CN1302419C - 用于具有共享存储器的多节点环境的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于提供多节点环境的系统和方法，所述多节点环境包括与第一操作系统(300a)相关联的第一节点(306a)；与第二操作系统相关联的第二节点，其中，所述第二操作系统独立于所述第一操作系统；存储器；以及将所述第二节点与存储器耦合的互连(304)；并且，其中所述第一节点直接地访问所述存储器，并且所述第二节点直接地访问所述存储器。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2001年9月21日提交的、标题为“SHARED STORAGELOCK：A NEW SOFTWARE SYNCHRONIZATION MECHANISM FOR ENFORCINGMUTUAL EXCLUSION AMONG MULTIPLE NEGOTIATORS”的美国临时专利申请第60/324,196号(代理人文档号第POLYP001+)的优先权，其在这里引入以供多种目的参考。
本申请要求2001年9月21日提交的、标题为“JOUNALINGMECHANISM WITH EFFICIENT，SELECTIVE RECOVERY FOR MULTI-NODEENVIRONMENTS”的美国临时专利申请第60/324,226号(代理人文档号POLYP002+)的优先权，其在这里引入以供多种目的参考。
本申请要求2001年9月21日提交的、标题为“COLLABORATIVECACHING IN A MULTI-NODE FILE SYSTEM”的美国临时专利申请第60/324,224号(代理人文档号POLYP003+)的优先权，其在这里引入以供多种目的参考。
本申请要求2001年9月21日提交的、标题为“DISTRIBUTEDMANAGEMENT OF A STORAGE AREA NETWORK”的美国临时专利申请第60/324,242号(代理人文档号POLYP005+)的优先权，其在这里引入以供多种目的参考。
本申请要求2001年9月21日提交的、标题为“METHOD FORIMPLEMENTING JOURNALING AND DISTRIBUTED LOCK MANAGEMENT”的美国临时专利申请第60/324,195号(代理人文档号POLYP006+)的优先权，其在这里引入以供多种目的参考。
本申请要求2001年9月21日提交的、标题为“MATRIX SERVER：A HIGHLY AVAILABLE MATRIX PROCESSING SYSTEM WITH COHERENTSHARED FILE STORAGE”的美国临时专利申请第60/324,243号(代理人文档号POLYP007+)的优先权，其在这里引入以供多种目的参考。
本申请要求2001年9月21日提交的、标题为“A METHOD FOREFFICIENT ON-LINE LOCK RECOVERY IN A HIGHLY AVAILABLE MATRIXPROCESSING SYSTEM”的美国临时专利申请第60/324,787号(代理人文档号POLYP008+)的优先权，其在这里引入以供多种目的参考。
本申请要求2001年10月1日提交的、标题为“FAST LOCKRECOVERY：A METHOD FOR EFFICIENT ON-LINE LOCK RECOVERY INA HIGHLY AVAILABLE MATRIX PROCESSING SYSTEM”的美国临时专利申请第60/327,191号(代理人文档号POLYP009+)的优先权，其在这里引入以供多种目的参考。
本申请涉及与此同时提交的、标题为“A SYSTEM AND METHOD FORSYNCHRONIZATION FOR ENFORCING MUTUAL EXCLUSION AMONG MULTIPLENEGOTIATORS”的美国共同未决专利申请第__号(代理人文档号POLYP001)，其在这里引入以供多种目的参考；并涉及与此同时提交的、标题为“SYSTEM AND METHOD FOR JOURNAL RECOVERY FOR MULTINODEENVIRONMENTS”的美国共同未决专利申请第__号(代理人文档号POLYP002)，其在这里引入以供参考；并涉及与此同时提交的、标题为“A SYSTEM AND METHOD FOR COLLABORATIVE CACHING IN A MULTINODESYSTEM”的美国共同未决专利申请第__号(代理人文档号POLYP003)，其在这里引入以供多种目的参考；并涉及与此同时提交的、标题为“ASYSTEM