HBA到所述存储设备的访问路径，以由所述主服务器响应用户对所述存储设备的读写请求。

首先执行上述高可用SAS存储系统的初始化过程。主服务器M通过主HBA(SAS HBAM)发送SMP(Serial ManagementProtocol，SAS的串行管理协议)管理命令至各级SASExpander扩展器F。

主服务器M可以通过SAS HBA M扫描识别整个存储拓扑结构，以及末端接入的SAS盘和SATA盘设备信息。通过配置SAS Expander扩展器F内部的路由策略，可以使能SAS HBAM至下游末端SAS盘和SATA盘设备的访问路径，同时禁止SAS HBA S至下游末端SAS盘和SATA盘设备的访问路径。

步骤102：将所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口建立SSP连接，基于所述SSP连接将所识别到的存储设备的拓扑结构同步到从属服务器，所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口通过SSP连接以预定义时间间隔相互传递心跳信息。

SAS HBA M的物理通道接口PHY M与SAS HBA S的物理通道接口PHY S之间建立SAS标准协议定义的SSP连接(图2的连接C)。在该连接C的基础上，主服务器M可以通过发送SSP类型的VS帧，将SAS HBA M识别到的整个存储拓扑结构、末端SAS盘和SATA盘设备信息发送给从属服务器S。

针对SSP连接C，本发明在优选的实施例中给出了两种具体的连接实现方式。图4的实施例示出了本发明的第一种连接方式。即PHY M和PHY S通过SAS类型交叉线缆直接互联，在直连的物理通道之上建立专属的SSP类型连接。图5的实施例示出了本发明的第二种连接方式。即PHY M和PHY S通过SAS类型普通线缆分别连接至Expander扩展器的PHY，经过Expander扩展器的路由后建立专属的SSP类型连接。

上述两种物理连接的实施方式在PHY层存在一定差异，但对于上层主服务器M和从属服务器S内的应用程序来说是透明的。本领域技术人员可以理解，用户可以依据现场安装环境，灵活选择合适的实施方式通过SAS线缆建立互联。

在默认顺序下，可以将主服务器M首先设置于数据访问活跃状态，相应地将从属服务器S设置于数据访问禁止状态。主服务器M响应来自用户的各类存储读写数据请求，并按照预定义的时间间隔，通过连接C周期性发送心跳消息I.M。同时，从属服务器S在接收方向实时监测连接C上的心跳信息I.M。

步骤103：当所述从属HBA的物理通道接口在所述预定义时间间隔内未接收到来自所述主HBA的物理通道接口的心跳信息时，通过所述从属HBA接收所述从属服务器的管理命令，配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述从属HBA到所述存储设备的访问路径，以使所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求。

如果指定时间间隔内从属服务器S未接收到来自主服务器M的心跳信息I.M，则判定主服务器M可能发生故障，从属服务器S启动故障处理即主备切换过程。

具体地，在故障处理过程中，从属服务器S可以通过SAS HBA S发送SMP管理命令至SAS Expander扩展器F，设置SAS Expander扩展器F内部的路由策略，暂停SAS HBA M至下游末端SAS盘和SATA盘设备的访问路径，并同时使能SAS HBA S至下游设备的访问路径；从属服务器S退出数据访问禁止状态，进入数据访问活跃状态，响应来自用户的请求，接管存储数据的访问业务；主服务器M和从属服务器S根据PHY M和PHY S之间建立指定的SSP连接来交换关键信息，包括心跳和存储系统拓扑等。相应地，主服务器S退出数据访问活跃状态并进入数据访问禁止状态。

作为可选的实施例，在从属服务器S接管存储数据的访问业务的场景中，如果根据SSP连接检测到主服务器M和从属服务器S恢复先前的心跳信息，则还可以进一步将访问权从该从属服务器S切换回主服务器M，继续由主服务器M接管存储数据的访问业务。例如，可以根据主从服务器性能的差异、故障状态或网络状况等因素，来决定如何在多个服务器之间进行存储访问业务的接管。

