本發(fā)明涉及存儲服務(wù)領(lǐng)域，具體地，涉及基于虛擬機實現(xiàn)軟件定義存儲的系統(tǒng)，尤其是在云環(huán)境下提供存儲服務(wù)的技術(shù)方案。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的云環(huán)境的存儲解決方案中，已經(jīng)有各種各樣的軟件定義存儲的商用方案，但這些方案都有一個共同點，那就是都屬于使用專用設(shè)備構(gòu)建的相對封閉的解決方案。這導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)存在著如下不足之處：

1、依賴廠商。一旦采用了某一廠商的存儲解決方案，那么今后此方案的擴容，改進都需要廠商的支持。

2、成本過高。由于采用專用設(shè)備，所以設(shè)備本身的研發(fā)及制造成本就會比較高，再加上與廠商的綁定，整體采購及運營成本居高不下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于虛擬機實現(xiàn)軟件定義存儲的系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于虛擬機實現(xiàn)軟件定義存儲的系統(tǒng)，包括兩個存儲系統(tǒng)，這兩個存儲系統(tǒng)通過局域網(wǎng)形成互為主備的集群；

所述存儲系統(tǒng)包括：嵌入式系統(tǒng)、x86虛擬機、x86主機；嵌入式系統(tǒng)安裝在x86虛擬機中，x86虛擬機使用所在的x86主機的硬盤提供存儲服務(wù)，嵌入式系統(tǒng)管理存儲。

優(yōu)選地，這兩個存儲系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)分別使用各自所在的x86主機的硬盤，并通過HAST協(xié)議實現(xiàn)存儲高可用；這兩個存儲系統(tǒng)中的一個存儲系統(tǒng)作為主節(jié)點，主設(shè)備中的嵌入式系統(tǒng)在高可用存儲資源上創(chuàng)建并管理文件系統(tǒng)，并實現(xiàn)文件系統(tǒng)的共享，再通過CARP協(xié)議實現(xiàn)存儲共享訪問高可用；用戶通過網(wǎng)絡(luò)訪問存儲服務(wù)的訪問地址為：CARP協(xié)議配置的虛擬IP地址。

優(yōu)選地，這兩個存儲系統(tǒng)分別作為主節(jié)點、備節(jié)點；主節(jié)點、備節(jié)點的配置均通過節(jié)點上的管理網(wǎng)IP訪問節(jié)點控制臺完成。

優(yōu)選地，當節(jié)點重啟或關(guān)機時，直接關(guān)閉該節(jié)點上的CARP服務(wù)；

主節(jié)點正常運行時，每個請求，都同步地在備節(jié)點內(nèi)存中建立操作鏡像；即，主節(jié)點所有沒有寫入磁盤的數(shù)據(jù)信息以及共享服務(wù)程序的上下文信息，都在備節(jié)點上有基于內(nèi)存的備份；

當發(fā)生主節(jié)點故障時，備節(jié)點內(nèi)存的備份直接接管主節(jié)點中的相關(guān)內(nèi)存信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明通過整合通用軟、硬件技術(shù)，從而提出一套存儲解決方案，同時擁有商用存儲解決方案的主要特性，最終使其能夠承擔在云環(huán)境下的存儲服務(wù)。本發(fā)明可以依托開源免費軟件，以及通用的x86硬件平臺，組建出高效的軟件定義存儲環(huán)境，可以有效提高x86主機計算資源的使用率。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為基于x86虛擬機的軟件定義存儲高可用增強補丁包示意圖。

圖2為基于x86虛擬機的軟件定義存儲邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

具體地，根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于虛擬機實現(xiàn)軟件定義存儲的系統(tǒng)，包括兩個存儲系統(tǒng)，這兩個存儲系統(tǒng)通過局域網(wǎng)形成互為主備的集群；所述存儲系統(tǒng)包括：嵌入式系統(tǒng)、x86虛擬機、x86主機；嵌入式系統(tǒng)安裝在x86虛擬機中，x86虛擬機使用所在的x86主機的硬盤提供存儲服務(wù)，嵌入式系統(tǒng)管理存儲。

