CN105335101A - 一种数据处理方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据处理方法和系统，包括：接收数据读写请求并发送给预设的Leader控制器。由Leader控制器根据预设的控制器状态位图决策能否将该数据读写请求发送给预设的Follower控制器直接处理。当Follower控制器能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求发送给Follower控制器直接处理并反馈能够直接处理的反馈信息；当Follower控制器不能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求记录为等待信息，并将等待信息广播给全部Follower控制器。通过本发明的方案，能够保证分布在各个控制器上的缓存数据，在并发访问的情况下仍能保证最终一致，防止由此造成的数据不一致问题。

Description

一种数据处理方法和系统
技术领域
本发明涉及到SAN存储系统领域，尤其涉及一种数据处理方法和系统。
背景技术
缓存在存储系统的地位不言而喻，由于内存访问的延时比磁盘快5-6个数量级，因此通常的做法是使用内存作为存储系统的缓存，用来直接存储来自主机的IO，而不直接访问磁盘介质。由于内存与磁盘存在的性能差异，通过缓存系统可以非常明显的提高存储系统的读写性能，但是对主机端并发访问多个控制器缓存所造成的数据不一致问题却无能为力。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种数据处理方法和系统，能够保证分布在各个控制器上的缓存数据，在并发访问的情况下仍能保证最终一致，防止由此造成的数据不一致问题。
为了达到上述目的，本发明提出了一种数据处理方法，该方法包括：
接收数据读写请求。
将该数据读写请求发送给预设的Leader控制器。
由Leader控制器根据预设的控制器状态位图决策能否将该数据读写请求发送给预设的Follower控制器直接进行处理。
当Follower控制器能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求发送给Follower控制器直接进行处理，并反馈能够直接处理的反馈信息；当Follower控制器不能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求记录为等待信息，并将等待信息广播给全部Follower控制器。
优选地，该方法还包括：当有等待消息存在时，在任意一个Follower控制器对当前处理的数据读写请求处理完毕以后，将Follower控制器对数据读写请求处理完毕的消息通知Leader控制器。
由Leader控制器向该Follower控制器分配记录为等待消息的数据读写请求。
优选地，控制器状态位图包含存储系统中全部控制器的状态信息和等级信息。
其中，全部控制器包括Leader控制器和一个或多个Follower控制器；Leader控制器决策数据读写请求能否被处理以及处理该数据读写请求的Follower控制器。
控制器的状态信息是指：控制器异常与否的信息以及该控制器当前应用情况的信息。
控制器的等级信息是指：控制器当前的角色权限是Leader控制器还是Follower控制器的信息。
优选地，该方法还包括：
每一个控制器定时向除自身以外的其它控制器发送第一心跳信息，并随时接收其它控制器发出的第二心跳信息；通过第二心跳信息判断其它控制器的状态信息和等级信息；并根据第二心跳信息更新自身存储的控制器状态位图。
优选地，该方法还包括：
将数据读写请求发送给预设的Leader控制器之前，通过控制器状态位图确定全部控制器中的Leader控制器和Follower控制器，并确定每一个控制器是否异常。
当检测到控制器出现异常时，确定出现异常的控制器是Leader控制器还是Follower控制器；当出现异常的控制器是Leader控制器时，根据预设的选择策略重新选择Leader控制器；当出现异常的控制器是Follower控制器时，直接剔除出现异常的Follower控制器。
为了达到上述目的，本发明还提出了一种数据处理系统，该系统包括：接收模块、发送模块、决策模块和处理模块。
接收模块，用于接收数据读写请求。
发送模块，用于将该数据读写请求发送给预设的Leader控制器。
决策模块，用于根据预设的控制器状态位图决策能否将该数据读写请求发送给预设的Follower控制器直接进行处理。
处理模块，用于当Follower控制器能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求发送给Follower控制器直接进行处理，并反馈能够直接处理的反馈信息；当Follower控制器不能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求记录为等待信息，并将等待信息广播给全部Follower控制器。
优选地，该系统还包括：通知模块和分配模块。
通知模块，用于当有等待消息存在时，在任意一个Follower控制器对当前处理的数据读写请求处理完毕以后，将Follower控制器对数据读写请求处理完毕的消息通知Leader控制器。
分配模块，用于向该Follower控制器分配记录为等待消息的数据读写请求。
优选地，控制器状态位图包含存储系统中全部控制器的状态信息和等级信息。
其中，全部控制器包括Leader控制器和一个或多个Follower控制器；Leader控制器决策数据读写请求能否被处理以及处理该数据读写请求的Follower控制器。