AND METHOD FOR MANAGEMENT OF A STORAGE AREA NETWORK”的美国共同未决专利申请第__号(代理人文档号POLYP005)，其在这里引入以供多种目的参考；并涉及与此同时提交的、标题为“SYSTEMAND METHOD FOR IMPLEMENTING JOURNALING IN A MULTI-NODEENVIRONMENT”的美国共同未决专利申请第__号(代理人文档号POLYP006)，其在这里引入以供多种目的参考；并涉及与此同时提交的、标题为“A SYSTEM AND METHOD FOR EFFICIENT LOCK RECOVERY”的美国共同未决专利申请第__号(代理人项第POLYP009号)，其在这里引入以供多种目的参考。
技术领域
本发明一般来讲涉及计算机系统。具体来讲，本发明涉及共享诸如存储器之类的资源的计算机系统。
背景技术
服务器通常被用于大的应用和工作负荷，例如和大的web服务和制造一起使用的那些。往往，单一的服务器没有足够的能力来执行所需要的应用。可以使用几个服务器和存储区域网络(SAN)中的几个存储设备一起来适应繁重的通信量。随着系统变大，应用往往变得足够重要到要避免关闭访问来执行维护。
典型的服务器管理系统使用管理服务器和共享存储器的单一管理控制站。这样一种系统的隐患是它可能具有能够令整个存储区域网络关闭来执行维护的单点故障。另一隐患是在万一发生系统改变的情况下，在这些服务器之间通常不存在动态协作。
这种系统通常使用大的大型计算机。这种大型计算机的一个问题是它们非常昂贵。另一种可能的系统可以使用较小的计算机，但是这种解决方案通常需要定制的硬件以及定制的操作系统，将这些计算机协调起来，以致它好象是一个在它们之间使用一个操作系统的大机器。获取和维护定制硬件可能是非常昂贵的。
所需要的是以低价提供一种具有共享存储器的多节点环境的系统和方法。本发明解决了这样一种需要。
附图说明
通过以下结合附图的详细说明，将容易地理解本发明，其中类似的附图标记标明类似的结构单元，并且其中：
图1是一种典型服务器系统的范例的方框图。
图2是典型服务器系统的另一范例的方框图。
图3是依据本发明的一个实施例的、用于多节点环境的系统的方框图。
图4是依据本发明的一个实施例的、系统的另一方框图。
图5是依据本发明的一个实施例的、服务器300的软件组件的方框图。
图6是依据本发明的一个实施例的、用于多节点环境的方法的流程图。
图7A-7C是依据本发明的实施例的、用于多节点环境的方法的其他流程图。
图8是依据本发明的一个实施例的、用于读取文件的方法的流程图。
图9A-9B是依据本发明的实施例的、用于写入文件的方法的流程图。
图10A-10B是依据本发明的实施例的、用于向共享存储器例如磁盘的一集群服务器添加一个节点的方法的流程图。
图11A-11C是根据本发明的、用于处理服务器故障的方法的流程图。
图12是依据本发明的一个实施例的、用于添加或者去除共享存储器的方法的流程图。
具体实施方式
应该理解的是，本发明能够以多种方式来实现，包括作为过程、设备、系统、或者诸如计算机可读存储介质或者经由光学或者电子通信链接发送程序指令的计算机网络之类的计算机可读介质。应被注意的是，所公开过程的步骤的顺序可以在本发明范围内改变。
在下面随着附图一起提供本发明的一个或多个最佳实施例的详细说明，所述附图以举例的方式图解了本发明的原理。虽然本发明是结合此类实施例说明的，但应当被理解的是：本发明不局限于任一实施例。相反地，本发明的范围仅仅由所附权利要求书限制，并且本发明涵盖多种替代方案、修改方案以及等效方案。作为例子，在下列说明中阐述了许多具体细节，用于提供对本发明的彻底的了解。本发明可以依据权利要求书来实践，而没有这些细节中的一些或者所有。为了清晰起见，在与本发明相关的在技术领域中已知的技术材料并没有被详细说明，以便本发明不被不必要的模糊。
图1是一种常规的服务器系统的方框图。在本范例中，计算机100A-100D通过网络102联网在一起。每一计算机100A-100D令它们自身与存储器104A-104D本地相连接。商业计算通常需要有规律的信息共享，但是这类系统访问共享信息可能很慢，或者它可能需要非常昂贵的定制硬件。
图2是另一常规系统的方框图。在本范例中，各服务器200A-200D跨过所有服务器200A-200D都使用单一操作系统。这类系统可能是非常昂贵的，因为它通常需要定制硬件。这类系统的另一问题是如果单一计算机200A-200D中存在故障，则很可能需要关闭整个多服务器系统。相应地，每一计算机需要比标准计算机更可靠，从而进一步增加了成本。
所需要的是一种用于多节点环境的系统和方法，其不需要定制的硬件组件。本发明解决了这样一种需要。