可见，本发明提出的SAS存储系统的业务响应方法和装置，与传统的SAS存储系统相比，在主服务器M和主HBA(SAS HBA M)的基础上，额外设置从属服务器S和从属HBA(SASHBA S)。主服务器M和从属服务器S通过控制Expander扩展器的路由策略，互斥共享整个存储系统拓扑上的SAS和SATA设备资源。借助于主HBA和从属HBA之间的专属SSP连接，从属服务器S实时监测主服务器M发出的周期性心跳消息，一旦发现主服务器M发生单点故障，及时设置Expander扩展器的路由策略，由从属服务器S主动接管整个存储系统拓扑内的SAS和SATA设备访问权，为用户提供无间断的存储数据访问服务，保障上层业务的平稳运行。通过本发明的方案能够显著提高整个SAS存储系统的可用性，避免数据存储业务的中断，改善用户的终端体验。

相应地，本发明在第二方面提供了一种SAS存储系统的业务响应装置，包括：

初始化单元，用于通过主HBA接收主服务器的管理命令，识别SAS扩展器下游的存储设备的拓扑结构，通过配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述主HBA到所述存储设备的访问路径，以由所述主服务器响应用户对所述存储设备的读写请求；

HBA连接单元，用于将所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口建立SSP连接，基于所述SSP连接将所识别到的存储设备的拓扑结构同步到从属服务器，所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口通过SSP连接以预定义时间间隔相互传递心跳信息；

切换单元，用于当所述从属HBA的物理通道接口在所述预定义时间间隔内未接收到来自所述主HBA的物理通道接口的心跳信息时，通过所述从属HBA接收所述从属服务器的管理命令，配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述从属HBA到所述存储设备的访问路径，以使所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求。

上述装置可通过前述方面的实施例提供的SAS存储系统的业务响应方法实现，具体的实现方式可以参见SAS存储系统的业务响应方法的实施例中的描述，在此不再赘述。

可以理解，上述实施例中描述的存储拓扑结构和接口类型、数量等仅为举例。本领域技术人员还可以根据使用需要，对以上多个实施例的方法步骤和存储结构进行容易想到的组合和调整，而不应将本发明的构思限制于上述示例的具体结构和步骤。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种SAS存储系统的业务响应方法，其特征在于，包括：

通过主HBA接收主服务器的管理命令，识别SAS扩展器下游的存储设备的拓扑结构，通过配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述主HBA到所述存储设备的访问路径，以由所述主服务器响应用户对所述存储设备的读写请求；

将所述主HBA的物理通道接口与从属HBA的物理通道接口建立SSP连接，基于所述SSP连接将所识别到的存储设备的拓扑结构同步到从属服务器，所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口通过SSP连接以预定义时间间隔相互传递心跳信息；

当所述从属HBA的物理通道接口在所述预定义时间间隔内未接收到来自所述主HBA的物理通道接口的心跳信息时，通过所述从属HBA接收所述从属服务器的管理命令，配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述从属HBA到所述存储设备的访问路径，以使所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求；

在由所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求之前，还包括：

通过配置所述SAS扩展器的路由策略，禁止从所述主HBA到所述存储设备的访问路径，将所述从属服务器设置于数据访问活跃状态，并将所述主服务器设置于数据访问禁止状态；

其中，所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求，进一步包括：

从属服务器通过从属HBA发送SMP管理命令至SAS扩展器，设置SAS 扩展器内部的路由策略，暂停主HBA至下游末端SAS盘和SATA盘设备的访问路径，同时使能从属HBA至下游末端SAS盘和SATA盘设备的访问路径；从属服务器退出数据访问禁止状态，进入数据访问活跃状态，响应来自用户的请求，接管存储数据的访问业务；主服务器和从属服务器根据主HBA的物理通道接口和从属HBA的物理通道接口之间建立SSP连接来交换关键信息，包括心跳和存储系统拓扑，主服务器退出数据访问活跃状态并进入数据访问禁止状态。

