一种数据存储方法和设备 【技术领域】
本发明涉及通讯领域， 尤其涉及一种数据存储方法和设备。背景技术 当多数企业由于 Fiber Channel 的高成本而对 SAN 敬而远之时， iSCSI(internet Small Computer System Interface， 基于 internet 的小型计算机系统接口 ) 技术的出现拉 近了企业与 SAN(Storage Area Network， 存储区域网络 ) 之间的距离。 目前， 我们所处的信 息时代， 信息的采集与处理成为决定企业生存与发展的关键， 面对海量数据， 许多企业已感 到力不从心。 iSCSI 的实现可以在 IP(Internet Protocol， 因特网协议 ) 网络上应用 SCSI 的 功能， 充分利用了现有 IP 网络的成熟性和普及性等优势， 允许用户通过 TCP(Transmission Control Protocol， 传输控制协议 )/IP 网络来构建存储区域网 SAN， 为众多企业对经济合 理和便于管理的存储设备提供了直接访问的能力。
iSCSI 是一种基于 TCP/IP 的 SCSI 传输协议， 用于在应用服务器和存储系统之间通 过 IP 网络来传输 SCSI 命令和数据。目前， iSCSI 技术已经标准化， 并且在业界逐步取得广 泛的应用。
一个基于 iSCSI 协议的典型应用环境如图 1 所示。 在应用服务器中设置一个 iSCSI initiator 模块， 在存储系统中设置一个 iSCSI target 模块。应用服务器将 SCSI 命令 ( 可 以包含数据 ) 封装在 iSCSI 报文中， 通过 IP 网络发送给存储系统， 存储系统对每个 iSCSI 报文进行处理， 取出其中的数据并写入到存储介质 ( 如磁盘 ) 中。
现 有 的 技 术 方 案 中， 是 在 计 算 机 服 务 器 上 安 装 initiator 软 件 ( 或 者 拥 有 initiator 功能的硬件 )， 在存储设备上， 由管理员手动配置， 将 SAN 资源分配给服务器， 然 后服务器通过 initiator 与存储设备的 target 建立连接， 对分配给它的资源进行数据读 写。
当 initiator 需要向 target 进行数据写时， target 判断是否 LUN(Logical Unit Number， 逻辑单元 ) 是否可以进行数据写 ( 观察 SAN 资源所在的磁盘是否正常 )， 如果正常， 那么就向 initiator 反馈信息正常， 可以进行数据写， initiator 就向 SAN 资源写入数据 ； 如果异常， 那么就向 initiator 反馈异常， 无法进行数据写。
在现有的数据方案中， target 端只能判断 SAN 资源是否可写， 如果 SAN 资源可以 写， 那么就会通知 initiator 正常， initiator 就可以向 SAN 资源写入数据。Target 不会对 网络情况进行判断。例如对于图 2 所示的组网环境， 一旦中间网络发生瞬间拥塞， 但是 SAN 资源又是可写的， target 还是会通知 initiator 正常， 此时 initiator 会继续向 SAN 资源写 入数据， 通过 iSCSI 流写入数据， 由于 iSCSI 是建立在 TCP 连接之上的， 当网络拥塞时， TCP 会不断重传， 直到发送结束为止。此时如果有多个 TCP 连接， 多条 iSCSI 流， 这些流会不断 重传， 网络瞬间拥塞的影响会变成较长时间的拥塞， 这样就会降低数据写的速率， 影响存储 的性能。
发明内容 本发明提供一种数据存储方法和设备， 用于在基于 iSCSI 协议的网络中减少网络 拥塞对数据存储的影响， 提高数据存储效率。
本发明提供了一种数据存储方法， 应用于基于 iSCSI 协议交互的应用服务器和存 储设备， 所述应用服务器和存储设备通过网络连接， 所述方法包括 ：
存储设备接收到应用服务器发送的数据存储请求时， 判断与所述应用服务器间的 网络状况 ；
所述存储设备判断网络状况为阻塞时， 向所述应用服务器发送响应消息， 通知所 述应用服务器网络拥塞， 拒绝所述应用服务器向所述存储设备发送数据 ； 直至所述网络状 况恢复正常后， 接收所述应用服务器发送的数据 ；
所述存储设备判断网络状况为正常时， 向所述应用服务器发送响应消息， 接收所 述应用服务器发送的数据。
其中， 所述判断与所述应用服务器间的网络状况包括 ：
所述存储设备向所述应用服务器发送 Ping 报文， 根据所述应用服务器对所述 Ping 报文的响应获取时延 ；
