磁盘阵列多终端并发管理系统的设计与实现

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1、第40卷第1期2010年1月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．40No．1Jan．2010磁盘阵列多终端并发管理系统的设计与实现李俊，蒋泽军，王丽芳(西北工业大学计算机学院，陕西西安710029)摘要：针对磁盘阵列管理方式多样性的需求，设计并实现了一种可支持多种配置终端并发操作的管理系统，系统采用分层架构，界面显示层通过命令队列同底层通信，降低了系统的耦合度，提高了扩展性和可靠性。关键词：磁盘阵列；管理系统；多终端配置；并发中图分类号：TP333文献标识码：A文章编号：1671．654X

2、(2010)01—0101．04引言磁盘阵列已成为构建大型存储系统的关键基础设备。磁盘阵列管理系统¨，21是其重要的组成部分之一。目前，磁盘阵列管理系统的管理方式主要包括三种：(1)基于串口的管理；(2)基于LCD面板的管理；(3)基于Web的管理。本文提出了一种可支持多种配置终端并发的磁盘阵列管理系统，该系统采用分层的软件设计思想，使用户界面层和业务逻辑层相分离，简化了系统的设计同时提高了可靠性和扩展能力。1磁盘阵列控制系统结构本文设计的磁盘阵列控制系统是基于arm—linux系统开发的，因为linux系统具有很好的稳定性和可裁剪

3、特性，并且内核源码开放便于控制器核心功能的开发。控制系统结构图如图1所示。髓户男lI菱配L一控妻同袭l幽凶i；管理系统‘．-．．---．-．．．·．．．．．．-．：图1磁盘阵列控制系统结构主机服务器阵列控制器是控制系统的核心，负责磁盘阵列的底层控制，它通过光纤通道接收主机端的数据读写及控制命令，并对命令进行分析和处理，根据相应的raid算法进行数据错误校验和分布处理，然后通过一定的IO调度策略产生优化的IO访问队列，最终启动磁盘控制器进行读写操作。用户可以通过Web浏览器、超级终端或LCD面板登陆相应的配置界面来查看磁盘阵列配置信息

4、和设备状态信息。用户对阵列控制器的配置命令由通信接口发送给管理控制模块进行处理。管理控制模块主要负责对阵列的配置管理、日志管理以及阵列状态的实时监控。它首先对配置命令进行合法性验证，如果命令非法则向配置终端返回出错信息，否则根据命令的操作码对命名进行分类，并启动相应的子功能模块进行处理．最后将处理结果返回给配置终端。当磁盘阵列的运行产生异常时，管理控制模块会立即向管理员发出警告。2设计思想磁盘阵列管理系统所管理的对象主要包括：磁盘、逻辑驱动器、主机通道、SCSI．LUN映射旧】、缓存策略等，这些对象都是由独立的功能模块来实现，相互之

5、间具有一定的独立性。因此，用户对磁盘阵列的很多管理工作是可以并发进行的。支持多种配置终端并发操作的管理系统结构如图2所示。由于不同的配置终端对底层信息显示的组织方式不同，需要将界面显示同底层业务逻辑相隔离，同收稿日期：2009—09—03作者简介：李俊(1985一)，男，陕西汉阴人，硕士研究生，研究方向为领域为安全存储，嵌入式系统等。·102·航空计算技术第40卷第1期时，管理系统底层各子功能模块都需要维护一些共同的数据结构，为了避免数据不一致，需要独立的控制模报告队列响厘队列命令队列块对全局数据进行集中控制。因此，对管理系统的设计

6、采用了分层的思想，将管理系统架构分为三层：!管理控制层：业务处理层日志记录—一磁盘管理●子模_。L，～余业务控制函—一逻辑驱动器管理令子模块数处调理用r1缓存策略管理模全局配置1．接块信，．E-控tell口—一LuN管理状态监控子模块——J通道管理．一⋯一一一一一一一一一一●图2管理系统模块结构1)业务处理层：对磁盘阵列控制器进行配置与管理，主要由磁盘管理、逻辑驱动器管理、通道管理、LUN管理、缓存策略管理等业务处理子模块组成。用户的配置命令最终由这些子模块执行。3)管理控制层：负责同显示层的命令交换及对业务子模块的控制。其中命令处

7、理子模块负责接收用户的配置命令并进行有效性验证，将合法命令发送给业务控制子模块，由该模块生成子任务来调用相应的业务处理子模块进行处理。全局信息控制子模块维护阵列系统的全局配置信息，保持和底层硬件的同步。状态监控子模块实时监控阵列系统的健康状态，将异常信息及时通知管理员。日志记录子模块记录用户对阵列的操作日志，以便管理员对系统进行维护。3)界面显示层：是用户管理磁盘阵列的接口，负责讲将磁盘阵列信息呈现给用户，并将用户对阵列的配置管理命令发送给管理控制层。它包括多种可选的终端配置方式，各终端通过命令发送队列和响应队列同底层进行通信。3关

8、键技术3．1并发机制为了保证多个终端能够正确地并发运行，管理系统需要对命令进行统一的设计并通过命令队列进行上下层之间的通信，同时通过互斥控制来避免终端并发可能导致的系统紊乱。1)统一的命令格式虽然来自界面显示层的配置命令种类繁多，如添