2.根据权利要求1所述的SAS存储系统的业务响应方法，其特征在于，在所述由所述主服务器响应用户对所述存储设备的读写请求之前，进一步包括：

通过配置所述SAS扩展器的路由策略，禁止从所述从属HBA到所述存储设备的访问路径，将所述主服务器设置于数据访问活跃状态，并将所述从属服务器设置于数据访问禁止状态。

3.根据权利要求1所述的SAS存储系统的业务响应方法，其特征在于，所述将所述主HBA的物理通道接口与从属HBA的物理通道接口建立SSP连接，进一步包括：

将所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口分别连接到所述SAS扩展器的相应物理通道接口，通过所述SAS扩展器的路由来建立所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口的SSP连接。

4.根据权利要求1所述的SAS存储系统的业务响应方法，其特征在于，所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口在所述SSP连接中通过VS帧来传递所述存储设备的拓扑结构信息和所述心跳信息。

5.一种SAS存储系统的业务响应装置，其特征在于，包括：

初始化单元，用于通过主HBA接收主服务器的管理命令，识别SAS扩展器下游的存储设备的拓扑结构，通过配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述主HBA到所述存储设备的访问路径，以由所述主服务器响应用户对所述存储设备的读写请求；

HBA连接单元，用于将所述主HBA的物理通道接口与从属HBA的物理通道接口建立SSP连接，基于所述SSP连接将所识别到的存储设备的拓扑结构同步到从属服务器，所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口通过SSP连接以预定义时间间隔相互传递心跳信息；

切换单元，用于当所述从属HBA的物理通道接口在所述预定义时间间隔内未接收到来自所述主HBA的物理通道接口的心跳信息时，通过所述从属HBA接收所述从属服务器的管理命令，配置所述SAS扩展器的路由策略，使能从所述从属HBA到所述存储设备的访问路径，以使所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求；

所述切换单元进一步配置为：

在由所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求之前，通过配置所述SAS扩展器的路由策略，禁止从所述主HBA到所述存储设备的访问路径，将所述从属服务器设置于数据访问活跃状态，并将所述主服务器设置于数据访问禁止状态；

其中，所述从属服务器接管所述用户对所述存储设备的读写请求，进一步包括：

从属服务器通过从属HBA发送SMP管理命令至SAS扩展器，设置SAS 扩展器内部的路由策略，暂停主HBA至下游末端SAS盘和SATA盘设备的访问路径，同时使能从属HBA至下游末端SAS盘和SATA盘设备的访问路径；从属服务器退出数据访问禁止状态，进入数据访问活跃状态，响应来自用户的请求，接管存储数据的访问业务；主服务器和从属服务器根据主HBA的物理通道接口和从属HBA的物理通道接口之间建立SSP连接来交换关键信息，包括心跳和存储系统拓扑，主服务器退出数据访问活跃状态并进入数据访问禁止状态。

6.根据权利要求5所述的SAS存储系统的业务响应装置，其特征在于，所述初始化单元进一步配置为：

在所述由所述主服务器响应用户对所述存储设备的读写请求之前，通过配置所述SAS扩展器的路由策略，禁止从所述从属HBA到所述存储设备的访问路径，将所述主服务器设置于数据访问活跃状态，并将所述从属服务器设置于数据访问禁止状态。

7.根据权利要求5所述的SAS存储系统的业务响应装置，其特征在于，所述HBA连接单元进一步配置为：

将所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口分别连接到所述SAS扩展器的相应物理通道接口，通过所述SAS扩展器的路由来建立所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口的SSP连接。

8.根据权利要求5所述的SAS存储系统的业务响应装置，其特征在于，所述主HBA的物理通道接口与所述从属HBA的物理通道接口在所述SSP连接中通过VS帧来传递所述存储设备的拓扑结构信息和所述心跳信息。