图3是依据本发明的一个实施例的、用于多节点环境的系统的方框图。在本范例中，服务器300A-300D是经由网络互连302耦合的。网络互连302能够代表能够进行主机-主机通信的任一网络基础架构，例如以太网、InfiniBand网络或者光纤通道网络。服务器300A-300D还与数据存储器互连304耦合，其随后与共享存储器306A-306D耦合。数据存储器互连304能够是任一能够允许通过服务器300A-300D访问共享存储器306A-306D的互连。数据存储器互连304的一个范例是光纤通道交换机，例如Brocade 3200光纤通道交换机。替换地，所述数据存储器网络也可以是iSCSI或者其他IP存储器网络、InfiniBand网络、或者其他种类的主机-存储器网络。此外，网络互连302和数据存储器互连304可以以单一的互连来具体实现。
服务器300A-300D能够是任一计算机，优选的是市售计算机或者服务器或者它们的任一等效物。服务器300A-300D均能够运行彼此独立的操作系统。相应地，每一服务器300A-300D均能够、但不是必需运行一个不同的操作系统。例如，服务器300A可以运行Microsoft Windows，同时服务器300B运行Linux，而服务器300C能够同时地运行UNIX操作系统。服务器300A-300D运行独立的操作系统的优点是整个多节点系统能够是动态的。例如，服务器300A-300D之一能够出现故障，而其他服务器300A-300D继续工作。
共享存储器306A-306D能够是任一存储装置，例如硬盘、高密度盘、磁带、和随机存取存储器。文件系统是建立在共享存储器上的逻辑实体。尽管共享存储器306A-306D通常被认为是一个物理设备，而文件系统通常被认为是在该存储器的部分上覆盖的逻辑结构，但为简单起见，所述文件系统在这里有时被称为共享存储器。例如，当据称共享存储器出现故障的时候，它可能是文件系统的一部分、一个或多个文件系统或者其上覆盖有文件系统的物理存储装置中的故障。相应地，如在这里所使用的一样，共享存储器可意谓为物理存储装置、文件系统的一部分、一个文件系统、多个文件系统或者它们的任一组合。
图4是依据本发明的一个实施例的系统的另一方框图。在本范例中，该系统优选的是没有单点故障。相应地，服务器300A′-300D′与多个网络互连302A-302D耦合。服务器300A′-300D′还被表示为与多个存储器互连304A-304B耦合。存储器互连304A-304B均与多个数据存储器306A′-306D′耦合。
用这样的方式，在系统中存在冗余，以致如果这些组件或者连接中的任何一个出现故障，则整个系统能够继续工作。
在图4中所示范例以及图3中所示范例中，服务器300A′-300D′的数目、存储器互连304A-304B的数目和数据存储器306A′-306D′的数目能够和顾客需求一样多，并且物理上不受该系统限制。同样地，由服务器300A′-300D′使用的操作系统也可以是与顾客需求同样多的独立操作系统。
图5是依据本发明的一个实施例的服务器300的软件组件的方框图。在本发明的一个实施例中，图3中的每一服务器300A-300D均包括这些软件组件。
在本实施例中，示出了以下组件：
分布式锁管理器(DLM)500管理用于文件系统图像306a-306d的矩阵宽的锁，包括在系统崩溃恢复期间的锁的状态的管理。矩阵文件系统504使用受DLM 500管理的锁，来实现矩阵宽的互斥以及矩阵宽的文件系统306a-306d元数据与数据高速缓存器的一致性。DLM 500是一种分布式对称锁管理器。优选的是，在矩阵中的每一个服务器上驻留该DLM 500的一个实例。每一实例是对于每隔一个实例的对等体(peer)；在这些实例之间没有主/从关系。
锁高速缓存层(“LCL”)502是操作系统内核内部的一个组件，其在矩阵文件系统504和应用级DLM 500之间提供接口。LCL 502的目的包括以下：
1.它为需要获得分布式锁的内核驻留客户端隐藏了DLM 500的细节。
2.它对DLM 500锁进行高速缓存(也就是说，它在客户已经释放对DLM 500锁的所有引用之后，仍可以保持DLM 500锁)，有时免除了内核组件与应用级进程(DLM 500)通信来获取矩阵宽的锁的必要。
3.它提供了在进程和服务器范围两者中获得锁的能力(其中，一个进程锁确保保持了相应的DLM(500)锁，并且还排斥试图在冲突模式下获得该锁的本机进程，而服务器锁仅仅确保保持了DLM(500)锁，而不排斥其他本机进程)。
4.它允许客户端为不同类型的锁定义主叫(callout)，当与锁相关的某些事件发生的时候，特别是当获取和放弃DLM 500级的锁的时候。这一能力是高速缓存器一致性的要求，其依赖于主叫，以便在相应的DLM 500写入锁被降级或者释放的时候将修改的高速缓存数据刷新到持久存储器，并在DLM 500读取锁被释放的时候净化高速缓存数据。