這兩個存儲系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)分別使用各自所在的x86主機的硬盤，并通過HAST協(xié)議實現(xiàn)存儲高可用；這兩個存儲系統(tǒng)中的一個存儲系統(tǒng)作為主節(jié)點，主設(shè)備 中的嵌入式系統(tǒng)在高可用存儲資源上創(chuàng)建并管理文件系統(tǒng)，并實現(xiàn)文件系統(tǒng)的共享，再通過CARP協(xié)議實現(xiàn)存儲共享訪問高可用；用戶通過網(wǎng)絡(luò)訪問存儲服務(wù)的訪問地址為：CARP協(xié)議配置的虛擬IP地址。

這兩個存儲系統(tǒng)分別作為主節(jié)點、備節(jié)點；主節(jié)點、備節(jié)點的配置均通過節(jié)點上的管理網(wǎng)IP訪問節(jié)點控制臺完成。當節(jié)點重啟或關(guān)機時，直接關(guān)閉該節(jié)點上的CARP服務(wù)；主節(jié)點正常運行時，每個請求，都同步地在備節(jié)點內(nèi)存中建立操作鏡像；即，主節(jié)點所有沒有寫入磁盤的數(shù)據(jù)信息以及共享服務(wù)程序的上下文信息，都在備節(jié)點上有基于內(nèi)存的備份；當發(fā)生主節(jié)點故障時，備節(jié)點內(nèi)存的備份直接接管主節(jié)點中的相關(guān)內(nèi)存信息。

更為具體地，本發(fā)明基于通用操作系統(tǒng)進行定制化，從而產(chǎn)出一個專用、精簡、穩(wěn)定的專門用于管理存儲的嵌入式系統(tǒng)。將這個通用的嵌入式系統(tǒng)安裝到通用的x86虛擬機中。x86虛擬機直接使用所在x86主機中的硬盤，用于提供存儲服務(wù)。建立兩個這樣的系統(tǒng)，通過局域網(wǎng)形成互為主備的高可用集群。

其中，x86虛擬機是x86主機通過安裝通用的虛擬化軟件得到的，從而能在x86主機之上虛擬出x86虛擬主機。x86虛擬主機可以直接使用其所在x86主機中安裝的存儲設(shè)備。

使用NAS4Free作為管理存儲的嵌入式系統(tǒng)，ESXi和vCenter作為x86主機的虛擬化及管理軟件。其中，NAS4Free是基于FreeBSD平臺定制的開源嵌入式的管理存儲的專用系統(tǒng)。vCenter和ESXi是商用的主機虛擬化軟件，也可以使用其它主機虛擬化軟件代替，如XenServer。

以主節(jié)點為例(圖2的M標識的節(jié)點)，在x86虛擬機(圖2的x86VM)中的NAS4Free系統(tǒng)(圖2的M-NAS4Free)安裝在宿主主機(圖2的M-x86Server)的本地硬盤(圖2的M-disk0，使用方法為used)上。安裝完畢后，首先在主、備節(jié)點(圖2的S標識的節(jié)點為備節(jié)點)的NAS4Free直接使用其宿主主機的硬盤(主節(jié)點為圖2的M-disk1和M-disk2，備節(jié)點為圖2的S-disk1和S-disk2，使用方法為passthrough)，并且通過HAST協(xié)議實現(xiàn)存儲高可用(圖2的HAST-disk1和HAST-disk2)。然后主節(jié)點上的NAS4Free(圖2的M-NAS4Free)在高可用存儲資源上使用ZFS創(chuàng)建并管理文件系統(tǒng)，并通過NFS/CIFS/iSCSI實現(xiàn)文件系統(tǒng)的共享。最后NAS4Free再通過CARP協(xié)議實現(xiàn)存儲共享訪問高可用。用戶通過網(wǎng)絡(luò)訪問存儲服務(wù)，訪問地址為：CARP協(xié)議配置的虛擬IP地址(圖2的192.168.1.203)

