CN115033423A - 双机热备drbd初始化同步方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双机热备DRBD初始化同步方法、装置及设备，用于提高分布式复制块设备DRBD的初始化同步效率。本发明在初始化同步时，根据读取到磁盘有或无数据，修改快速同步位图对应的比特位为1或0，根据比特位的值决定是否同步。这样初始化全量同步时，不需要将整个磁盘同步给对等节点，只需要将有数据的磁盘块同步到对等节点，从而提高了DRBD的初始化同步效率。

Description

双机热备DRBD初始化同步方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种双机热备DRBD初始化同步方法、装置及设备。

背景技术

基于内核的虚拟机(Kernel-based Virtual Machine，KVM)管理平台为用户提供了管理主机、管理虚拟机、管理存储池、管理网络等诸多功能，虚拟机热迁移功能也需要KVM管理平台协助处理。因此，KVM管理平台保持长期稳定运行的状态尤为重要，但由于各种原因，KVM平台还是会出现故障，热备技术可快速地让管理平台恢复正常。

分布式复制块设备(Distributed Replicated Block Device，DRBD)，是一个用软件实现的、无共享的、服务器之间镜像块设备内容的存储服务解决方案。DRBD采用数据位镜像技术，可实现活动节点存储数据更新后自动将更新内容复制到备用节点相应存储位置的功能。

DRBD是由内核模块和相关脚本而构成，用以构建高可用性的集群，其实现方式是通过网络来镜像整个设备。它允许用户在远程机器上建立一个本地块设备的实时镜像，与心跳连接结合使用，形成类似于RAID-1的网络RAID。

DRBD工作在内核当中，类似于一种驱动模块，可被用于高可用(High Available)***当中。在将数据写入本地文件***时，数据还将会被发送到网络中另一台主机上，以相同的形式记录在一个文件***中。本地主机(主节点)与远程主机(备节点)的数据可以保证实时同步。当本地***出现故障时，远程主机上还会保留有一份相同的数据，可以继续使用。在高可用***中使用DRBD功能，可以代替使用一个共享磁盘阵列。因为数据同时存在于本地主机和远程主机上，切换时，远程主机只要使用它上面的那份备份数据，就可以继续进行服务了。

在进行数据的写操作时，数据到达DRBD管理模块后，分为两份，一份正常地写入本地磁盘，另一份通过网络备份到从设备。DRBD的主从模式部署一般有两个节点，DRBD的配置使用步骤包括：准备工作(配置网络和主机信息)，安装DRBD软件，设置配置文件和资源，初始化元数据，加载DRBD，配置主节点同步数据，创建文件***，挂载使用。文件***的挂载只能在Primary主节点进行，因此，也只有在主节点才能够读写。

双机热备是由二台主机形成主备环境，上面都能运行KVM管理平台，正常情况下只有主节点上的KVM管理平台提供服务，主节点故障时，会切换到备节点上的KVM管理平台，由备节点重新提供服务。双机热备功能基于数据同步复制的方式实现，主备节点之间数据的同步是采用DRBD存储复制解决方案来实现，当主服务器数据发生变化时，该数据变化会实时同步到备用服务器，这样就保证了主备服务器之间的数据一致性。

双机热备部署时，需要进行DRBD的配置。配置时还没有主次之分，需要设置两个节点的主次，在配置主的节点，执行命令初始化全量同步一次，主备同步成实时/实时，后面就可以进行角色改变了。若KVM虚拟机管理平台采用热备机制，则在对DRBD进行部署配置时，主节点需要对整个块磁盘初始化全量同步，不考虑DRBD块磁盘是否有数据，全部将指定主节点上的DRBD数据同步到备节点，导致同步占用时间很长，部署的时间慢。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种双机热备DRBD初始化同步方法、装置及设备，用于提高分布式复制块设备DRBD的初始化同步效率。

基于本发明实施例的一方面，本发明提供了一种双机热备DRBD初始化同步方法，该方法应用于初始化同步的源节点，该方法包括：

初始化分布式复制块设备DRBD的世代标识符；

对DRBD进行全盘数据块扫描，将DRBD快速同步位图中，有数据的数据块对应的比特位置位为1，将DRBD快速同步位图中无数据的数据块对应的比特位置位为0；其中，二进制位1表示待同步，0表示不需同步；

