用于可扩展网络附接存储系统的装置和方法制造方法及图纸

一种装置，包括：　　　　可扩展的网络附接存储系统，所述网络附接存储系统包括：　　　　一个或多个终止节点；　　　　用于分别维护文件系统的一个或多个文件服务器节点；　　　　用于分别访问存储盘的一个或多个盘控制器节点；和　　　　耦合所述一个或多个终止节点、文件服务器节点和盘控制器节点的交换结构，　　　　其中所述一个或多个终止节点、文件服务器节点和盘控制器节点可以按需添加到所述可扩展的网络附接存储系统，或者从所述可扩展的网络附接存储系统删除。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数据存储，更具体地说，涉及用于可扩展的网络附接存储(NAS，Network Attached Storage)系统的装置和方法。
技术介绍
随着因特网商务和以网络为中心的计算日益流行，企业和其他组织正变得越来越依赖于数据。为了处理所有这种信息，已开发了各种类型的存储系统，例如存储阵列网络(SAN)和网络附接存储(NAS)。SAN是基于存储和检索数据块的概念开发的。相反，NAS系统却是基于存储和检索文件的概念。一般的NAS系统是单独的单一(monolithic)节点，该节点执行协议终止、维护文件系统、管理盘空间分配、并且包括许多盘，所有这些都由位于某一位置的一个处理器管理。协议终止是将通过网络从客户接收到的TCP/IP上的NFS或CIFS请求转换为由系统所依赖的操作系统定义的任何内部处理器间通信(IPC)机制。某些NAS系统供应商(例如，CA的Network Appliance of Sunnyvale)上市了可以处理NFS和CIFS请求的NAS系统，从而使得Unix用户和Windows用户分别可以访问文件。利用这些类型的NAS系统，协议终止节点包括这样的功能将NFS或CIFS请求转变为在该NAS系统中使用的任何通信协议。文件系统维护存储在该文件系统中的所有文件的日志。响应于来自终止节点的请求，文件系统按需检索或存储文件以满足该请求。文件系统也负责管理存储在该系统的各种存储盘中的文件，并且负责锁定正被访问的文件。一般只要打开文件就执行文件锁定，而不管该文件是正被写入还是读出。例如，为了防止第二个用户对当前正由第一个用户进行写入的文件执行写入，该文件被锁定。在读期间也可以锁定文件，以防止该文件正被读取时另一个终止节点企图写或修改该文件。盘控制器承担许多职责，例如访问盘、管理用于备份目的盘上的数据镜像、以及监控盘故障和/或替换。存储盘一般以多种不同的公知配置之一来布置，例如已知级别的独立磁盘冗余阵列(即，RAID1或RAID5)协议终止节点和文件系统通常被实现在运行Windows、Unix或Linux操作系统的计算机服务器中的微代码或软件中。然后，计算机、盘控制器和存储盘阵列被一起组装到机架(rack)中。这样，一般的NAS系统就组装为独立的机架系统并推向市场。当前的NAS系统有许多问题。首先，大多NAS系统都是不可扩展的。每个NAS系统机架维护其自身的文件系统。在企业的信息技术基础设施中，一个机架的文件系统不能与其他机架的文件系统互操作。因此，一个机架的文件系统就不能访问另一个机架的盘空间，反之亦然。因此，NAS系统的性能一般受限于单个机架系统的性能。某些NAS系统是冗余的。但是，即使这些系统也未很好地扩展，并且一般受限于最多只有两个或四个节点。由于前述问题，用于测量NAS系统性能的基准(例如，访问率和全局响应时间)相对贫乏，或者甚至是人为的。常常并行使用这些独立系统中的数个系统，以获得聚合的性能。但是，这并不是真正的扩展，因为这些聚合的系统一般并不是协调的。单独的NAS系统也存在许多缺陷。单独的NAS系统在任何同一时刻可以访问系统的用户数量、在同一时刻可以被供应的文件数量以及数据吞吐量(即，速率或在所请求的文件被供应之前的等待时间)方面都存在限制。当在NAS系统中存储有许多文件、并且存在许多用户时，极大数量的系统资源专门用来管理开销功能，例如，锁定正由用户访问的具体文件。这种开销极大地妨碍了系统的整体性能。现有NAS解决方案的另一个问题在于不能调整系统以适合企业的具体工作量。在单一系统中，无论工作量如何，可以被应用于整个解决方案的处理能力是固定的。但是，某些工作量需要比其他工作量更宽的带宽，某些工作量每秒需要更多的I/O，某些工作量需要非常大数量的文件而只需要适度的带宽和用户，还有其他的工作量需要非常大的总容量而只需要有限的带宽和有限总数的文件。现有系统一般在针对这些各种工作量如何可以优化系统方面非常不灵活。它们一般要求同等扩展所有组件来满足可能仅仅是工作量的一个方面的需求，例如每秒的I/O数量。另一个问题是高度可用性。这类似于前述的可扩展性问题，其中两个或多个节点可以在同一时刻访问相同的数据，但是这是在发生故障期间接管的情况中。现今，支持冗余的系统一般以1对1(1:1)模式工作，由此，一个系统只可以备份一个其他系统。现有NAS系统一般不支持用于多个其他系统的冗余。因此，需要这样的NAS体系结构在需要提供可扩展性、提高性能并且提供高可用性冗余时，该NAS体系结构使得多个终止节点、文件系统和盘控制器节点能够轻易地被添加到系统中。
技术实现思路
