CN104077315B - 分布式文件系统数据导入方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式文件系统数据导入方法及装置。该方法包括：将数据内容存储在源文件系统和目标文件系统都能够访问的存储节点或者存储介质上；根据目标文件系统的存储格式，确定数据组织方式；根据源文件系统的元数据组织结构和/或用户要求，构建目标文件系统中元数据的元数据组织结构和索引节点；根据数据组织方式调整目标文件系统中元数据的存储信息，使元数据的存储信息正确的指向保存在存储节点或者存储介质上的数据内容；根据目标文件系统中的元数据从存储节点或者存储介质上读取相应的数据内容。

Description

分布式文件系统数据导入方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种分布式文件系统数据导入方法及装置。

背景技术

目前，在当前的存储系统实践中，数据大多以业务为中心构建存储，因此，不同业务系统通常在存储上是隔离的，因而当需要在多个业务之间共享数据时，数据只能从某个文件系统传递或者复制到另一个文件系统内。上述过程是缓慢的，特别是当需要传递或者复制的数据规模巨大时。

为了解决这个问题，可以采用全局分布式文件系统来统一管理和存储所有下层的文件系统。而这种方法通常需要构建统一的名字空间，当下层的文件系统中已经保存了大量的数据时，构建全局文件系统的代价十分巨大，所有的元数据信息都需要重建，从而导致重建时间较长，影响了系统的可用性。

也就是说，当前在解决多个文件系统之间的数据共享问题时，通常采用数据复制的方法，通过一个可以同时访问多个文件系统的节点，将数据内容从要导出的文件系统中复制到内存，再传递、并写入到要导入的文件系统，这种方法会使数据内容在源文件系统、内存和目标文件之间多次复制。当需要共享的数据量很大时，这种方法会导致数据导入时间过长，从而影响了用户体验。

发明内容

本发明提供一种分布式文件系统数据导入方法及装置，以解决现有技术中或者由于大量数据复制或者在构建全局文件系统时所有的元数据信息都需要重建而导致的数据导入时间长的问题，以及可用性问题。

本发明提供一种分布式文件系统数据导入方法，包括：将数据内容存储在源文件系统和目标文件系统都能够访问的存储节点或者存储介质上；根据目标文件系统的存储格式，确定数据组织方式；根据源文件系统的元数据组织结构和/或用户要求，构建目标文件系统中元数据的元数据组织结构和索引节点；根据数据组织方式调整目标文件系统中元数据的存储信息，使元数据的存储信息正确的指向保存在存储节点或者存储介质上的数据内容；根据目标文件系统中的元数据从存储节点或者存储介质上读取相应的数据内容。

优选地，存储介质为可移动的存储介质。

优选地，根据目标文件系统中的元数据从存储节点或者存储介质上读取相应的数据内容之前，上述方法还包括：对数据内容进行完整性检验。

优选地，对数据内容进行完整性检验具体包括：对数据内容中的各个数据文件分别进行校验和计算，并验证述数据内容的完整性。

优选地，上述方法还包括：在创建目标文件系统的元数据后，对目标文件系统的元数据进行边界保护。

本发明还提供了一种分布式文件系统数据导入装置，包括：存储模块，用于将数据内容存储在源文件系统和目标文件系统都能够访问的存储节点或者存储介质上；确定模块，用于根据目标文件系统的存储格式，确定数据组织方式；构建模块，用于根据源文件系统的元数据组织结构和/或用户要求，构建目标文件系统中元数据的元数据组织结构和索引节点；调整模块，用于根据数据组织方式调整目标文件系统中元数据的存储信息，使元数据的存储信息正确的指向保存在存储节点或者存储介质上的数据内容；读取模块，用于根据目标文件系统中的元数据从存储节点或者存储介质上读取相应的数据内容。

优选地，存储介质为可移动的存储介质。

优选地，上述装置进一步包括：检验模块，用于对数据内容进行完整性检验。

优选地，检验模块具体用于：对数据内容中的各个数据文件分别进行校验和计算，并验证述数据内容的完整性。

优选地，上述装置进一步包括：边界保护模块，用于在确定模块、构建模块、以及调整模块创建目标文件系统的元数据后，对目标文件系统的元数据进行边界保护。

本发明有益效果如下：

通过只修改元数据信息的零拷贝技术方法实现数据的批量快速导入，解决了现有技术中在构建全局文件系统时所有的元数据信息都需要重建，从而导致重建时间较长，影响了系统的可用性的问题，能够减少因数据复制造成的资源、性能消耗，满足各种业务应用的需要。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明实施例的分布式文件系统数据导入方法的流程图；