执行初始化同步。

进一步地，所述初始化同步包括：

将源节点的快速同步位图同步给目的节点；

源节点根据本端快速同步位图，读取比特位为1的对应数据块并将读取的数据块同步给目的节点；当快速同步位图中比特位为0时，跳过为0的比特位对应的数据块，不发送为0的比特位对应的数据块给目的节点。

进一步地，所述初始化同步包括：

接收到目的节点发送个请求同步报文，所述请求同步报文中包括目的节点判断为未同步成功的数据块的数据块标识；

源节点根据请求同步报文中的数据块标识读取源节点上对应的数据块，并将读取的数据块同步给目的节点。

基于本发明实施例，本发明还提供一种双机热备DRBD初始化同步方法，该方法应用于初始化同步的目的节点，该方法包括：

目的节点接收源节点发送的快速同步位图并在更新本地的快速同步位图；

当接收到源节点发送的同步报文时，解析同步报文获得其中的数据块，更新本地快速同步位图中与该同步报文中的数据块对应的比特位为0。

进一步地，所述方法还包括：

在结束初始化同步前，目的节点根据本地的快速同步位图是否全0判断到还有未同步的数据块时，向源节点发送请求同步报文，请求同步报文中包括目的节点判断为未同步成功的数据块的数据块标识，以使源节点发送未同步的数据块。

基于本发明实施例，一种双机热备DRBD初始化同步装置，该装置应用于初始化同步的源节点，该装置包括：

初始化模块，用于初始化分布式复制块设备DRBD的世代标识符；

全盘扫描模块，用于对DRBD进行全盘数据块扫描，将DRBD快速同步位图中，有数据的数据块对应的比特位置位为1，将DRBD快速同步位图中无数据的数据块对应的比特位置位为0；其中，二进制位1表示待同步，0表示不需同步；

同步模块，用于执行初始化同步。

进一步地，所述同步模块包括：

位图同步模块，用于将源节点的快速同步位图同步给目的节点；

数据同步模块，用于根据本端快速同步位图，读取比特位为1的对应数据块并将读取的数据块同步给目的节点；当快速同步位图中比特位为0时，跳过为0的比特位对应的数据块，不发送为0的比特位对应的数据块给目的节点。

进一步地，所述同步模块还用于接收到目的节点发送个请求同步报文，根据请求同步报文中的数据块标识读取源节点上对应的数据块，并将读取的数据块同步给目的节点；所述请求同步报文中包括目的节点判断为未同步成功的数据块的数据块标识。

本发明在初始化同步时，根据读取到磁盘有或无数据，修改快速同步位图对应的比特位为1或0，根据比特位的值决定是否同步。这样初始化全量同步时，不需要将整个磁盘同步给对等节点，只需要将有数据的磁盘块同步到对等节点，从而提高了DRBD的初始化同步效率。

附图说明

为了更加清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或者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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据本发明实施例的这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种双机热备DRBD初始化同步方法的步骤流程示意图；

图2为本发明一实施例中DRBD数据存储结构的示意图；

图3为本发明一实施例提供的实施本发明提供的双机热备DRBD初始化同步方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

在本发明实施例使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而非限制本发明实施例。本发明实施例中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。本发明中使用的术语“和/或”是指包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明实施例可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明实施例范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，此外，所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本发明旨在针对KVM虚拟机管理平台热备机制，提升DRBD初始化全量同步的效率，进而提高双机热备部署的效率。

图1为本发明一实施例提供的一种双机热备DRBD初始化同步方法的步骤流程示意图，该实施例中，主备节点之间数据的同步采用DRBD机制实现同步，当主节点的DRBD数据发生变化时，数据变化会实时同步到备节点的DRBD中，从而保证双机热备服务的数据一致性。在双机热备***部署时，需要进行DRBD的配置，指定两个节点的主次，在主节点上执行初始化全量同步命令后触发主从节点的DRBD之间的初始化全量同步流程。图1所述方法步骤应用于主节点，该方法包括：