另外，主、備節(jié)點的配置均通過節(jié)點上的管理網(wǎng)IP訪問節(jié)點控制臺完成。主節(jié)點為192.168.1.201，備節(jié)點為192.168.1.202。

其中，HAST是FreeBSD中提供的通用的高可用存儲協(xié)議，CARP是FreeBSD中提供的通用的網(wǎng)絡(luò)地址高可用協(xié)議。ZFS是一個開源的文件管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)RAID功能，同時可以實現(xiàn)存儲資源的虛擬化管理。并對存儲數(shù)據(jù)具有壓縮，除重等高級功能。由于兩個節(jié)點用于存儲數(shù)據(jù)的硬盤通過HAST協(xié)議進行了高可用配置，所以通過主節(jié)點的一切數(shù)據(jù)操作都會實時的同步到備節(jié)點的存儲上。NFS/CIFS/iSCSI是通過網(wǎng)絡(luò)提供存儲的協(xié)議。

用于提供存儲服務(wù)的機柜的硬件配置，將和用于提供計算服務(wù)的機柜一樣，只需要通用的x86服務(wù)器以及連接服務(wù)器的交換機。由于主機的計算資源提供給了NAS4Free所在的虛擬機，根據(jù)現(xiàn)有的計算密度，根本用不完。所以還可以在這些計算資源上繼續(xù)創(chuàng)建其它虛擬機，用于其它的用途。

進一步地，軟件定義存儲的方法在實際使用中，存在以下三個主要問題：

第一：當主節(jié)點正常重啟或關(guān)機時，會出現(xiàn)掛死現(xiàn)象，并且掛死過程中，主節(jié)點還是主節(jié)點，不能自動正常切換；

第二：主節(jié)點異常重啟或宕機后，備節(jié)點能立即切換成主節(jié)點，但這時主節(jié)點上的NFS文件共享服務(wù)會掛死，正在進行中的讀寫操作會中斷，新的讀寫操作請求也沒有響應(yīng)；

第三：當NFS文件共享服務(wù)不掛死時，也會了出現(xiàn)正在進行中的讀寫操作會被強制中斷。

以上三個問題都會導(dǎo)致這個方案無法提供完整的高可用存儲服務(wù)。因此，通過一個自主開發(fā)的高可用增強補丁包來解決這些問題。補丁包解決問題的思路如下：當節(jié)點重啟或關(guān)機時，直接關(guān)閉該節(jié)點上的CARP服務(wù)(經(jīng)測試，是CARP服務(wù)導(dǎo)致第一個問題的)。主節(jié)點正常運行時，每個請求，都同步的在備節(jié)點內(nèi)存中建立操作鏡像。即主節(jié)點所有沒有寫入磁盤的數(shù)據(jù)信息(如圖1中的“讀寫序列數(shù)據(jù)”)以及共享服務(wù)程序的上下文信息(如圖1中的“共享協(xié)議進程數(shù)據(jù)”，支持NFS/CIFS/iSCSI。)，都在備節(jié)點上有基于內(nèi)存的備份。當發(fā)生主節(jié)點故障時，備節(jié)點內(nèi)存的備份會直接接管主節(jié)點中的相關(guān)內(nèi)存信息，這時就能解決第二個與第三個問題。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選的具體實施方式中，按照上述方案部署完成后，正常情況下，存儲服務(wù)通過CARP配置的虛擬IP地址對外服務(wù)，服務(wù)協(xié)議支持NFS/CIFS/iSCSI。并且 服務(wù)的所有負載都落到主節(jié)點上，備節(jié)點只做數(shù)據(jù)的實時同步。當主節(jié)點出現(xiàn)故障時，CARP首先會自動調(diào)用腳本，使備節(jié)點上的存儲變成主存儲，從而使備節(jié)點變成主節(jié)，接著讓存儲服務(wù)的負載導(dǎo)向新的主節(jié)點并對外提供服務(wù)。這時，原來的主節(jié)點可以完全離線進行維修。等其維修好后，可以作為備節(jié)點加入集群，從新的主節(jié)點處實時同步數(shù)據(jù)。為下次主節(jié)點故障做好高可用準備。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。