CN108566431A - 一种分布式存储系统及构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种分布式存储系统及构建方法，包括主节点模块、卷节点模块和服务发现模块，其中，所述主节点模块、卷节点模块和服务发现模块之间彼此通信连接，所述主节点模块包括多个主节点单元，所述卷节点模块包括多个卷节点单元，所述服务发现模块包括多个服务发现单元。本发明实施例使用户与卷节点之间直接进行相应，降低了元数据在存储、查询和同步过程中对数据一致性的要求，能够提高分布式系统的稳定性和响应的及时性。
Description
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存储系统及构建方法。
背景技术
分布式存储系统是将数据分散存储在多台独立的设备上。分布式网络存储系统采用可扩展的系统结构，利用多台存储服务器分担存储负荷，利用位置服务器定位存储信息，它不但提高了系统的可靠性、可用性和存取效率，还易于扩展。其中元数据技术又称中介数据、中继数据，为描述数据的数据，主要是描述数据属性的信息，用来支持如指示存储位置、历史数据、资源查找、文件记录等功能。
现有技术中，在通过分布式存储系统存储文件时元数据中包括了文件的存储信息，例如，存储文件名称、存储节点等。在上传数据时，系统向客户返回携带存储信息的元数据，在下载数据时，客户讲将上传数据时返回的元数据发送给系统，系统自行进行查找数据供用户下载。
然而，在现有技术中，对元数据的存储、同步和查找要求很高，一旦在存储、同步和查找过程中元数据的存储结果不一致，将造成操作过程失败，从而降低整个分布式系统的稳定性和响应的及时性。
发明内容
本发明实施例中提供了一种分布式存储系统及构建方法，以解决现有技术中的分布式系统稳定性低和响应及时性差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
本发明第一发明提供了一种分布式存储系统，包括：主节点模块、卷节点模块和服务发现模块，其中，所述主节点模块、卷节点模块和服务发现模块之间彼此通信连接，所述主节点模块包括多个主节点单元，所述卷节点模块包括多个卷节点单元，所述服务发现模块包括多个服务发现单元。
优选地，所述多个主节点单元之间彼此通信连接且互相响应；所述多个卷节点单元之间彼此通信连接且互相响应；所述多个服务发现单元之间通信连接且互相响应。
优选地，所述卷节点单元用于存储多个文件，存储的最大文件数由所述卷节点单元的最大存储容量决定。
本发明第二方面提供了一种分布式存储系统构建方法，包括：
主节点模块获取用户的上传请求；
所述主节点模块根据所述上传请求向服务发现模块发送查询卷节点请求；
所述服务发现模块将查询后的卷节点信息列表响应给所述主节点模块；
所述主节点模块从所述卷节点信息列表中选取卷节点作为第一卷节点；
所述第一卷节点获取用户的上传文件请求；
所述服务发现模块根据所述上传文件请求获取备份卷节点列表并发送给所述第一卷节点；
所述第一卷节点和备份卷节点根据所述上传文件请求上传文件；
如果文件上传成功则向用户反馈响应成功及元数据，如果上传不成功则向用户反馈响应失败。
优选地，所述查询卷节点请求具体包括：查询卷节点模块中的全部可用卷节点单元。
优选地，所述服务发现模块根据所述上传文件请求获取备份卷节点列表具体包括：
所述第一卷节点从所述上传文件请求中获取文件备份数n，并将所述文件备份数n发送给服务发现模块；
所述服务发现模块根据所述文件备份数n从所述卷节点信息列表中选取n-1个可用卷节点作为备份卷节点。
优选地，所述第一卷节点和备份卷节点根据所述上传文件请求上传文件具体包括：
当所述文件备份数n等于1时，所述第一卷节点将文件上传请求中的文件信息上传至所述第一卷节点；
当所述文件备份数n大于1时，所述第一卷节点将文件上传请求中的文件信息上传至所述第一卷节点；
所述第一卷节点上传文件结束后将所述上传文件信息和备份卷节点信息发送给任一备份卷节点进行文件上传；
备份卷节点上传文件结束后将上传文件信息及备份卷节点信息发送给下一备份卷节点进行文件上传，直至全部备份卷节点上传文件完毕。
优选地，所述方法还包括：
所述主节点模块获取用户的下载请求；
所述主节点模块将所述下载请求中的卷节点列表发送给服务发现模块进行卷节点存活校验；
所述服务发现模块将存活卷节点列表发送给所述主节点模块；
所述主节点模块从所述存活卷节点列表中选取一个存活卷节点信息反馈给用户；
选取的所述存活卷节点获取用户的下载文件请求，进行文件下载。
优选地，所述方法还包括：当所述卷节点模块启动后所述服务发现模块立即对所述卷节点模块中的卷节点单元进行注册。
优选地，所述方法还包括：所述服务发现模块定时向所述卷节点模块发送心跳信号进行健康检测。