步骤101.初始化分布式复制块设备DRBD的世代标识符；

主节点DRBD与从节点DRBD建立网络连接后，主节点通过下发全量同步指令触发执行主节点DRBD到从节点DRBD之间的全量同步操作。

在触发全量同步处理后，首先需要初始化世代标识符，DRBD使用世代标识符(GItuple即GI元组)来确定复制数据的“代”。DRBD通过世代标识符可以确定两个节点是不是属于同一集群的事实，确定重新同步时同步的方向，确定是完全重新同步还是部分重新同步，以及确认是否发生了裂脑。

DRBD将有关其保存的数据的各种信息存储在专用区域中，这些与存储的数据相关的数据称为DRBD元数据。DRBD元数据通常包括：DRBD设备的大小、世代标识符、活动日志、快速同步位图(Bitmap)等，DRBD元数据可存储在DRBD的内部或外部。

步骤102.对DRBD进行全盘数据块扫描；

步骤103.针对每个数据块判断该数据块是否存储有数据，若有数据则执行步骤104，否则执行步骤105；

步骤104.将DRBD快速同步位图中，有数据的数据块对应的比特位置位为1；

步骤105.将DRBD快速同步位图中，无数据的数据块对应的比特位置位为0；

快速同步位图是DRBD在每个资源每个对等节点基础上使用的内部数据结构，用于跟踪数据块处于同步状态或不同步。快速同步位图中，一个比特位对应DRBD中预设大小(例如4KB)的一个数据块，如果其中的一个比特位被置位为0，则意味着该比特位对应的数据块与对端节点已同步或无需发送数据块进行同步操作。相反，如果一个比特位被置位为1，则意味着该比特位对应的数据块有数据或被修改，需要将该数据块同步给目的节点，只要连接再次可用就需要重新同步。

步骤106.判断是否完成所有数据块的扫描，若完成则执行步骤107，否则返回步骤103执行下一数据块的扫描；

步骤107.执行初始化同步。

图2为本发明一实施例中DRBD数据存储结构的示意图，依图可知，DRBD元数据中包括有世代标识符以及快速同步位图，快速同步位图保存有数据块(或称为块数据)与对应比特位的映射关系，未存储数据即空数据块对应的比特位置为0，存储有数据的数据块的比特位置为1。

本发明一实施例中，在进行初始化同步时，DRBD根据同步源节点的快速同步位图确定需要同步的总数据集，同时，根据DRBD世代标识符确定同步的方向。

在本发明一实施例中，执行初始化同步即全量同步的方法步骤为：

步骤1071.源节点DRBD将源节点快速同步位图同步给目的节点；

步骤1072.源节点DRBD根据本端快速同步位图，读取比特位为1的对应数据块并将读取的数据块同步给目的节点；当快速同步位图中比特位为0时，跳过为0的比特位对应的数据块，不发送对应的数据块给目的节点，从而避免传输大量无实际数据的数据块，大量节省网络传输时间。

步骤1073.目的节点接收源节点发送的快速同步位图并在更新本地的快速同步位图；

步骤1074.当接收到源节点发送的同步报文时，解析同步报文获得其中的数据块，更新本地快速同步位图中与该同步报文中的数据块对应的比特位为0。

由于源节点不发送快速同步位图中比特位为0的数据块，仅发送有数据的数据块给目的节点，因此目的节点仅会接收到有数据的数据块，目的节点每接收到一个数据块就将本地快速同步位图中的对应比特位置0，表示该数据块已同步。当成功完成全量同步时，目的节点的快速同步位图中的所有数据块对应的比特位都应该为0，表示DRBD已完成初始化全量同步，相应地源端也应将源节点的快速同步位图置位全0，表示全盘同步完成。

在本发明一实施例中，在结束初始化同步前，若目的节点根据本地的快速同步位图是否全0判断到还有未同步的数据块时，向源节点发送请求同步报文，请求同步报文中包括目的节点判断为未同步成功的数据块的数据块标识，源节点接收到请求同步报文后，根据其中的数据块标识读取源节点上对应的数据块，并将读取的数据块同步给目的节点。

