CN108111560A - 一种线速存储网络分组的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种线速存储网络分组的系统及方法，该系统包括负载均衡模块、写入网络、读出网络、存储模块；通过写入网络、读出网络分离读/写的方式，并结合负载均衡模块实现的均匀分配存储的方式，提出负载均衡+读/存分离的两通道线速存储系统及方法，实现网络传输数据的线速存取，达到传输与存储速度匹配、快速响应分组请求的目的，并实现根据具体场景实现定制化，进而解决了网络节点传输速度和存储速度不匹配的问题；此外，本发明提供的存储模块，通过多轮次确定存储设备中的主消除存储设备的方式消除存储模块中的冗余数据，在解决网络节点传输速度和存储速度不匹配的基础上，进一步解决了存储内容冗余的问题，进而提高了存储空间的利用率。

Description

一种线速存储网络分组的系统及方法
技术领域
本发明涉及数字信息传输处理领域，尤其涉及一种线速存储网络分组的系统及方法。
背景技术
在计算机系统中，各组成部分的硬件发展水平和速度是不一样的，因此出现了计算器件(CPU)和存储器件之间速度的不匹配，人们将这一问题称为存储墙问题。
在计算机网络发展过程中，从局域网发展到广域网，再到全球互联网，互联网协议(IP)扮演着数据管道的重要角色。但随着应用的飞速发展，IP型的网络结构遇到各种问题，例如僵化问题、能耗问题、安全问题等。之所以出现这些问题，是由于IP网络的端到端模式所造成，靠互联网自身的演化无法解决上述的问题，因此要从根本上解决问题，就必须破解端到端模式，于是人们提出主机名与地址分离、面向内容、面向移动性等多彩纷呈的思路。其中面向内容的思路最具代表性的则是ICN(信息中心网络)。
ICN(信息中心网络)的假定之一是网络节点要提供存储/缓存能力，或更广义地说，提供网内处理能力(这可包括计算能力在内)。但在目前阶段，这还仅仅是功能性要求，具体能够做到多快，可靠性有多高，都不做要求。但是要应对以网络视频为代表的海量数据服务，提高端用户的QoE(体验质量)而言，存储设备的存储速度和传输速度，都不能满足要求，因此，这样就出现了网络系统中的存储墙问题，即计算器件(CPU)和存储器件之间速度不匹配的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种线速存储网络分组的系统及方法，线速存取所经过的网络分组，解决网络节点传输速度和存储速度不匹配的问题。
为实现上述发明的目的，本发明的一种线速存储网络分组的系统，其特征在于，包括负载均衡模块、写入网络、读出网络、存储模块；所述存储模块包括二个或多个存储设备；
负载均衡模块，用于接收网络数据，并判断所述网络数据的读/写类请求型，当所述网络数据为写请求时，负载均衡模块根据存储模块中各个存储设备的忙闲情况，以及写入各个存储设备的数据分组的数量，从存储模块中确定第一存储设备，并将写请求要写入的数据分组通过写入网络发送给所述第一存储设备；当所述网络数据为读请求时，负载均衡模块以广播方式将读请求发送给存储模块中的各个存储设备；
存储模块，用于存储写请求要写入的数据分组，以及根据接收的读请求，查找读请求要读取的数据分组，并通过读出网络发送给负载均衡模块。
所述第一存储设备为的存储模块的空闲存储设备中，写入数据分组数目最小的存储设备。
所述存储模块中的主消除存储设备将所存数据的名字摘要以广播方式通过写入网络或读出网络分批发送给存储模块中的其他存储设备，所述其他存储设备将各自所存数据中名字摘要与所接收的名字摘要相同的数据删除。
所述主消除存储设备为存储模块中空闲时间大于第一阈值，以及写入数据分组的数目最小的存储设备。
所述存储设备中的各个存储设备检索各自存储内容中读请求要读取的数据分组，并通过读出网络发送给负载均衡模块。
所述负载均衡模块为负载均衡器。
所述存储设备中的存储设备为双端口存储设备。
所述双端口存储设备为带有输入网络接口和输出网络接口的存储服务器，或者为带有读写分离端口的专用存储设备。
相应于上述提供的线速存储网络分组的系统，本发明还提供一种线速存储网络分组的方法，包括以下步骤：
采用负载均衡设备接收网络数据，并判断网络数据的读/写请求类型，当网络数据为写请求时，负载均衡模块根据写入各个存储设备的数据分组的数量，以及各个存储设备的忙闲情况，从存储模块中确定第一存储设备，并将写请求要写入的数据分组通过写入网络发送给第一存储设备；当所述网络数据为读请求时，以广播方式将读请求通过读出网络发送给各个存储设备；
所述第一存储设备根据接收到的写请求将写请求要写入的数据分组进行存储；各个存储设备根据接收的读请求，查找读请求要读取的数据分组，并通过读出网络发送给负载均衡设备。
将存储设备中空闲时间大于第一阈值、且写入数据分组的数目最小的存储设备，作为主消除存储设备；主消除存储设备将其所存数据的名字摘要通过写入网络或读出网络分批广播给其他存储设备，其他存储设备将各自所存数据中名字摘要与所接收的名字摘要相同的数据进行本地删除。