LCL 502是作出来自用户级DLM 500的锁请求的唯一内核组件。它在内核客户端之间划分DLM 500锁，以致单一DLM 500锁在每一节点上至多具有一个内核客户端，也就是LCL 502本身。每一DLM 500锁都是一个LCL 502请求的产物，它是由一个LCL 502锁的客户端请求引发的，并且每一LCL 502锁都由一个DLM 500锁作为后备。
所述矩阵文件系统504是矩阵服务器的共享文件系统组件。矩阵文件系统504允许多个服务器同时地以读/写模式配置(mount)活动于物理共享存储装置306a-306d之上的文件系统。矩阵文件系统504是一种分布式的对称矩阵文件系统；不存在文件系统活动必须经过其以便执行文件系统活动的单个服务器。矩阵文件系统504为文件系统的客户端提供正常的本机文件系统语义和接口。
SAN(存储区域网络)成员资格服务506为矩阵文件系统504提供组成员资格服务基础架构，包括管理文件系统成员资格、健康状态监视、协调共享文件系统306a-306d的配置和解配置，以及协调崩溃恢复。
矩阵成员资格服务508提供本机的矩阵型式的矩阵成员资格支持，包括虚拟主机管理、服务监视、通知服务、数据复制、等等。矩阵文件系统504不与MMS 508直接地接口，而是矩阵文件系统504与SAN成员资格服务506接口，然后SAN成员资格服务506与MMS 508接口，以便为文件系统504提供矩阵组服务基础架构。
共享磁盘监视探测器(probe)510维护和监视矩阵中的各共享存储装置的成员资格。它获取和维护有关矩阵中的各共享存储装置的租用，以作为对于盗贼服务器(rogue server)“裂脑(split-brain)”状态的保护措施。它与SMS 506通信，以便在发生装置成员资格转移的时候协调恢复活动。
文件系统监视器512被SAN成员资格服务508用于依据被矩阵服务器用户接口置于适当位置的矩阵配置(configuration)，来启动矩阵文件系统504配置和解配置。
服务监视器514跟踪该矩阵中的每一服务器上的各服务的状态(健康状态&可利用性)，以便矩阵服务器可以在任一受监视的服务的状态转移的时候采取自动的补救措施。被监视的服务包括HTTP、FTP、Telnet、SMTP等等。补救措施包括在同一服务器上的服务重新启动，或者在另一服务器上的服务故障复原和重新启动。
装置监视器516跟踪该矩阵中的各存储相关装置的状态(健康状态&可利用性)，以便矩阵服务器可以在任一被监视的装置的状态转移的时候采取自动的补救措施。被监视的装置可以包括数据存储装置306a-306d(例如存储装置驱动器、固态存储装置、随机存取存储装置、JOBD、RAID阵列、等等)以及存储网络装置304′(例如光纤通道交换机、Infiniband交换机、iSCSI交换机等等)。补救措施包括矩阵文件系统504恢复的启动、存储网络路径故障复原、以及装置重置。
所述应用监视器518跟踪所述矩阵中的每一服务器上的各种应用的状态(健康状态&可利用性)，以致该矩阵服务器可以在任一被监视的应用的状态转移的时候采取自动的补救措施。被监视的应用可以包括数据库、邮件路由器、CRM应用、等等。所述补救措施包括在同一服务器上应用重新启动，或者是在另一服务器上的应用故障复原和重新启动。
通知者代理器520跟踪与所述矩阵中的指定对象相关联的事件，并且在任一被跟踪的事件发生的时候执行所提供的命令脚本。
复制者代理器522监视任一文件系统子树的内容，并且周期地复制还没有被从源树复制到目的树的任何数据。优选的是，复制被用于没有被放入共享存储器中的子树。
所述矩阵通信服务524为DLM 500、矩阵成员资格服务508、以及SAN成员资格服务506提供网络通信基础架构。所述矩阵文件系统504不直接使用MCS 524，而是经由这些其他组件间接地使用它。
存储控制层(SCL)526提供矩阵宽的设备标识，用于在配置时间标识矩阵文件系统504。SCL 526还管理存储器光纤配置以及将包含所述矩阵文件系统504的共享存储装置306a-306d与盗贼服务器隔离的低级I/O设备。还为矩阵中的服务器提供了在正常设备操作期间进行自动仲裁的能力，以便当已经丢失了与其余矩阵通信的时候隔离它自己。
存储控制层526是负责管理共享存储装置306a-306d的矩阵服务器模块。在上下文中，管理包括两个基本功能。第一是通过允许/禁止主机对所述组的共享存储装置306a-306d的存取，来强迫在硬件SAN级的I/O隔离。并且，第二是为所有矩阵存储装置306a-306d产生全局的(矩阵宽的)唯一的设备名(或者“标签”)，并且确保所述矩阵中的所有主机能访问那些全局的设备名。所述SCL模块还包括向UI提供设备信息所需要的应用和库例程。