由以上技术方案可见，本发明中包括主节点模块、卷节点模块和服务发现模块，各模块之间彼此通信连接，主节点模块获取用户的请求信息，根据用户请求信息中的内容向服务发现模块发送指令，服务发现模块根据主节点发送的指令进行卷节点查找，并将查找信息反馈给主节点模块，主节点模块将接受到的卷节点模块反馈给用户，使用户与卷节点之间直接进行相应，降低了元数据在存储、查询和同步过程中对数据一致性的要求，能够提高分布式系统的稳定性和响应的及时性。
附图说明
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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所应用的一种分布式存储系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所应用的一种分布式存储系统构建方法的流程示意图；
图3为本发明实施例所应用的一种文件下载方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参见图1，为本发明实施例所应用的一种分布式存储系统的结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的分布式存储系统，包括：主节点模块、卷节点模块和服务发现模块。
其中，所述主节点模块、卷节点模块和服务发现模块之间彼此通信连接，所述主节点模块包括多个主节点单元，所述卷节点模块包括多个卷节点单元，所述服务发现模块包括多个服务发现单元，所述多个主节点单元之间彼此通信连接且互相响应；所述多个卷节点单元之间彼此通信连接且互相响应；所述多个服务发现单元之间通信连接且互相响应。
主节点模块和服务发现模块包括分别包括多个主节点单元和服务发现单元，一个主节点单元即为一个主节点，一个服务发现单元即为一个服务发现器，主节点用于接受用户发送的上传和下载请求，并将下载请求发送给服务发送模块，令服务发现模块进行卷节点请求，例如，用户向主节点发送上传请求，则主节点从接受到的用户请求信息中判断出其为上传请求，则向服务发现模块发送上传操作指令即查询卷节点模块中的可用卷节点信息，并以列表的形式反馈给主节点，主节点从可用卷节点列表中任意选取一个卷节点作为第一卷节点发送给用户，用户再次向该第一卷节点发送上传文件请求，其中，向主节点发送的上传请求仅包括操作类型信息，即是上传操作还是下载操作，目的位发系统发送操作准备信号，而向卷节点发送的是上传文件请求，其中包括了需要上传的文件和文件需要备份的数量的相关信息，在文件上传完毕之后卷节点直接将元数据发送给主节点进而反馈给用户。因此，主节点模块、卷节点模块和服务发现模块彼此直接都用信息交互，需要彼此之间通信连接。多个主节点单元和多个服务发现单元的设置可以避免由于主节点或服务发现器故障而造成的无法响应。
卷节点模块包括多个卷节点单元，每个卷节点单元为一个卷节点，由于在进行多个备份时，采用卷节点之间彼此响应的方式(一个卷节点上传文件完毕后根据自身上传的文件向下一个卷节点上传)，因此多个卷节点之间存在信息交互，需要彼此之间通信连接，同时，每个卷节点可以保存多个文件，保存的文件总量为该卷节点的最大存储量，需要说明的是，当某一卷节点的剩余容量不能存储上传文件的完整信息时，该卷节点将不再进行文件上传操作。
参见图2，为本发明实施例所应用的一种分布式存储系统构建方法的流程示意图，如图2所示，本发明实施例提供的分布式存储系统构建方法，包括：
S10：主节点模块获取用户的上传请求。
S20：所述主节点模块根据所述上传请求向服务发现模块发送查询卷节点请求。
用户发出上传请求中包含了操作类型信息，即请求进行上传操作，当主节点模块接受到用户的请求信息后会将该请求信息分配给任一主节点进行请求信息解析，及确定是何种操作，并根据操作类型向服务发现模块发送相应的相应。服务发现模块接受到主节点模块发送的上传操作响应后将该操作响应分配给任一服务发现器并进行卷节点查找，其中，所述查询卷节点请求具体包括：查询卷节点模块中的全部可用卷节点单元。具体的，可用卷节点为存活且剩余存储容量的节点，如果某一卷节点存活但其剩余容量较小，则不将其计入可用卷节点列表。
S30：所述服务发现模块将查询后的卷节点信息列表响应给所述主节点模块。
S40：所述主节点模块从所述卷节点信息列表中选取卷节点作为第一卷节点。
S50：所述第一卷节点获取用户的上传文件请求。
主节点模块从可用卷节点列表中任取一个作为第一卷节点，然后将该卷节点反馈给用户，然后用户直接向该卷节点发送上传文件请求，该上传文件请求与发送给主节点的上传请求不同，发送给主节点的上传请求是为了向系统发出操作信号，令系统做好文件上传前的相应准备，而用户向卷节点发送的上传文件请求包含了文件内容、备份数等相关信息。
S60：所述服务发现模块根据所述上传文件请求获取备份卷节点列表并发送给所述第一卷节点。