所述时延大于预设的时间阈值时， 所述存储设备判断网络状况为阻塞， 否则判断 网络状况为正常。
其中， 所述通知所述应用服务器网络拥塞， 停止向所述存储设备发送数据后， 还包 括：
所述存储设备存储所述应用服务器的信息 ；
所述存储设备根据存储的所述应用服务器的信息， 定期检测与所述应用服务器间 的网络状况 ；
所述存储设备判断网络状况为正常时， 向所述应用服务器发送响应消息， 接收所 述应用服务器发送的数据， 并删除存储的所述应用服务器的信息。
其中， 所述存储设备在预设的时间内始终检测到所述网络状况为拥塞时， 向所述 应用服务器发送通知消息， 通知所述应用服务器无法接收所述应用服务器发送的数据， 并 删除存储的所述应用服务器的信息。
本发明还提供了一种数据存储方法， 应用于基于 iSCSI 协议交互的应用服务器和 存储设备， 所述应用服务器和存储设备通过网络连接， 所述方法包括 ：
应用服务器向存储设备发送数据存储请求 ；
所述应用服务器接收所述存储设备发送的响应消息， 当所述响应消息的内容为网 络拥塞时， 停止向所述存储设备发送数据 ； 当所述响应消息的内容为接收应用服务器发送 的数据时， 向所述存储设备发送数据。
其中， 所述当所述响应消息的内容为网络拥塞时， 停止向所述存储设备发送数据 后， 还包括 ：
所述应用服务器等待一段时间后， 再次向存储设备发送数据存储请求， 直至接收 到所述存储设备发送的内容为接收应用服务器发送的数据的响应消息， 向所述存储设备发 送数据 ； 或
所述应用服务器停止发送数据存储请求， 直至接收到所述存储设备发送的内容为
接收应用服务器发送的数据的响应消息时， 向所述存储设备发送数据。
其中， 所述应用服务器连续向存储设备发送数据存储请求的次数超过预设的门限 时， 停止向所述存储设备发送数据存储请求。
本发明还提供了一种存储设备， 应用于包括基于 iSCSI 协议交互的应用服务器和 存储设备的系统中， 所述应用服务器和存储设备通过网络连接， 所述存储设备包括 ：
网络情况判断单元， 用于接收到应用服务器发送的数据存储请求时， 判断与所述 应用服务器间的网络状况 ；
响应消息发送单元， 用于当所述网络情况判断单元判断网络状况为阻塞时， 向所 述应用服务器发送响应消息， 通知所述应用服务器网络拥塞， 拒绝所述应用服务器向所述 存储设备发送数据 ； 直至所述网络状况恢复正常后， 接收所述存储设备发送的数据 ； 当所 述网络情况判断单元判断网络状况为正常时， 向所述应用服务器发送响应消息， 接收所述 应用服务器发送的数据。
其中， 所述网络情况判断单元包括 ：
时延获取子单元， 用于向所述应用服务器发送 Ping 报文， 根据所述应用服务器对 所述 Ping 报文的响应获取时延 ； 网络情况判断子单元， 用于当所述时延获取子单元获取的时延大于预设的时间阈 值时， 判断网络状况为阻塞， 否则判断网络状况为正常。
其中， 还包括 ：
信息存储单元， 用于当所述网络情况判断单元判断与一应用服务器间的网络状况 为阻塞时， 存储所述应用服务器的信息 ；
所述网络情况判断单元， 还用于根据所述信息存储单元存储的应用服务器的信 息， 定期检测与所述应用服务器间的网络状况 ；
所述响应消息发送单元， 还用于当所述网络情况判断单元判断信息与所述存储单 元中存储的一应用服务器间的网络状况为正常时， 向所述应用服务器发送响应消息， 接收 所述应用服务器发送待的数据 ； 并删除所述信息存储单元中存储的所述应用服务器的信 息； 当所述网络情况判断单元在预设的时间内始终检测到所述网络状况为拥塞时， 向所述 应用服务器发送通知消息， 通知所述应用服务器无法接收所述应用服务器发送的数据， 并 删除所述信息存储单元中存储的所述应用服务器的信息。
本发明还提供了一种应用服务器， 应用于包括基于 iSCSI 协议交互的应用服务器 和存储设备的系统中， 所述应用服务器和存储设备通过网络连接， 所述应用服务器包括 ：
消息交互单元， 用于向存储设备发送数据存储请求， 并接收所述存储设备发送的 响应消息 ；
处理单元， 用于当所述消息交互单元接收的响应消息的内容为网络拥塞时， 停止 向所述存储设备发送数据 ； 当所述响应消息的内容为接收应用服务器发送的数据时， 向所 述存储设备发送数据。
其中， 所述消息交互单元， 还用于当接收的响应消息的内容为网络拥塞时， 在等待 一段时间后， 再次向存储设备发送数据存储请求， 直至接收到所述存储设备发送的内容为 接收应用服务器发送的数据的响应消息时， 通知所述处理单元 ； 当连续向存储设备发送数 据存储请求的次数超过预设的门限时， 停止向所述存储设备发送数据存储请求 ； 或