伪存储器驱动器528是一种分层的驱动器，其“隐藏”目标存储装置306a-306d，以致对于底层的目标装置的所有引用必须经过所述PSD分层驱动器。因而，所述PSD提供了“隔离”装置的能力，其阻塞从主机服务器到底层的目标装置的所有I/O，直到再次变为去隔离为止。PSD还提供一种应用级接口，用于锁定跨过所述矩阵的存储器划分。它还具有提供到设备的普通的矩阵宽的“句柄”或者路径的能力，以致所有访问所述矩阵服务器中的共享存储器的服务器能够使用相同的路径来访问给定的共享装置。
图6是依据本发明的一个实施例的、用于多节点环境的方法的流程图。在本范例中，提供(600)了第一操作系统，并且还提供(602)了第二操作系统。优选的是，所述第二操作系统独立于所述第一操作系统。它们能够是相同的操作系统，例如两个操作系统都是Linux，或者能够是不同的操作系统，例如Window的不同的版本，或者Unix和Linux，但是每一个均运行独立的OS而不是一个组合的OS。还提供(604)了存储器。然后提供了(606)将所述第一操作系统与所述存储器耦合、以及将所述第二操作系统与所述存储器耦合的互连。然后，所述存储器由所述第一操作系统直接访问(608)，并且所述存储器还由所述第二操作系统直接访问(610)。
图7A-7C是依据本发明的实施例的、用于多节点环境的方法的其他流程图。在这里使用了下列术语。
在这里使用了组成员资格来指形成一个通信组的一组协作进程(程序)。例如，能够在服务器之间形成一个组成员资格。在这里使用SAN成员资格来指存储区域成员资格。SAN成员资格指进行通信的服务器组，这些服务器被允许对诸如磁盘和交换机之类的存储区域网络资源进行读/写。在这里使用共享存储器组成员资格来指主动地使用位于SAN上的单个文件系统的服务器组。一个范例是已经“配置”所述文件系统、以使其能够由用户程序存取的服务器组。集群成员资格指形成单个集群的服务器组，其主动地将文件系统和网络资源作为逻辑整体来共享。
在本范例中，一个服务器集群的成员资格被确定(700)。正如前面提到的那样，使用了服务器作为范例，然而能使用任何节点、计算机或者处理器。如在这里使用的集群，能够是与成员资格相关联的任何两个或更多服务器、计算机、处理器或者它们的任何组合。
然后确定所述集群的成员资格是否已经改变(702)。在时间零点，由于没有成员资格的历史，所以成员资格没有变化。在以后的某一时间，所述成员资格可能改变，例如如果一个服务器离线，或者添加了一个新的服务器。除在使用的服务器的数目方面的变化之外，确定成员资格是否已经改变还可以适用于一个服务器已经出现故障、已经添加了一个服务器或者已经将一个服务器从该集群中去掉的情况。
如果该集群成员资格未曾变化(702)，则每一个服务器均向其他服务器发送消息，并且监视该消息，以便看看其他服务器是否是活动的(704)。然后确定是否所有的服务器响应(706)。如果该集群中的所有其他服务器对该消息作出响应，则该存储区域网络(SAN)成员资格服务(SMS)被通知该集群的活动成员(708)。然而，如果该集群中的所有的服务器都不响应(706)，则该消息活动被阻塞(716)。阻塞消息活动避免了成员资格变化之间的过期的消息。一旦消息活动被阻塞了，则再次确定该集群的成员资格(700)。
如果已经改变了该集群成员资格(702)，则不再授权新的锁(710)。然后确定在这一集群中是否存在一个管理员(ADM)(712)。
如果在这一集群中没有管理员，则该集群中的成员中的一个被选作管理员(714)。在图5中所示范例中，SAN成员资格服务(SMS)506能被用作管理员。
所述管理员验证：在这一集群中的其他服务器是图7B中的这一存储区域成员资格(720)的部分。步骤720对于当所有服务器都是该集群的一部分的时候、以及当存在该集群外部的服务器的时候这两种情况都适用。
设计好地或者偶然地，有在该存储区域网络中工作的单独的集群。在任一情况下，错误配置了软件的服务器可能导致在对有效的集群不了解的情况下，一个连接到该共享存储器并且试图访问它的服务器。如果节点在该集群的外部，则管理员排斥(隔离)那些服务器，以便阻止共享存储器上的数据损坏。然后，成功地赢得该网络集群的成员资格的服务器被允许访问该共享存储器，并且因而成为该SAN成员资格的部分。
然后所有的非集群成员被排斥，并且所有的集群成员被允许进入所述共享存储器组(722)。相应地，该集群成员资格外部的服务器被排斥访问图5中的盘306A-306D。
然后共享存储器被设置等于一(724)。由ADM确定对于这一共享存储器组的一个成员来讲是否需要恢复(726)。