控制器的状态信息是指：控制器异常与否的信息以及该控制器当前应用情况的信息。
控制器的等级信息是指：控制器当前的角色权限是Leader控制器还是Follower控制器的信息。
优选地，该系统还包括：心跳模块；心跳模块位于每一个控制器中。
心跳模块，用于定时向除自身以外的其它控制器发送第一心跳信息，并随时接收其它控制器发出的第二心跳信息；通过第二心跳信息判断其它控制器的状态信息和等级信息；并根据第二心跳信息更新自身存储的控制器状态位图。
优选地，该系统还包括：第一确定模块和第二确定模块。
第一确定模块，用于将数据读写请求发送给预设的Leader控制器之前，通过控制器状态位图确定全部控制器中的Leader控制器和Follower控制器，并确定每一个控制器是否异常。
第二确定模块，用于当检测到控制器出现异常时，确定出现异常的控制器是Leader控制器还是Follower控制器；当出现异常的控制器是Leader控制器时，根据预设的选择策略重新选择Leader控制器；当出现异常的控制器是Follower控制器时，直接剔除出现异常的Follower控制器。
与现有技术相比，本发明包括：接收数据读写请求。将该数据读写请求发送给预设的Leader控制器。由Leader控制器根据预设的控制器状态位图决策能否将该数据读写请求发送给预设的Follower控制器直接进行处理。当Follower控制器能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求发送给Follower控制器直接进行处理，并反馈能够直接处理的反馈信息；当Follower控制器不能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求记录为等待信息，并将等待信息广播给全部Follower控制器。通过本发明的方案，能够保证分布在各个控制器上的缓存数据，在并发访问的情况下仍能保证最终一致，防止由此造成的数据不一致问题。
附图说明
下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。
图1为本发明的数据处理方法流程图；
图2为本发明实施例的控制器连接示意图；
图3为本发明的数据处理系统框图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。
鉴于分布式存储中缓存一致性所存在的问题，本发明提出了一种基于消息机制的缓存一致性决策方法，保证分布在各个控制器上缓存数据，在并发访问的情况下仍能保证最终一致，防止由此造成的数据不一致问题。
具体地，达到上述目的，本发明提出了一种数据处理方法，如图1所示，该方法包括：
S101、接收数据读写请求。
在本发明实施例中，通过数据请求接口，即，缓存系统的入口接收数据读写请求，主机的IO请求都要经过该接口进行处理。
S102、将该数据读写请求发送给预设的Leader控制器。
优选地，该方法还包括：
S1021、将数据读写请求发送给预设的Leader控制器之前，通过控制器状态位图确定全部控制器中的Leader控制器和Follower控制器，并确定每一个控制器是否异常。
在本发明实施例中，该预设的控制器状态位图是本发明的核心。
优选地，控制器状态位图包含存储系统中全部控制器的状态信息和等级信息。
其中，全部控制器包括Leader控制器和一个或多个Follower控制器；Leader控制器决策数据读写请求能否被处理以及处理该数据读写请求的Follower控制器。在本发明实施例中，如图2所示，控制器通过某种通信协议进行互联，互联方式可以PCIe、IB或者以太网，具体形式不加以限制。通过连接，控制器可以相互感知。
控制器的状态信息是指：控制器异常与否的信息以及该控制器当前应用情况的信息。
控制器的等级信息是指：控制器当前的角色权限是Leader控制器还是Follower控制器的信息。这里控制器的角色权限也即控制器可以行使的功能，通过控制器的角色权限保证了并发输入输出IO能够被统一处理，防止出现数据不一致的情况。
为了保证控制器状态位图的有效性，该控制器状态位图需要实时更新。在本发明实施例中，通过以下方法对控制器状态位图实时更新。
优选地，该方法还包括：
每一个控制器定时向除自身以外的其它控制器发送第一心跳信息，并随时接收其它控制器发出的第二心跳信息；通过第二心跳信息判断其它控制器的状态信息和等级信息；并根据第二心跳信息更新自身存储的控制器状态位图。
在本发明实施例中，通过上述方案实现了控制器间的相互监控，同时在出现控制器变化(异常或者扩展)时，能够对控制器状态位图进行更新。
S1022、当检测到控制器出现异常时，确定出现异常的控制器是Leader控制器还是Follower控制器；当出现异常的控制器是Leader控制器时，根据预设的选择策略重新选择Leader控制器；当出现异常的控制器是Follower控制器时，直接剔除出现异常的Follower控制器。
在本发明实施例中，根据步骤S1021的方案，当某个控制器出现宕机或者资源不可用时，会被其它控制器检测到，其它控制器会及时的更新控制器状态位图。特别地，当Leader控制器宕机时，其它控制器会根据等级信息重新决策出Leader角色的控制器，从而保证IO决策不会产生中断。
S103、由Leader控制器根据预设的控制器状态位图决策能否将该数据读写请求发送给预设的Follower控制器直接进行处理。
在本发明实施例中，主机对存储系统的读写访问都要经过Leader控制器的决策，经Leader控制器确定后的IO才能进行实际的操作。具体地决策方法如步骤S104所示。