为了实现前述需求，根据本专利技术的目的，公开了用于可扩展的网络附接存储系统的装置和方法。该装置包括可扩展的网络附接存储系统，该网络附接存储系统包括一个或多个终止节点；用于维护文件系统的一个或多个文件服务器节点；用于分别访问存储盘的一个或多个盘控制器节点；以及耦合所述一个或多个终止节点、文件服务器节点和盘控制器节点的交换结构。一个或多个终止节点、文件服务器节点和盘控制器节点可以按需扩展来满足用户的需求。该方法包括接收来自客户的连接请求；基于预定的标准，响应于该连接请求，在多个终止节点中选择终止节点来建立到客户的连接；通过抽取由在连接期间从客户接收到命令请求定义的文件句柄，在选择出的终止节点处终止该命令请求；向多个文件服务器节点中选择出的文件服务器节点转发命令请求；在选择出的文件服务器节点处解释命令请求，并且访问多个盘控制器节点中的适当的盘控制器节点；以及通过适当的盘控制器节点访问存储盘，并且向客户供应访问的数据。终止节点、文件服务器节点和盘控制器节点的数目可以按需扩展来满足用户的需求。附图说明图1是根据本专利技术具有可扩展体系结构的NAS系统的方框图。图2A和图2B是图示了本专利技术的NAS系统的负载均衡器的操作的流程图。图3是图示了本专利技术的NAS系统中终止节点的操作的流程图。图4A到图4C是图示了根据本专利技术NAS系统如何处理来自客户的请求的流程图。图5是图示了根据本专利技术一种实施方式的NAS系统的实际实现方式的方框图。具体实施例方式参考图1，图1图示了根据本专利技术具有可扩展体系结构的NAS系统的方框图。NAS系统10包括负载均衡器12、一个或多个终止节点14a到14x、一个或多个文件服务器节点16a到16y、一个或多个盘控制器节点18a到18z、以及多个盘20。交换结构22用来互连终止节点14a到14x、文件服务器节点16a到16y和盘控制器节点18a到18z。在替换实施方式中，存储阵列网络(未示出)可以用在盘控制器节点18a到18z与盘20之间。NAS系统通过标准网络互连连接到网络24。网络24可以是任何类型的包括多个服务器和用户的计算网络，其中所述多个服务器和用户运行诸如Windows、Unix、Linux或者它们的组合之类的各种操作系统。负载均衡器12从网络24中的用户接收访问存储在NAS系统10中的文件的请求。负载均衡器12执行的主要功能是在一个或多个终止节点14a到14x之间均衡活动连接的数目。换句话说，负载均衡器12动态分配用户连接，以使得没有一个终止节点14由于处理太多的连接而成为“瓶颈”。例如，在具有3个终止节点14的系统10中，如果第一、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括可扩展的网络附接存储系统，所述网络附接存储系统包括一个或多个终止节点；用于分别维护文件系统的一个或多个文件服务器节点；用于分别访问存储盘的一个或多个盘控制器节点；和耦合所述一个或多个终止节点、文件服务器节点和盘控制器节点的交换结构，其中所述一个或多个终止节点、文件服务器节点和盘控制器节点可以按需添加到所述可扩展的网络附接存储系统，或者从所述可扩展的网络附接存储系统删除。2.如权利要求1所述的装置，还包括被配置为耦合到所述终止节点的负载均衡器，所述负载均衡器被配置为在所述一个或多个终止节点之间均衡连接的负载。3.如权利要求2所述的装置，其中，所述负载均衡器基于一个或多个下面的标准来在所述一个或多个终止节点之间均衡连接的负载每个终止节点的连接的数量；所述终止节点的利用；存储器的利用；或它们的组合。4.如权利要求2所述的装置，其中，所述负载均衡器还被配置为在所述终止节点可能被添加到所述可扩展的网络附接存储系统或者从所述可扩展的网络附接存储系统删除时维护所述终止节点的当前列表。5.如权利要求2所述的装置，其中，所述负载均衡器还被配置为按照所接收到的请求，将与某一连接相关联的所有请求都转发到相同的终止节点。6.如权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个终止节点中的每个都被配置为在接收到请求时终止所述请求。7.如权利要求6所述的装置，其中，所述请求是运行在IP之上的TCP或UDP。8.如权利要求6所述的装置，其中，所述终止节点还被配置为确定任何接收到的请求是NFS还是CIFS。9.如权利要求8所述的装置，其中，所述终止节点还被配置为终止NFS请求的XDR和RPC。10.如权利要求6所述的装置，其中，所述一个或多个终止节点被配置为从其接收到的任何请求分别抽取文件句柄。11.如权利要求10所述的装置，其中，所述一个或多个终止节点被配置为向基于所述抽取的文件句柄所选择出的所述文件服务器节点中的一个发送所述请求。12.如权利要求11所述的装置，其中，所述一个或多个终止节点被配置为以公用的格式向所述文件服务器节点中的所述选择出的一个发送所述请求，而不管所述请求是NFS还是CIFS。13.如权利要求6所述的装置，其中，所述一个或多个终止节点被配置为向基于由所述请求定义的文件的类型所选择出的文件服务器节点发送所述请求。14.如权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个终止节点被配置为检测所述一个或多个文件服务器节点的故障。15.如权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个文件服务器节点每个都被配置为通过所述一个或多个盘控制器节点取回为任何接收到的请求服务所必需的文件。16.如权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个文件服务器节点每个都被配置为终止从所述终止节点和所述盘控制器节点接收到的任何请求。17.如权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个文件服务器节点中每个都维护联邦式的文件系统，其中所述联邦式的文件系统不了解由其他所述文件服务器节点访问的文件。18.如权利要求1所述的装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·詹姆斯·埃兹尔，马里奥·玛佐拉，普雷姆·真，西尔瓦诺·加伊，露咔·卡菲罗，毛里利奥·德尼克拉，
申请(专利权)人：思科技术公司，
类型：发明
国别省市：