如果对于这一共享存储器组的一个成员来讲不需要恢复，则确定这是否是最后一个共享存储器(732)。如果不是最后一个共享存储器，则共享存储器被设置为共享存储器加上一(730)，并且通过让管理员确定该共享存储器中的一个成员是否需要恢复来评估下一共享存储器(726)。然而，如果这一共享存储器是最后一个共享存储器，则为可访问的共享存储器恢复新锁的授权(734)。
如果管理员确定对于这一共享存储器的一个成员来讲需要恢复(726)，则确定这一共享存储器中的哪一成员(或哪些成员)需要恢复(728)。例如，每一个服务器的SAN成员资格服务(SMS)能够向它们的分布式锁管理器(DLM)告知该服务器是否需要恢复。
需要恢复的服务器被分析。在本范例中，用于需要恢复的成员的DLM被设定等于一(750)。然后恢复了能够通过矩阵文件系统(MFS)和锁高速缓存层(LCL)触发共享存储器中的日志恢复的锁。
然后确定恢复是否成功过(754)。如果恢复成功过，则确定这一服务器是否曾是需要恢复的最后一个服务器(762)。如果这一服务器不曾是需要恢复的最后一个服务器，则通过设定DLM等于DLM加上一来分析需要恢复的下一服务器(764)。然后为这一个下一服务器恢复锁(752)。然而，如果这一服务器曾是需要恢复的最后一个服务器(762)，则确定这一共享存储器是否是需要被分析的最后一个共享存储器(图7B中的732)。
如果该锁的恢复不曾成功过(图7C中的754)，则出现故障的共享存储器被标记为错误(756)，并且警报被发送给人类系统操作员(758)。
然后，出现故障的共享存储器被隔离，并且对该共享存储器的存取被阻止(760)。然后确定这一共享存储器是否是需要被分析的最后一个共享存储器(图7B中的732)。
图8是依据本发明的一个实施例的、用于从共享存储器中读取文件的方法的流程图。一个集群中的一个服务器的操作系统请求读取一个文件的一部分(800)。
提供了共享锁请求(802)。例如，图5中的矩阵文件系统(MFS)504向图5中的锁高速缓存层(LCL)502要求共享锁。然后确定该请求是否被授权(804)。如果对共享锁的请求没有被授权，则确定是否存在共享存储器故障(806)。
如果存在共享存储器故障，则该共享存储器在必要时被隔离(808)。然而，如果没有共享存储器故障，则MFS向LCL要求共享锁(802)。然后确定该共享锁请求是否被授权(804)。
如果该共享锁请求被授权(804)，则确定该服务器是否能够将一个所请求的文件从共享存储器中读取到操作系统缓冲高速缓存器里(810)。如果该服务器能够将该文件读取到OS缓冲高速缓存器里，则该过程完成。然而，如果该服务器无法读取到OS缓冲高速缓存器里，则共享锁被撤消，并且错误被返回到该操作系统或者应用(812)。这样一种错误可能发生的时间的范例是是否存在磁盘故障或者连接故障。
图9A-9B是依据本发明的一个实施例的、向共享存储器中写入文件的方法的流程图。
在本范例中，一个服务器的操作系统请求写一个文件的一部分(900)。图5中的矩阵文件系统(MFS)504向锁高速缓存层(LCL)502要求互斥锁(902)。然后确定所述对互斥锁的请求是否被授权(904)。如果对互斥锁的请求没有被授权，则确定是否存在共享存储器故障(920)。如果存在共享存储器故障，则该共享存储器在必要时被隔离(922)。然而，如果没有共享存储器故障(920)，则存在另一个对互斥锁的请求(902)。
如果对互斥锁的请求被授权(904)，则确定在本机高速缓存器中是否存在被请求的文件部分的稳定副本(906)。如果在高速缓存器中存在稳定的副本，则在本机高速缓存器中修改这篇文件(图9B中的934)。然而，如果在本机高速缓存器没有稳定的副本(906)，则确定这篇被请求的文件是否能够被成功地从共享存储器中读取到操作系统本机高速缓存器中(930)。如果服务器无法将该文件读取到本机高速缓存器里，则错误被返回到操作系统或者应用(932)。然而，如果该文件曾被成功地读取到本机高速缓存器里，则在本机高速缓存器中修改这篇文件(934)。
然后确定是否已经接收了对用于这一特定文件的锁的请求(936)。如果已经接收了对用于这一文件的锁的请求，并且已经修改了该文件，则修改的数据被写入共享存储器(940)。然后服务器放弃对这一文件的互斥锁(938)。
如果还没有接收到对用于这一文件的锁的请求(936)，则确定该操作系统是否正在清除该本机高速缓存器(942)。如果该高速缓存器正在被清除，则修改的数据被写入共享存储器(940)，并且维护任何锁，除非存在来自另一个服务器的未解决的请求。不然，该修改的文件被保留在本机高速缓存器中(944)。通过将修改的文件保留在本机高速缓存器中直到它被另一个服务器需要为止，对于将该文件保持在它的本机高速缓存器中的服务器访问该文件变得更快。