S104、当Follower控制器能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求发送给Follower控制器直接进行处理，并反馈能够直接处理的反馈信息；当Follower控制器不能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求记录为等待信息，并将等待信息广播给全部Follower控制器。
本发明实施例中，由于所有IO数据在进行处理前都要经过Leader控制器的决策，并以Leader控制器为基准进行IO的处理，因此可以保证最终的数据一致性。
另外，在本发明实施例中，预先设置等待队列，当IO冲突或者控制器状态位图出现异常时，不能直接被处理的IO会被标记为等待信息，并且暂时置于该队列中。
优选地，该方法还包括：当有等待消息存在时，在任意一个Follower控制器对当前处理的数据读写请求处理完毕以后，将Follower控制器对数据读写请求处理完毕的消息通知Leader控制器。由Leader控制器向该Follower控制器分配记录为等待消息的数据读写请求。
为了达到上述目的，本发明还提出了一种数据处理系统01，如图3所示，该系统包括：接收模块02、发送模块03、决策模块04和处理模块05。
接收模块02，用于接收数据读写请求。
发送模块03，用于将该数据读写请求发送给预设的Leader控制器。
决策模块04，用于根据预设的控制器状态位图决策能否将该数据读写请求发送给预设的Follower控制器直接进行处理。
处理模块05，用于当Follower控制器能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求发送给Follower控制器直接进行处理，并反馈能够直接处理的反馈信息；当Follower控制器不能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求记录为等待信息，并将等待信息广播给全部Follower控制器。
优选地，该系统还包括：通知模块06和分配模块07。
通知模块06，用于当有等待消息存在时，在任意一个Follower控制器对当前处理的数据读写请求处理完毕以后，将Follower控制器对数据读写请求处理完毕的消息通知Leader控制器。
分配模块07，用于向该Follower控制器分配记录为等待消息的数据读写请求。
优选地，控制器状态位图包含存储系统中全部控制器的状态信息和等级信息。
其中，全部控制器包括Leader控制器和一个或多个Follower控制器；Leader控制器决策数据读写请求能否被处理以及处理该数据读写请求的Follower控制器。
控制器的状态信息是指：控制器异常与否的信息以及该控制器当前应用情况的信息。
控制器的等级信息是指：控制器当前的角色权限是Leader控制器还是Follower控制器的信息。
优选地，该系统还包括：心跳模块08；心跳模块08位于每一个控制器中。
心跳模块08，用于定时向除自身以外的其它控制器发送第一心跳信息，并随时接收其它控制器发出的第二心跳信息；通过第二心跳信息判断其它控制器的状态信息和等级信息；并根据第二心跳信息更新自身存储的控制器状态位图。
优选地，该系统还包括：第一确定模块09和第二确定模块10。
第一确定模块09，用于将数据读写请求发送给预设的Leader控制器之前，通过控制器状态位图确定全部控制器中的Leader控制器和Follower控制器，并确定每一个控制器是否异常。
第二确定模块10，用于当检测到控制器出现异常时，确定出现异常的控制器是Leader控制器还是Follower控制器；当出现异常的控制器是Leader控制器时，根据预设的选择策略重新选择Leader控制器；当出现异常的控制器是Follower控制器时，直接剔除出现异常的Follower控制器。
与现有技术相比，本发明包括：接收数据读写请求。将该数据读写请求发送给预设的Leader控制器。由Leader控制器根据预设的控制器状态位图决策能否将该数据读写请求发送给预设的Follower控制器直接进行处理。当Follower控制器能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求发送给Follower控制器直接进行处理，并反馈能够直接处理的反馈信息；当Follower控制器不能够对该数据读写请求直接处理时，将该数据读写请求记录为等待信息，并将等待信息广播给全部Follower控制器。通过本发明的方案，能够保证分布在各个控制器上的缓存数据，在并发访问的情况下仍能保证最终一致，防止由此造成的数据不一致问题。
本发明基于消息的方式，实现了一种分布式存储系统缓存数据一致性的方法，本发明的方法优点在于所有IO的决策都是通过Leader控制器进行，但消息中近包含决策信息，不包含具体的数据信息，数据传输量非常小。基于相同控制器的决策策略，能够保证分布式并发情况缓存数据的最终一致性。
需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：
接收数据读写请求；
将所述数据读写请求发送给预设的Leader控制器；
由所述Leader控制器根据预设的控制器状态位图决策能否将所述数据读写请求发送给预设的Follower控制器直接进行处理；