所述消息交互单元， 还用于当接收的响应消息的内容为网络拥塞时， 停止发送数 据存储请求， 直至接收到所述存储设备发送的内容为接收应用服务器发送的数据的响应消 息时， 通知所述处理单元。
与现有技术相比， 本发明具有以下优点 ：
应用服务器向存储设备进行数据写操作时， 存储设备首先判断网络是否拥塞， 如 果拥塞， 则就向应用服务器发送网络拥塞的响应消息， 应用服务器暂停数据写入， 等网络不 拥塞后， 再进行数据写入。 从而减少了数据存储过程中不必要的拥塞， 提高网络使用的效率 和存储设备的存储性能。 附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可 以根据这些附图获得其他的附图。
图 1 是现有技术中一基于 iSCSI 协议的典型应用环境示意图 ；
图 2 是现有技术中应用服务器、 存储设备和中间网络的结构示意图 ； 图 3 是本发明中提供的数据存储方法的流程图 ； 图 4 是本发明一应用场景中涉及的 Response 消息的结构示意图 ； 图 5 是本发明一应用场景中涉及的表示网络拥塞的 Response 消息的结构示意 图 6 是本发明一应用场景中提供的数据存储方法的流程图 ； 图 7 是本发明另一应用场景中提供的数据存储方法的流程图 ； 图 8 是本发明一应用场景中涉及的异步消息的结构示意图 ； 图 9 是本发明中提供的存储设备的结构示意图 ； 图 10 是本发明中提供的应用服务器的结构示意图。图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例， 都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种数据存储方法， 应用于基于 iSCSI 协议交互的应用服务器和存 储设备中， 该方法如图 3 所示， 包括 ：
步骤 s301、 应用服务器向存储设备发送数据存储请求 ；
步骤 s302、 存储设备接收到应用服务器发送的数据存储请求时， 判断与应用服务 器间的网络状况 ；
步骤 s303、 存储设备判断网络状况为阻塞时， 向应用服务器发送响应消息， 通知应 用服务器网络拥塞， 拒绝应用服务器向存储设备发送数据 ； 存储设备判断网络状况为正常 时， 向应用服务器发送响应消息， 接收应用服务器发送的数据 ；步骤 s304、 应用服务器接收存储设备发送的响应消息， 当响应消息的内容为网络 拥塞时， 停止向存储设备发送数据 ； 当响应消息的内容为接收应用服务器发送的数据时， 向 存储设备发送数据。
上述步骤 s303 中， 当存储设备判断网络状况为正常时， 向应用服务器发送响应消 息， 通知应用服务器发送的数据的步骤， 与现有技术中的方法相同。 其中所使用的响应消息 为 Response 报文， 其结构如图 4 所示。
上述步骤 s303 中， 当存储设备判断网络状况为阻塞时， 向应用服务器发送响应消 息， 通知应用服务器网络拥塞的步骤中， 使用的响应消息为 Response 报文， 在具体的实现 方式上， 可以利用 Response 报文中的 “response” 字段的保留值， 在现有的 iSCSI 协议中， response 字段的值的定义如下 ：
0x00 Command Completed at Target
0x01 Target Failure
0x80-0xff Vendor specific
本发明中， 对于网络拥塞， 那么将定义 Response 字段的值为 ：
0x90 Network Congestion
用于表示网络拥塞， 当然也可以采用其他字段值表示网络拥塞。对应的 Response 报文的结构如图 5 所示。应用服务器接收到存储设备发送的 response 字段的值为 “0x90” 的 Response 报文时， 停止向存储设备发送数据。
另外， 当应用服务器接收到的响应消息中的内容为网络拥塞、 停止向存储设备发 送数据后， 可以通过其他方式确认网络正常后， 在此将待存储的数据向存储设备发送。 以下 提供两种可选的方式， 并分别进行描述。
本发明的第一个应用场景中， 如图 6 所示， 包括 ：
步骤 s601、 应用服务器向存储设备发送数据写请求。
步骤 s602、 存储设备收到该请求后， 向应用服务器发送 ping 报文， 待应用服务器 回应后， 获取时延。
步骤 s603、 存储设备根据获取的时延， 判断网络是否阻塞， 是则进行步骤 s604， 否 则进行步骤 s607。