图10A-10B是依据本发明的一个实施例的、用于将一个节点添加到共享诸如磁盘的服务器集群的方法的流程图。
在本范例中，确定在该集群中是否存在一个管理员(ADM)(1400)。该集群包括协作共享诸如共享存储器的共享资源的服务器组。所述集群中的服务器之一充当管理员，来管理该集群。如果在该集群中没有管理员，则确定这一服务器是否能够设法变为管理员(1408)。如果这一服务器能够设法变为管理员，则该服务器从数据库中读取设备信息，并且它现在成为新的管理员(1410)。
如果在该集群中存在一个管理员(1400)，或者如果这一服务器无法变为新的管理员(1408)，则要求现有的管理员进入该集群(1402)。这一服务器如何无法变为管理员(1408)的一个范例是在这一服务器确立没有管理员并且随后其设法变为管理员的期间，另一个服务器是否变为管理员。
然后确定是否允许这一服务器进入该集群(1404)。如果不允许，那么将这一服务器添加到该集群的过程失败(1412)。为什么添加服务器可能出现故障的理由的范例包括这一服务器不健康，或者具有与由管理员使用的生成号码不匹配的存储区域网络生成号码。
如果这一服务器能够进入(1404)，则它从管理员那里接收设备名(1406)。设备名的范例包括共享存储器的名称。
管理员授权物理存储区域网络访问这一服务器(图10B中的1410)。然后管理员命令该物理硬件允许这一服务器存储区域网络(SAN)访问(1412)。现在这一服务器有权访问SAN(1414)。
图11A-11C是根据本发明的、用于处理服务器故障的方法的流程图。在本范例中，确定服务器或者与服务器的通信发生故障(1700)。然后确定是否还存在一个管理员(1702)。例如，出现故障的服务器可能已经是管理员。如果还存在一个管理员，则出现故障的服务器被物理上隔离(1708)。物理上隔离出现故障的服务器的范例是禁止与该出现故障的服务器相关联的端口。
然后，存储区域网络生成号码被更新并且被存储到数据库(1710)。此后，正常操作继续(1712)。
如果不再有管理员(1702)，则选择一个服务器，来设法变为新的管理员(1704)。存在几种方式来选择一个服务器设法变为新的管理员。一个范例是随机选择服务器之一。然后被选择的服务器被告知设法变为新的管理员(1706)。服务器如何被选择并且被告知变为新的管理员的一个范例是通过使用组协调器。
在一个实施例中，在利用一种算法在构造进程通信组的期间选择所述组协调器，所述算法能够在除了要求符合该组的成员资格之外、不与任何服务器或节点通信的情况下唯一地标识该组协调器。例如，选择成员中具有最低号码的成员网际协议(IP)地址的服务器。然后，协调器能为该服务器组产生全局决策，例如选择一个可允许的管理员。优选的是，被选择作为管理员的服务器是具有实际上变为管理员的高成功概率的一个。组协调器试图将该管理员放置在能连接SAN硬件、并且最近在试图变为SAN管理员的时候没有失败的节点上。
然后，被选择的服务器试图获取存储区域网络锁(1720)。如果它无法获取SAN锁，则它没能变为管理员(1724)。如果它成功获取SAN锁(1720)，则它试图从成员资格数据库中读取SAN生成号码(1722)。数据库能够被维护在共享存储器上的成员资格划分之一中，或者能够与SAN锁一起驻留。
如果服务器没能从数据库中读取SAN生成号码(1722)，则其撤消SAN锁(1726)，并且它没能变为管理员(1724)。一旦服务器没能变为管理员(1724)，则组协调器告知一个服务器设法变为新的管理员(图5A中的1706)。
如果服务器能够从数据库中读取SAN生成号码，则它将SAN生成号码加1，并将其存储回数据库(1728)。它还告知组协调器：现在，这一服务器是管理员(1730)。组协调器接收该管理员更新(1732)。然后确定是否允许这一服务器成为新的管理员(1750)。如果不允许，则一个用于撤消管理员状态的消息被发送给当前设法变为管理员的服务器(1752)。此后，该组协调器告诉另一个服务器设法成为新的管理员(图11A中的1706)。
如果允许这一服务器成为新的管理员，则管理员被告知提交(1754)，并且该管理员被提交(1756)。然后协调器将该新的管理员告知该集群中的其他服务器(1758)。
图12是依据本发明的一个实施例的、用于添加或除去共享存储器的方法的流程图。在本范例中，从一个服务器向管理员发送一个请求，用于添加或除去一个共享存储器(1600)，例如磁盘。然后该磁盘被添加到指定数据库或从指定数据库中除去(1602)。能够在可由所有的服务器访问的共享存储器上维护所述指定数据库，并且能够在所有的服务器加入该集群的时候被它们预先知道该指定数据库。优选的是，不了解指定数据库的位置的服务器没有资格成为SAN管理员。