图2是本发明实施例的基于零拷贝的数据导入方法的示意图；

图3是本发明实施例的分布式文件系统数据导入装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了更好的解决在文件系统之间共享数据的问题，本发明提出了基于零拷贝技术的分布式文件系统数据导入方法，可以针对性的从一个本地文件系统中导入指定的内容到一个分布式文件系统中，并构造合适的元数据结构，同时避免对数据内容进行复制。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

方法实施例

根据本发明的实施例，提供了一种分布式文件系统数据导入方法，图1是本发明实施例的分布式文件系统数据导入方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的分布式文件系统数据导入方法包括如下处理：

步骤101，将数据内容存储在源文件系统和目标文件系统都能够访问的存储节点或者存储介质上；其中，存储介质可以为可移动的存储介质，包括移动设备，SCSI设备，SATA设备等。

步骤102，根据目标文件系统的存储格式，确定数据组织方式；

步骤103，根据源文件系统的元数据组织结构和/或用户要求，构建目标文件系统中元数据的元数据组织结构和索引节点；

步骤104，根据数据组织方式调整目标文件系统中元数据的存储信息，使元数据的存储信息正确的指向保存在存储节点或者存储介质上的数据内容；

步骤105，根据目标文件系统中的元数据从存储节点或者存储介质上读取相应的数据内容。

优选地，在根据目标文件系统中的元数据从存储节点或者存储介质上读取相应的数据内容之前，可以根据需要对数据内容进行完整性检验。具体地，对数据内容进行完整性检验具体包括：对数据内容中的各个数据文件分别进行校验和计算，并验证述数据内容的完整性。

优选地，在创建目标文件系统的元数据后，可以对目标文件系统的元数据进行边界保护。

以下结合附图，对本发明实施例的上述技术方案进行详细的说明。

本发明实施例的技术方案主要包含两个方面：（1）首先，要求导出和导入的数据内容位于两个文件系统都可以访问的存储节点或者存储介质上，或者可以从导出文件系统移动存储介质到导入文件系统上。（2）在上述基础上，提出了一种基于元数据修改的零拷贝数据导入方法，通过修改导入文件系统的元数据信息，使其存储位置信息正确指向将要导入的数据内容，从而完成数据的快速、无复制的导入。即，通过直接在本地文件系统级操作数据文件，同时通过元数据修改的方法在目标文件系统中建立起正确的数据存储映射，避免数据在两个文件系统和内存之间多次复制，从而大幅度提高数据导入的性能，实现了数据的零拷贝复制。

在本发明实施例中，在创建文件元数据的过程中进行了边界保护，保证了即使本地文件实体大小和要求的数据块大小不一致的时候仍能正确计算出文件边界以及对应的偏移地址。

针对需要对数据文件创建校验和的文件系统，数据节点之间复制数据时会在线实时计算校验和并验证数据完整性。通过对原始校验和文件格式进行了解析，本发明实施例以此为基础实现对本地文件系统中的数据执行离线校验和计算，并使此种方法生成的数据校验和文件和原始系统完全兼容，从而保证数据文件的完整性性特征不被损害。

本发明实施例需要修改目标文件系统的元数据，创建文件对应的索引节点信息，分配并调整文件的数据存储区域信息，使其指向已经存储的数据内容。根据被导入的数据的原始组织结构构建相应的目录层次结构，批量的完成大批数据的导入。

如上所述，具体地，本发明实施例的基于零拷贝技术的文件系统数据导入方法包括以下五个步骤：

步骤1，源文件系统和目标文件系统必须能够同时访问一个存储节点或者存储介质，可以通过移动存储介质实现。

步骤2，根据目标文件系统的存储格式，准备满足要求的数据组织方法。

步骤3，根据源文件系统的元数据组织结构（即目录层次结构），构建目标文件系统的元数据组织结构，构建合法的索引节点。

步骤4，调整目标文件系统中元数据内部的存储相关信息，按照第2步准备的数据组织方法，使其正确的指向已有的数据内容。

步骤5，对数据进行完整性检验，确保其完整、无误。

从上述处理过程可以看出，本发明实施例通过元数据的创建与修改，将现有的源文件系统的数据组织方法透明的变换为目标文件系统的数据组织方法，从而避免对数据进行拷贝，进而提高文件系统的资源利用率和性能。

图2是本发明实施例的基于零拷贝的数据导入方法的示意图，如图2所示，假设节点DataNode#1上有新的本地文件（在Ext4上）需要导入到分布式文件系统HDFS中，首先，为该文件建立新的元数据/data_dir1/hdfs_data_file，然后，分配新的存储空间，使得该存储空间指向（软连接或者硬链接）本地文件所在的位置，从而避免了将本地文件的数据进行复制，大大降低了数据的导入时间开销。