本发明通过结合负载均衡和读/写分离的方式，提出负载均衡+读/存分离的两通道线速存储系统及方法，可实现网络传输数据的线速存取，达到传输与存储速度匹配、快速响应分组请求的目的，而且可根据具体场景实现定制化，进而解决了网络节点传输速度和存储速度不匹配的问题。
另外，本发明提供的存储模块，通过多轮确定存储设备中的主消除存储设备的方式，解决了存储内容冗余的问题，提高了存储空间的利用率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的线速存储网络分组的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1是本实施例提供的线速存储网络分组的系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括负载均衡模块101、写入网络102、读出网络103、存储模块104。负载均衡模块101通过传输网接收网络节点的网络数据，并判断网络数据的读/写请求类型，当网络数据为写请求时，负载均衡模块101通过交换机选择写入网络102，将写请求要写入的数据均匀分配给存储模块104中的各个存储设备，存储模块104中的各个存储设备将写请求要写入的数据进行存储；当网络数据为读请求，负载均衡模块101通过交换机选择读出网络103，以广播方式将读请求发送给存储模块104中的各个存储设备，存储模块104中的各个存储设备在各自所存储的内容中，检索读请求要读取的数据分组，并通过读出网络103发送给负载均衡模块101。
图1所示的线速存储网络分组的系统中，网络节点通过传输网与负载均衡模块101的输入端连接，负载均衡模块101的输出端经交换机连接写入网络102和读出网络103，写入网络102与存储模块104中的各个存储设备的写入端口连接，读出网络103与存储模块104中的各个存储设备的读出端口连接。其中，负载均衡模块101在本实施例中，优选负载均衡器；存储模块104在本实施例中包括：第一存储设备、第二存储设备、第三存储设备、第四存储设备、第五存储设备；在实际应用中，可根据具体需求，以及网络节点的出口速率选择相应数量的存储设备。本实施例存储模块104中的各个存储均为设备双端口存储设备，双端口存储设备可以是带有两类网络接口(入/出)的存储服务器，或带有读写分离端口的专用存储设备。
负载均衡模块101通过传输网接收到网络节点的网络数据后，对网络数据的读/写请求类型进行判断：
当网络数据为写请求时，负载均衡模块101根据存储模块104中各个存储设备的忙闲情况，以及写入各个存储设备的数据分组的数量，从存储模块(104)中确定第一存储设备；
例如：在负载均衡模块101接收到写请求之前，负载均衡模块101通过写入网络102写入第一存储设备、第二存储设备、第三存储设备、第四存储设备、第五存储设备的数据分组的数目分别为500、460、490、480、470，其中，第二存储设备、第四存储设备处于忙碌状态，第一存储设备、第三存储设备、第五存储设备均处于空闲状态，因此，比较写入第一存储设备、第三存储设备、第五存储设备的数据分组的数目，第一存储设备为500条分组、第三存储设备490条分组、第五存储设备470条分组，所以得到写入第五存储设备的数据分组的数目是最小的，因此第五存储设备为最优存储设备；因此，当负载均衡模块101通过传输网接收到网络节点的一条写请求时，负载均衡模块101通过写入网络102将写请求要写入的数据分组发送给第五存储设备，第五存储设备将写请求要写入的数据进行存储。
负载均衡模块101每次接到写请求时，都需要从存储模块104中重新确定第一存储设备，并将写请求要写入的数据分组写入所确定第一存储设备，从而均匀地将网络数据均匀地写入存储模块104中的各个存储设备中。
当网络数据为读请求时，负载均衡模块101通过交换机选择读出网络103，以广播方式将读请求发送给第一存储设备、第二存储设备、第三存储设备、第四存储设备、第五存储设备，第一存储设备、第二存储设备、第三存储设备、第四存储设备、第五存储设备在各自所存储的内容中检索读请求要读取的数据分组，并由检索到该数据分组的存储设备将该数据分组通过读出网络103发送给负载均衡模块101，负载均衡模块101将读取的数据分组发送给相应的网络节点。
将存储模块104中空闲时间大于第一阈值、且写入数据分组的数目最小的存储设备，作为主消除存储设备；主消除存储设备将其所存数据的名字摘要通过写入网络102或读出网络103分批广播给其他存储设备(本实施例中，主消除存储设备优选通过读出网络103将其所存数据的名字摘要分批广播给其他存储设备。)，其他存储设备将各自所存数据中名字摘要与所接收的名字摘要相同的数据进行本地删除，例如：
第一存储设备空闲、第二存储设备忙碌、第三存储设备空闲、第四存储设备忙碌、第五存储设备空闲；以及：
第一存储设备的空闲时间为1s,写入第一存储设备的数据分组数为500；
第三存储设备的空闲时间为3s,写入第三存储设备的数据分组数为490；
第五存储设备的空闲时间为2s,写入第五存储设备的数据分组数为470；
第一阈值设为1.5s，根据第一存储设备、第三存储设备、第五存储设备的空闲时间和负载情况，得到空闲时间大于第一阈值的存储设备为第三存储设备和第五存储设备，由于第五存储设备的负载最轻，所以第五存储设备为主消除存储设备。