原有协议中，DRBD进行初始全量同步时，是将快速同步位图所有比特位置1，因此，不管对应的数据块是否有数据，都会将对应的数据块同步给从节点，造成了带宽浪费，降低了同步效率。本发明在初始化同步时，根据读取到磁盘有或无数据，修改快速同步位图对应的比特位为1或0，根据比特位的值决定是否同步。这样初始化全量同步时，不需要将整个磁盘同步给对等节点，只需要将有数据的磁盘块同步到对等节点，从而提高了DRBD初始化同步的效率。

图3为本发明一实施例提供的实施本发明提供的双机热备DRBD初始化同步方法的电子设备的结构示意图，该设备300包括：诸如中央处理单元(CPU)的处理器310、通信总线320、通信接口340以及存储介质330。其中，处理器310与存储介质330可以通过通信总线320相互通信。存储介质330内存储有计算机程序，当该计算机程序被处理器310执行时即可实现本发明提供的方法的各步骤的功能。

其中，存储介质可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。另外，存储介质还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术，包括配置有计算机程序的非暂时性存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机***通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。此外，可按任何合适的顺序来执行本发明描述的过程的操作，除非本发明另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本发明描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机***的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本发明所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双机热备DRBD初始化同步方法，其特征在于，该方法应用于初始化同步的源节点，该方法包括：

初始化分布式复制块设备DRBD的世代标识符；

对DRBD进行全盘数据块扫描，将DRBD快速同步位图中，有数据的数据块对应的比特位置位为1，将DRBD快速同步位图中无数据的数据块对应的比特位置位为0；其中，二进制位1表示待同步，0表示不需同步；

执行初始化同步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始化同步包括：

将源节点的快速同步位图同步给目的节点；

源节点根据本端快速同步位图，读取比特位为1的对应数据块并将读取的数据块同步给目的节点；当快速同步位图中比特位为0时，跳过为0的比特位对应的数据块，不发送为0的比特位对应的数据块给目的节点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述初始化同步包括：

接收到目的节点发送个请求同步报文，所述请求同步报文中包括目的节点判断为未同步成功的数据块的数据块标识；

源节点根据请求同步报文中的数据块标识读取源节点上对应的数据块，并将读取的数据块同步给目的节点。

4.一种双机热备DRBD初始化同步方法，其特征在于，该方法应用于初始化同步的目的节点，该方法包括：

目的节点接收源节点发送的快速同步位图并在更新本地的快速同步位图；

当接收到源节点发送的同步报文时，解析同步报文获得其中的数据块，更新本地快速同步位图中与该同步报文中的数据块对应的比特位为0。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在结束初始化同步前，目的节点根据本地的快速同步位图是否全0判断到还有未同步的数据块时，向源节点发送请求同步报文，请求同步报文中包括目的节点判断为未同步成功的数据块的数据块标识，以使源节点发送未同步的数据块。

6.一种双机热备DRBD初始化同步装置，其特征在于，该装置应用于初始化同步的源节点，该装置包括：

初始化模块，用于初始化分布式复制块设备DRBD的世代标识符；

全盘扫描模块，用于对DRBD进行全盘数据块扫描，将DRBD快速同步位图中，有数据的数据块对应的比特位置位为1，将DRBD快速同步位图中无数据的数据块对应的比特位置位为0；其中，二进制位1表示待同步，0表示不需同步；

同步模块，用于执行初始化同步。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述同步模块包括：

位图同步模块，用于将源节点的快速同步位图同步给目的节点；

数据同步模块，用于根据本端快速同步位图，读取比特位为1的对应数据块并将读取的数据块同步给目的节点；当快速同步位图中比特位为0时，跳过为0的比特位对应的数据块，不发送为0的比特位对应的数据块给目的节点。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述同步模块还用于接收到目的节点发送个请求同步报文，根据请求同步报文中的数据块标识读取源节点上对应的数据块，并将读取的数据块同步给目的节点；所述请求同步报文中包括目的节点判断为未同步成功的数据块的数据块标识。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储介质和通信总线，其中，处理器、通信接口、存储介质通过通信总线完成相互间的通信；

存储介质，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储介质上所存放的计算机程序时，实施权利要求1-5任一项所述的方法步骤。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序当被处理器执行时实施如权利要求1至5中任一项所述的方法步骤。

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