如图2所示，本发明实施例的技术方案可以应用在Hadoop平台的分布式文件系统HDFS中，与传统的基于数据复制的导入方法相比，本方法具有近似常数的执行时间（秒级别），当需要导入的数据规模巨大时，其性能优势更加明显。通过只修改元数据信息的零拷贝技术方法实现数据的批量快速导入，减少因数据复制造成的资源、性能消耗，满足各种业务应用的需要。

装置实施例

根据本发明的实施例，提供了一种分布式文件系统数据导入装置，图3是本发明实施例的分布式文件系统数据导入装置的结构示意图，如图3所示，根据本发明实施例的分布式文件系统数据导入装置包括：存储模块30、确定模块31、构建模块32、调整模块33、以及读取模块34，以下对本发明实施例的各个模块进行详细的说明。

存储模块30，用于将数据内容存储在源文件系统和目标文件系统都能够访问的存储节点或者存储介质上；其中，存储介质可以为可移动的存储介质，包括移动设备，SCSI设备，SATA设备等。

确定模块31，用于根据目标文件系统的存储格式，确定数据组织方式；

构建模块32，用于根据源文件系统的元数据组织结构和/或用户要求，构建目标文件系统中元数据的元数据组织结构和索引节点；

调整模块33，用于根据数据组织方式调整目标文件系统中元数据的存储信息，使元数据的存储信息正确的指向保存在存储节点或者存储介质上的数据内容；

读取模块34，用于根据目标文件系统中的元数据从存储节点或者存储介质上读取相应的数据内容。

优选地，上述装置进一步包括：检验模块，用于对数据内容进行完整性检验。检验模块具体用于：对数据内容中的各个数据文件分别进行校验和计算，并验证述数据内容的完整性。

优选地，上述装置进一步包括：边界保护模块，用于在确定模块31、构建模块32、以及调整模块33创建目标文件系统的元数据后，对目标文件系统的元数据进行边界保护。

在本发明实施例中，各个模块的详细处理过程可以根据上述方法实施例中的相应内容进行理解，在此不再赘述。

综上所述，借助于本发明实施例的技术方案，通过只修改元数据信息的零拷贝技术方法实现数据的批量快速导入，解决了现有技术中在构建全局文件系统时所有的元数据信息都需要重建，从而导致重建时间较长，影响了系统的可用性的问题，能够减少因数据复制造成的资源、性能消耗，满足各种业务应用的需要。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书（包括伴随的权利要求、摘要和附图）中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器（DSP）来实现根据本发明实施例的分布式文件系统数据导入装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序（例如，计算机程序和计算机程序产品）。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

Claims (8)

1.一种分布式文件系统数据导入方法，其特征在于，包括：

将数据内容存储在源文件系统和目标文件系统都能够访问的存储节点或者存储介质上；

根据所述目标文件系统的存储格式，确定数据组织方式；

根据所述源文件系统的元数据组织结构和/或用户要求，构建所述目标文件系统中元数据的元数据组织结构和索引节点；

根据所述数据组织方式调整所述目标文件系统中元数据的存储信息，使所述元数据的存储信息正确的指向保存在所述存储节点或者所述存储介质上的数据内容；

根据所述目标文件系统中的元数据从所述存储节点或者所述存储介质上读取相应的数据内容；

根据所述目标文件系统中的元数据从所述存储节点或者所述存储介质上读取相应的数据内容之前，所述方法还包括：

对所述数据内容进行完整性检验。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储介质为可移动的存储介质。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述数据内容进行完整性检验具体包括：

对所述数据内容中的各个数据文件分别进行校验和计算，并验证所述数据内容的完整性。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在创建所述目标文件系统的元数据后，对所述目标文件系统的元数据进行边界保护。

5.一种分布式文件系统数据导入装置，其特征在于，包括：

存储模块，用于将数据内容存储在源文件系统和目标文件系统都能够访问的存储节点或者存储介质上；

确定模块，用于根据所述目标文件系统的存储格式，确定数据组织方式；

构建模块，用于根据所述源文件系统的元数据组织结构和/或用户要求，构建所述目标文件系统中元数据的元数据组织结构和索引节点；

调整模块，用于根据所述数据组织方式调整所述目标文件系统中元数据的存储信息，使所述元数据的存储信息正确的指向保存在所述存储节点或者所述存储介质上的数据内容；

读取模块，用于根据所述目标文件系统中的元数据从所述存储节点或者所述存储介质上读取相应的数据内容；

所述装置进一步包括：

检验模块，用于对所述数据内容进行完整性检验。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述存储介质为可移动的存储介质。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述检验模块具体用于：

对所述数据内容中的各个数据文件分别进行校验和计算，并验证所述数据内容的完整性。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：

边界保护模块，用于在所述确定模块、所述构建模块、以及所述调整模块创建所述目标文件系统的元数据后，对所述目标文件系统的元数据进行边界保护。