第五存储设备将其所存数据的名字摘要分批广播给第一存储设备、第二存储设备、第三存储设备、第四存储设备，第一存储设备、第二存储设备、第三存储设备、第四存储设备将各自所存数据中名字摘要与所接收的名字摘要相同的数据进行本地删除，从而消除存储模块104中的冗余数据。
相应于上述提供的实施例，本发明还提供的一种线速存储网络分组的方法实施例，包括以下步骤：
采用负载均衡器接收网络数据，并判断网络数据的读/写请求类型，当网络数据为写请求时，负载均衡器根据写入各个存储设备的数据分组的数量，以及各个存储设备的忙闲情况，从各个存储设备中确定第一存储设备，并将写请求要写入的数据分组发送给第一存储设备；当所述网络数据为读请求时，以广播方式将读请求发送给各个存储设备；
所述第一存储设备根据接收到的写请求将写请求要写入的数据分组进行存储；各个存储设备根据接收的读请求，查找读请求要读取的数据分组，并通过读出网络发送给负载均衡设备。
将存储设备中空闲时间大于第一阈值、且写入数据分组的数目最小的存储设备，作为主消除存储设备；主消除存储设备将其所存数据的名字摘要通过写入网络102或读出网络103分批广播给其他存储设备，其他存储设备将各自所存数据中名字摘要与所接收的名字摘要相同的数据进行本地删除。
本实施例中，主消除存储设备优选通过读出网络103将其所存数据的名字摘要分批广播给其他存储设备。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线速存储网络分组的系统，其特征在于，包括负载均衡模块(101)、写入网络(102)、读出网络(103)、存储模块(104)；所述存储模块(104)包括二个或多个存储设备；
负载均衡模块(101)，用于接收网络数据，并判断所述网络数据的读/写类请求型，当所述网络数据为写请求时，负载均衡模块(101)根据存储模块(104)中各个存储设备的忙闲情况，以及写入各个存储设备的数据分组的数量，从所述存储模块(104)中确定第一存储设备，并将写请求要写入的数据分组通过写入网络(102)发送给所述第一存储设备；当所述网络数据为读请求时，负载均衡模块(101)以广播方式将读请求通过读出网络(103)发送给存储模块(104)中的各个存储设备；
存储模块(104)，用于存储写请求要写入的数据分组，以及根据接收的读请求，查找读请求要读取的数据分组，并通过读出网络(103)发送给负载均衡模块(101)。
2.根据权利要求1所述的线速存储网络分组的系统，其特征在于，所述第一存储设备为存储模块(104)的空闲存储设备中，写入数据分组数目最小的存储设备。
3.根据权利要求1所述的线速存储网络分组的系统，其特征在于，所述存储模块(104)中的主消除存储设备将所存数据的名字摘要以广播方式通过写入网络(102)或读出网络(103)分批发送给存储模块(104)中的其他存储设备，所述其他存储设备将各自所存数据中名字摘要与所接收的名字摘要相同的数据删除。
4.根据权利要求3所述的线速存储网络分组的系统，其特征在于，所述主消除存储设备为存储模块(104)中空闲时间大于第一阈值，以及写入数据分组的数目最小的存储设备。
5.根据权利要求1所述的线速存储网络分组的系统，其特征在于，所述存储设备(104)中的各个存储设备检索各自存储内容中读请求要读取的数据分组，并通过读出网络(103)发送给负载均衡模块(101)。
6.根据权利要求1所述的线速存储网络分组的系统，其特征在于，所述负载均衡模块(101)为负载均衡器。
7.根据权利要求1所述的线速存储网络分组的系统，其特征在于，所述存储设备(104)中的存储设备为双端口存储设备。
8.根据权利要求7所述的线速存储网络分组的系统，其特征在于，所述双端口存储设备为带有输入网络接口和输出网络接口的存储服务器，或者为带有读写分离端口的专用存储设备。
9.一种线速存储网络分组的方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用负载均衡设备接收网络数据，并判断网络数据的读/写请求类型，当网络数据为写请求时，负载均衡设备根据写入各个存储设备的数据分组的数量，以及各个存储设备的忙闲情况，从各个存储设备中确定第一存储设备，并将写请求要写入的数据分组通过写入网络发送给第一存储设备；当所述网络数据为读请求时，以广播方式将读请求通过读出网络发送给各个存储设备；
所述第一存储设备根据接收到的写请求将写请求要写入的数据分组进行存储；各个存储设备根据接收的读请求，查找读请求要读取的数据分组，并通过读出网络发送给负载均衡设备。
10.根据权利要求9所述的线速存储网络分组的方法，其特征在于，将存储设备中空闲时间大于第一阈值、且写入数据分组的数目最小的存储设备，作为主消除存储设备；主消除存储设备将其所存数据的名字摘要通过写入网络或读出网络分批广播给其他存储设备，其他存储设备将各自所存数据中名字摘要与所接收的名字摘要相同的数据进行本地删除。
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