存储多路径选路方法及装置与流程

本发明涉及计算机存储，尤其涉及一种存储多路径选路方法及装置。

背景技术：

1、随着互联网和云计算等技术的发展，全天候数据访问的需求成为常态，在这样的技术背景下，存储系统i/o处理速度及可靠性成为了存储厂商关注的重点，而存储i/o多路径作为同时解决负载均衡和路径可靠性的一种方式，也成为了各存储厂商的一个研究方向。

2、通常，存储i/o多路径主要有路径冗余和负载均衡两方面作用，路径冗余用于提高路径可靠性，防止单路径故障造成的i/o读写失败而影响主机业务应用；负载均衡可提高客户端主机i/o下发量，不受单路径链路带宽限制。

3、目前，windows操作系统mpio(multipath i/o)框架默认已支持的存储i/o多路径选路方法包括：故障切换模式(failover only)、轮询模式(round robin)、最小队列深度模式(least queue depth)和最小i/o块大小模式(least blocks)。但上述方法都是在路径链路质量正常的情况下，基于某一个假设前提或基于某一个维度来评估每条i/o路径的预期i/o处理能力，未考虑实际生产环境中可能出现的链路质量问题。例如：主机与存储系统之间链路质量差或接触不良时，导致i/o时断时续，具体原因为：某一链路断开时多路径软件切换i/o到其它路径，该链路恢复后切换i/o回到该路径。虽然在链路故障导致i/o失败后，多路径软件能够切换路径保证i/o不中断，但这一切换路径过程需要一定时间，对外表现为i/o会阻塞一段时间，如此反复、频繁发生路径切换，会导致i/o阻塞，上层业务性能下降，甚至可能导致对i/o延时敏感的上层业务失败。

技术实现思路

1、本发明提供一种存储多路径选路方法及装置，用以解决现有技术的路径选路方法中由于频繁发生路径切换导致i/o阻塞的问题。

2、本发明提供一种存储多路径选路方法，应用于包含主机和存储系统的网络，所述主机和存储系统之间设有多条物理链路，所述方法包括：

3、基于物理链路在预设时间段内的故障次数，确定所述物理链路对应的路径质量权重，所述故障次数越多，所述路径质量权重越小；

4、选择当前最大的路径质量权重对应的所述物理链路作为目标路径；

5、将主机当前待处理的i/o通过所述目标路径下发至所述存储系统。

6、根据本发明提供的一种存储多路径选路方法，基于物理链路在预设时间段内的故障次数，确定所述物理链路对应的路径质量权重，包括：

7、所述物理链路在所述预设时间段内的故障次数达到预设的次数阈值时，将所述物理链路对应的路径质量权重降为最小值，且使所述物理链路进入故障修复状态；

8、基于所述物理链路每次故障的故障时刻、故障次数及路径质量权重的恢复时长，确定所述物理链路的路径质量权重，其中，所述路径质量权重的恢复时长由路径质量权重被降为最小值时开始计时。

9、根据本发明提供的一种存储多路径选路方法，基于所述物理链路每次故障的故障时刻、故障次数及路径质量权重的恢复时长，确定所述物理链路的路径质量权重，包括：

10、在所述物理链路发生故障时，记录所述物理链路发生故障的故障次数和对应的故障时刻；

11、对每个故障时刻对应的故障次数按所述故障时刻进行线性拟合，将所述线性拟合得到的直线的斜率作为故障频率；

12、基于所述故障频率、路径质量权重的恢复时长以及预先拟合的路径质量权重公式，计算所述物理链路的路径质量权重；

13、其中，所述预先拟合的路径质量权重公式基于预设的最大故障频率、最长期望恢复时长、最小故障频率和最短期望恢复时长确定，且使得在相同的恢复时长下，故障频率越高的物理链路，其恢复的路径质量权重越小。

14、根据本发明提供的一种存储多路径选路方法，所述路径质量权重公式拟合方式如下：

15、以故障频率倒数为横坐标，路径质量权重的恢复时长为纵坐标，构建拟合坐标系；

16、以最大故障频率时，路径质量权重的恢复时长为最长期望恢复时长，最小故障频率时，路径质量权重的恢复时长为最短期望恢复时长，基于所述拟合坐标系拟合出所述故障频率倒数与路径质量权重的恢复时长的线性关系；

17、基于所述线性关系和路径质量权重的恢复时长确定所述路径质量权重公式如下：

18、

19、其中，w为路径质量权重，t为当前时刻，tn为所述物理链路发生故障的次数达到预设的次数阈值n的时刻，k为所述故障频率，a和b为拟合系数。

20、根据本发明提供的一种存储多路径选路方法，所述物理链路在所述预设时间段内的故障次数达到预设的次数阈值时，将所述物理链路对应的路径质量权重降为最小值，包括：

21、所述物理链路在所述预设时间段内的故障次数达到预设的次数阈值时，将所述物理链路对应的路径质量权重从最大值直接降为最小值，

22、或者，在所述预设时间段内，随所述物理链路的故障次数的增加，按预设权重梯度减小所述物理链路对应的路径质量权重，在故障次数达到预设的次数阈值时，将所述物理链路对应的路径质量权重降为最小值，并将所述物理链路的状态标记为恢复状态。

23、根据本发明提供的一种存储多路径选路方法，在发生故障的物理链路的路径质量权重恢复到最大值之前，还包括：

24、按预设例测周期对发生故障的物理链路进行i/o下发例测，在所述i/o下发例测失败时，将所述路径质量权重的恢复时长的开始计时时刻重新确定为当前时刻。

25、根据本发明提供的一种存储多路径选路方法，基于物理链路在预设时间段内的故障次数，确定所述物理链路对应的路径质量权重，包括：

26、在所述预设时间段内，随所述物理链路的故障次数的增加，按预设权重梯度减小所述物理链路对应的路径质量权重。

27、根据本发明提供的一种存储多路径选路方法，选择当前最大的路径质量权重对应的所述物理链路作为目标路径，包括：

28、在当前存在多个最大的路径质量权重的情况下，采用轮询方式从多个最大的路径质量权重对应的所述物理链路选择一个作为所述目标路径。

29、本发明还提供一种存储多路径选路装置，应用于包含主机和存储系统的网络，所述主机和存储系统之间设有多条物理链路，所述装置包括：

30、权重确定模块，用于基于物理链路在预设时间段内的故障次数，确定所述物理链路对应的路径质量权重，所述故障次数越多，所述路径质量权重越小；

31、目标路径选择模块，用于选择当前最大的路径质量权重对应的所述物理链路作为目标路径；

32、i/o下发模块，用于将主机当前待处理的i/o通过所述目标路径下发至所述存储系统。

33、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述的存储多路径选路方法。

34、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的存储多路径选路方法。

35、本发明提供的存储多路径选路方法及装置，应用于包含主机和存储系统的网络，所述主机和存储系统之间设有多条物理链路，通过基于物理链路在预设时间段内的故障次数，确定所述物理链路对应的路径质量权重，所述故障次数越多，所述路径质量权重越小；选择当前最大的路径质量权重对应的所述物理链路作为目标路径；将主机当前待处理的i/o通过所述目标路径下发至所述存储系统，即选择故障较少甚至无故障的路径下发待处理的i/o，从而减少甚至避免由于路径故障较多导致频繁发生路径切换，使得i/o阻塞的问题。