然后SAN生成号码加1(1604)。然后，该集群中的每一个服务器均被通知该SAN生成号码以及新的磁盘的添加或者删除(1606)。当该集群中的所有的服务器都知道的时候，新的SAN生成号码被写入数据库(1608)。然后请求服务器被通知：磁盘的添加/删除完成(1610)。
尽管已经为了理解得清晰而相当详细地说明了上述发明，但是显然可在所附加的权利要求书的范围内实践某些改变和修改。应被注意的是，存在许多可供选择的方法来实现本发明的过程和设备两者。相应地，本实施例被认为是例证性的而非限制性的，并且本发明不被限制在此处给出的细节，而可以在所附加的权利要求书的范围和等效物之内进行修改。
Claims (17)
1.一种用于多节点环境的系统，包括：
与第一操作系统相关联的第一节点；
与第二操作系统相关联的第二节点，其中所述第二操作系统独立于所述第一操作系统；
存储器；以及
将所述第一节点与所述存储器耦合并将所述第二节点与所述存储器耦合的互连；以及
其中所述第一节点直接访问所述存储器，并且所述第二节点直接访问所述存储器。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一操作系统是与所述第二操作系统不同的操作系统。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述存储器是相干共享文件存储器。
4.如权利要求1所述的系统，进一步包括被动态地添加的第三节点，以致所述第三节点直接访问所述存储器。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二节点被动态地去耦合，其中所述第二节点不再直接访问所述存储器。
6.如权利要求1所述的系统，进一步包括被动态地添加的第二存储器，以致所述第二存储器可由所述第一和第二节点直接访问。
7.如权利要求1所述的系统，进一步包括第二存储器，其中所述第二存储器可由所述第一和第二节点直接访问，并且其中所述第二存储器被动态地与所述第一和第二节点去耦合，以致所述第二存储器不可再由所述第一和第二节点直接访问。
8.一种用于多节点环境的系统，包括：
与成员资格组相关联的第一节点，其中所述第一节点与第一操作系统相关联；
与所述成员资格组相关联的第二节点，其中所述第二节点与第二操作系统相关联，并且其中所述第二操作系统独立于所述第一操作系统；和
与所述第一和第二节点耦合的存储器，所述存储器可由所述第一节点和所述第二节点直接访问；以及
其中所述第一节点被配置为确定所述成员资格组是否已经改变。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述第一节点针对成员资格组中的改变动态地调节。
10.一种用于管理多节点环境的方法，包括：
将第一节点与成员资格组相关联，其中所述第一节点与第一操作系统相关联，并且其中所述第一节点直接访问存储器；
将第二节点与所述成员资格组相关联，其中所述第二节点与第二操作系统相关联，并且其中所述第二操作系统独立于所述第一操作系统，并且其中所述第二节点直接访问所述存储器；
确定所述成员资格组是否已经改变；以及
针对成员资格组中的变化而动态地调节。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述第一操作系统是与所述第二操作系统不同的操作系统。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述成员资格组由于将第三节点添加到所述成员资格组而改变。
13.如权利要求10所述的方法，其中，第三节点与所述成员资格组相关联，并且其中所述成员资格组由于从所述成员资格组中减去所述第三节点而改变。
14.如权利要求10所述的方法，进一步包括如果所述成员资格组已经改变，确定是否需要执行恢复。
15.如权利要求10所述的方法，进一步包括如果成员资格组已经改变并且如果需要恢复，恢复锁。
16.如权利要求10所述的方法，进一步包括如果成员资格组已经改变则停止授权新的锁。
17.一种用于将第一节点配置为与多节点环境相关联的系统，包括：
处理单元，被配置为与第一操作系统相关联，其中所述第一操作系统独立于第二节点的第二操作系统；所述处理单元还被配置为能够确定成员资格组是否已经改变，其中所述成员资格组与所述第一节点和所述第二节点相关联；并且还被配置为能够针对成员资格组中的变化进行动态地调节；以及，
与所述处理单元耦合的存储装置，其中所述存储装置被配置为可由处理单元直接访问，并且还被配置为可由所述第二节点直接访问。
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