当所述Follower控制器能够对所述数据读写请求直接处理时，将所述数据读写请求发送给所述Follower控制器直接进行处理，并反馈能够直接处理的反馈信息；当所述Follower控制器不能够对所述数据读写请求直接处理时，将所述数据读写请求记录为等待信息，并将所述等待信息广播给全部所述Follower控制器。
2.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述方法还包括：当有所述等待消息存在时，在任意一个所述Follower控制器对当前处理的数据读写请求处理完毕以后，将所述Follower控制器对所述数据读写请求处理完毕的消息通知所述Leader控制器；
由所述Leader控制器向该Follower控制器分配记录为所述等待消息的所述数据读写请求。
3.如权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述控制器状态位图包含存储系统中全部所述控制器的状态信息和等级信息；
其中，全部所述控制器包括所述Leader控制器和一个或多个所述Follower控制器；所述Leader控制器决策所述数据读写请求能否被处理以及处理所述数据读写请求的所述Follower控制器；
所述控制器的状态信息是指：所述控制器异常与否的信息以及该控制器当前应用情况的信息；
所述控制器的等级信息是指：所述控制器当前的角色权限是所述Leader控制器还是所述Follower控制器的信息。
4.如权利要求3所述的数据处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
每一个所述控制器定时向除自身以外的其它控制器发送第一心跳信息，并随时接收所述其它控制器发出的第二心跳信息；通过所述第二心跳信息判断所述其它控制器的所述状态信息和所述等级信息；并根据所述第二心跳信息更新自身存储的所述控制器状态位图。
5.如权利要求3所述的数据处理方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述数据读写请求发送给所述预设的Leader控制器之前，通过所述控制器状态位图确定全部所述控制器中的所述Leader控制器和所述Follower控制器，并确定每一个所述控制器是否异常；
当检测到控制器出现异常时，确定出现异常的所述控制器是所述Leader控制器还是所述Follower控制器；当出现异常的所述控制器是所述Leader控制器时，根据预设的选择策略重新选择所述Leader控制器；当出现异常的所述控制器是所述Follower控制器时，直接剔除出现异常的所述Follower控制器。
6.一种数据处理系统，其特征在于，所述系统包括：接收模块、发送模块、决策模块和处理模块；
所述接收模块，用于接收数据读写请求；
所述发送模块，用于将所述数据读写请求发送给预设的Leader控制器；
所述决策模块，用于根据预设的控制器状态位图决策能否将所述数据读写请求发送给预设的Follower控制器直接进行处理；
所述处理模块，用于当所述Follower控制器能够对所述数据读写请求直接处理时，将所述数据读写请求发送给所述Follower控制器直接进行处理，并反馈能够直接处理的反馈信息；当所述Follower控制器不能够对所述数据读写请求直接处理时，将所述数据读写请求记录为等待信息，并将所述等待信息广播给全部所述Follower控制器。
7.如权利要求6所述的数据处理系统，其特征在于，所述系统还包括：通知模块和分配模块；
所述通知模块，用于当有所述等待消息存在时，在任意一个所述Follower控制器对当前处理的数据读写请求处理完毕以后，将所述Follower控制器对所述数据读写请求处理完毕的消息通知所述Leader控制器；
所述分配模块，用于向该Follower控制器分配记录为所述等待消息的所述数据读写请求。
8.如权利要求6所述的数据处理系统，其特征在于，所述控制器状态位图包含存储系统中全部所述控制器的状态信息和等级信息；
其中，全部所述控制器包括所述Leader控制器和一个或多个所述Follower控制器；所述Leader控制器决策所述数据读写请求能否被处理以及处理所述数据读写请求的所述Follower控制器；
所述控制器的状态信息是指：所述控制器异常与否的信息以及该控制器当前应用情况的信息；
所述控制器的等级信息是指：所述控制器当前的角色权限是所述Leader控制器还是所述Follower控制器的信息。
9.如权利要求8所述的数据处理系统，其特征在于，所述系统还包括：心跳模块；所述心跳模块位于每一个所述控制器中；
所述心跳模块，用于定时向除自身以外的其它控制器发送第一心跳信息，并随时接收所述其它控制器发出的第二心跳信息；通过所述第二心跳信息判断所述其它控制器的所述状态信息和所述等级信息；并根据所述第二心跳信息更新自身存储的所述控制器状态位图。
10.如权利要求8所述的数据处理系统，其特征在于，所述系统还包括：第一确定模块和第二确定模块；
所述第一确定模块，用于将所述数据读写请求发送给所述预设的Leader控制器之前，通过所述控制器状态位图确定全部所述控制器中的所述Leader控制器和所述Follower控制器，并确定每一个所述控制器是否异常；
所述第二确定模块，用于当检测到控制器出现异常时，确定出现异常的所述控制器是所述Leader控制器还是所述Follower控制器；当出现异常的所述控制器是所述Leader控制器时，根据预设的选择策略重新选择所述Leader控制器；当出现异常的所述控制器是所述Follower控制器时，直接剔除出现异常的所述Follower控制器。
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