具体的， 判断网络是否阻塞的标准是根据时延是否大于某个时间阈值确定的， 该 时间阈值可以根据需要进行设置， 如可以设置为 100ms。当时延超过 100ms 时， 判断网络阻 塞； 当时延未超过 100ms 时， 判断网络正常。
步骤 s604、 存储设备向应用服务器发送 Response 报文， 通知应用服务器网络拥 塞。
步骤 s605、 应用服务器接收到存储设备发送的响应消息， 发现响应消息的内容为 网络拥塞时， 停止向存储设备发送数据。
步骤 s606、 应用服务器等待一段时间， 返回步骤 s601。
具体的， 该等待的时间可以为预先设置的固定时间， 也可以为一个随机数 ( 如 0 ～ 1 秒之间的随机数 )。
步骤 s607、 存储设备向应用服务器发送响应消息， 接收应用服务器发送的数据。
步骤 s608、 应用服务器向存储设备发送待存储的数据。上述步骤 s605 ～ s606 中， 如果应用服务器连续多次向存储设备发送数据存储请 求， 但是始终接收到的响应消息的内容为网络拥塞时， 为了节省应用服务器的资源， 若判断 数据存储请求的发送次数超过预设的门限时， 则应用服务器可以停止继续向存储设备发送 数据存储请求。应用服务器可以在某个较长的时间后再次发起数据存储请求。
本发明的第二个应用场景中， 如图 7 所示， 包括 ：
步骤 s701、 应用服务器向存储设备发送数据写请求。
步骤 s702、 存储设备收到该请求后， 向应用服务器发送 ping 报文， 待应用服务器 回应后， 获取时延。
步骤 s703、 存储设备根据获取的时延， 判断网络是否阻塞， 是则进行步骤 s704， 否 则进行步骤 s707。
步骤 s704、 存储设备向应用服务器发送 Response 报文， 通知应用服务器网络拥 塞； 应用服务器接收到该响应消息， 停止向存储设备发送数据。
步骤 s705、 存储设备将应用服务器的信息进行记录。
具体的， 对于判断发生网络拥塞、 拒绝数据写入的应用服务器， 存储设备在通知应 用服务器网络拥塞后， 将该应用服务器的信息 ( 如 IP 地址、 MAC 地址等 ) 记录到网络阻塞 表中， 该表中还可以包括通知该应用服务器发生网络拥塞的时间。该网络拥塞表的形式可 以如表 1 所示 ：
表 1. 网络拥塞表 应用服务器 ID Initiator-1 Initiator-2 IP 地址 192.168.0.55 192.168.0.56 通知网络拥塞的时间 10:29:08.93 10:32:06.83步骤 s706、 存储设备根据记录的应用服务器的信息， 定期检测与应用服务器 间的网络状况。该定期检测可以以通知网络拥塞的时间为基准进行周期定时检测 ( 例 如 对 于 Initiator-1， 以 10:29:08.93 为 基 准， 每 隔 1s 检 测 一 次 ； 对 于 Initiator-2， 以 192.168.0.56 为基准， 每隔 1s 检测一次 )、 或以统一的时间为标准进行周期定时检测 ( 例 如对于 Initiator-1 和 Initiator-2， 都以 10:29:00.00 为基准， 每隔 1s 检测一次 )。如果 拥塞则继续检测， 否则向应用服务器发送响应消息， 接收应用服务器发送的数据， 并删除存 储的该应用服务器的信息， 流程结束。
具体的， 该步骤中存储设备向应用服务器发送的响应消息为异步消息， 该异步消 息的 AsyncEvent 字段内容为 network ok， 而 AsyncVCode 字段的内容为 6， 该异步消息的结 构如图 8 所示。
上述步骤 s706 中， 为了避免应用服务器长时间的等待， 对于存储设备在预设的时 间内 ( 如 30s) 始终检测到所述网络状况为拥塞的情况， 存储设备可以向应用服务器发送通 知消息， 通知应用服务器无法接收其发送的数据。则应用服务器可以在某个较长时间后再 次发起数据存储请求。
步骤 s707、 存储设备向应用服务器发送响应消息， 接收应用服务器发送的数据。
步骤 s708、 应用服务器向存储设备发送待存储的数据。
本发明提供的上述方法中， 应用服务器向存储设备进行数据写操作时， 存储设备 首先判断网络是否拥塞， 如果拥塞， 则就向应用服务器发送网络拥塞的响应消息， 应用服务 器暂停数据写入， 等网络不拥塞后， 再进行数据写入。 从而减少了数据存储过程中不必要的 拥塞， 提高网络使用的效率和存储设备的存储性能。
本发明还提供一种存储设备， 应用于包括基于 iSCSI 协议交互的应用服务器和存 储设备的系统中， 如图 9 所示， 包括 ：
网络情况判断单元 10， 用于接收到应用服务器发送的数据存储请求时， 判断与应 用服务器间的网络状况 ； 该网络情况判断单元 10 具体可以包括 ：
时延获取子单元 11， 用于向应用服务器发送 Ping 报文， 根据应用服务器对 Ping 报 文的响应获取时延 ； 网络情况判断子单元 12， 用于当时延获取子单元 11 获取的时延大于预 设的时间阈值时， 判断网络状况为阻塞， 否则判断网络状况为正常。
响应消息发送单元 20， 用于当网络情况判断单元判断网络状况为阻塞时， 向应用 服务器发送响应消息， 通知应用服务器网络拥塞， 拒绝应用服务器向存储设备发送数据 ； 直 至网络状况恢复正常后， 接收存储设备发送的数据 ； 当网络情况判断单元判断网络状况为 正常时， 向应用服务器发送响应消息， 接收应用服务器发送的数据。 该存储设备还可以包括 ：
信息存储单元 30， 用于当网络情况判断单元判断与一应用服务器间的网络状况为 阻塞时， 存储应用服务器的信息 ；
网络情况判断单元 10， 还用于根据信息存储单元 30 存储的应用服务器的信息， 定 期检测与应用服务器间的网络状况 ；
响应消息发送单元 20， 还用于当网络情况判断单元 10 判断信息与所述存储单元 中存储的一应用服务器间的网络状况为正常时， 向应用服务器发送响应消息， 接收应用服 务器发送待的数据 ； 并删除信息存储单元 30 中存储的该应用服务器的信息。 当网络情况判 断单元 10 在预设的时间内始终检测到网络状况为拥塞时， 向应用服务器发送通知消息， 通 知应用服务器无法接收应用服务器发送的数据， 并删除信息存储单元 30 中存储的应用服 务器的信息。
本发明还提供一种应用服务器， 应用于包括基于 iSCSI 协议交互的应用服务器和 存储设备的系统中， 如图 10 所示， 包括 ：
消息交互单元 50， 用于向存储设备发送数据存储请求， 并接收存储设备发送的响 应消息 ；
处理单元 60， 用于当消息交互单元 50 接收的响应消息的内容为网络拥塞时， 停止 向存储设备发送数据 ； 当响应消息的内容为接收应用服务器发送的数据时， 向存储设备发 送数据。
另外， 消息交互单元 50， 还用于当接收的响应消息的内容为网络拥塞时， 在等待一 段时间后， 再次向存储设备发送数据存储请求， 直至接收到存储设备发送的内容为接收应 用服务器发送的数据的响应消息时， 通知处理单元 60 ； 当连续向存储设备发送数据存储请 求的次数超过预设的门限时， 停止向存储设备发送数据存储请求 ； 或用于当接收的响应消 息的内容为网络拥塞时， 停止发送数据存储请求， 直至接收到存储设备发送的内容为接收
应用服务器发送的数据的响应消息时， 通知处理单元 60。
本发明提供的上述设备中， 应用服务器向存储设备进行数据写操作时， 存储设备 首先判断网络是否拥塞， 如果拥塞， 则就向应用服务器发送网络拥塞的响应消息， 应用服务 器暂停数据写入， 等网络不拥塞后， 再进行数据写入。 从而减少了数据存储过程中不必要的 拥塞， 提高网络使用的效率和存储设备的存储性能。
通过以上的实施方式的描述， 本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通 过硬件实现， 也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。 基于这样的理解， 本发 明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来， 该软件产品可以存储在一个非易失性存储 介质 ( 可以是 CD-ROM， U 盘， 移动硬盘等 ) 中， 包括若干指令用以使得一台计算机设备 ( 可 以是个人计算机， 服务器， 或者网络设备等 ) 执行本发明各个实施例所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图， 附图中的单元或流 程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的单元可以按照实施例描述进行分 布于实施例的装置中， 也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上 述实施例的单元可以合并为一个单元， 也可以进一步拆分成多个子单元。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述， 不代表实施例的优劣。