卷节点接收到用户发送的上传文件请求后会从中解析出需要上传的文件和文件需要备份的数量，并将该备份的数量响应给服务发现模块，所述服务发现模块根据所述上传文件请求获取备份卷节点列表具体包括：
所述第一卷节点从所述上传文件请求中获取文件备份数n，并将所述文件备份数n发送给服务发现模块；
所述服务发现模块根据所述文件备份数n从所述卷节点信息列表中选取n-1个可用卷节点作为备份卷节点。
上传文件请求中的备份数即为文件一共保存的总分数，由于第一卷节点是第一个进行文件上传操作的卷节点，因此，第一卷节点已保存一份文件，只需再额外保存n-1份即可。
S70：所述第一卷节点和备份卷节点根据所述上传文件请求上传文件。
所述第一卷节点和备份卷节点根据所述上传文件请求上传文件具体包括：
当所述文件备份数n等于1时，所述第一卷节点将文件上传请求中的文件信息上传至所述第一卷节点；
当所述文件备份数n大于1时，所述第一卷节点将文件上传请求中的文件信息上传至所述第一卷节点；
所述第一卷节点上传文件结束后将所述上传文件信息和备份卷节点信息发送给任一备份卷节点进行文件上传；
备份卷节点上传文件结束后将上传文件信息及备份卷节点信息发送给下一备份卷节点进行文件上传，直至全部备份卷节点上传文件完毕。
卷节点模块进行文件上传操作时通过彼此响应的方式完成，如果上传的文件只需要保存一份，则只需要向接受上传文件请求的第一卷节点上传即可，如果，文件需要保存即备份的数量大于1，则也需要向备份卷节点上传。为清楚描述，现以备份数为5且1-5号卷节点为需要响应上传的卷节点为例进行说明，将1号卷节点作为第一卷节点，服务发现模块根据备份数选取2-5号卷节点作为备份卷节点，并将备份卷节点信息响应给第一卷节点，第一卷节点在文件上传完毕后将需要上传的文件信息以及3-5号备份卷节点的信息一同发送给2号卷节点，对2号卷节点进行文件上传，2号卷节点文件上传完毕后将需要上传的文件信息以及4-5号卷节点的信息发送给3号卷节点，对3号卷节点进行文件上传，3号卷节点上传文件完毕后将需要上传的文件信息以及5号卷节点的信息发送给4号卷节点进行文件上上传，4号卷节点上传完毕后只需要将上传的文件发送给5号卷节点即可。需要说明的是，该卷节点响应顺序仅为说明顺序，卷节点的具体响应顺序由卷节点本身工作方式决定，在此不做限定。
如果文件上传成功则执行S80：向用户反馈响应成功及元数据，如果上传不成功则执行S90：向用户反馈响应失败。其中，元数据中包括了文件存储的名称、备份数以及备份的位置信息，但该信息用户不能直接读取，即用户无法通过元数据直接获取获取文件的存储地址，但该元数据的内容可以被主节点模块解析。
参见图3，为本发明实施例所应用的一种文件下载方法的流程示意图，如图3所示，本发明实施例提供的分布式存储系统构建方法，还包括：
SS1：所述主节点模块获取用户的下载请求。
SS2：所述主节点模块将所述下载请求中的卷节点列表发送给服务发现模块进行卷节点存活校验。
SS3：所述服务发现模块将存活卷节点列表发送给所述主节点模块。
SS4：所述主节点模块从所述存活卷节点列表中选取一个存活卷节点信息反馈给用户。
SS5：选取的所述存活卷节点获取用户的下载文件请求，进行文件下载。
本发明实施例提供的分布式存储系统构建方法还包括：当所述卷节点模块启动后所述服务发现模块立即对所述卷节点模块中的卷节点单元进行注册。
本发明实施例提供的分布式存储系统构建方法还包括：所述服务发现模块定时向所述卷节点模块发送心跳信号进行健康检测。
本发明中包括主节点模块、卷节点模块和服务发现模块，各模块之间彼此通信连接，主节点模块获取用户的请求信息，根据用户请求信息中的内容向服务发现模块发送指令，服务发现模块根据主节点发送的指令进行卷节点查找，并将查找信息反馈给主节点模块，主节点模块将接受到的卷节点模块反馈给用户，使用户与卷节点之间直接进行相应，降低了元数据在存储、查询和同步过程中对数据一致性的要求，能够提高分布式系统的稳定性和响应的及时性。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种分布式存储系统，其特征在于，包括：主节点模块、卷节点模块和服务发现模块，其中，所述主节点模块、卷节点模块和服务发现模块之间彼此通信连接，所述主节点模块包括多个主节点单元，所述卷节点模块包括多个卷节点单元，所述服务发现模块包括多个服务发现单元。
2.根据权利要求1所述的分布式存储系统，其特征在于，所述多个主节点单元之间彼此通信连接且互相响应；所述多个卷节点单元之间彼此通信连接且互相响应；所述多个服务发现单元之间通信连接且互相响应。
3.根据权利要求1所述的分布式存储系统，其特征在于，所述卷节点单元用于存储多个文件，存储的最大文件数由所述卷节点单元的最大存储容量决定。
4.一种分布式存储系统构建方法，其特征在于，包括：
主节点模块获取用户的上传请求；
所述主节点模块根据所述上传请求向服务发现模块发送查询卷节点请求；
所述服务发现模块将查询后的卷节点信息列表响应给所述主节点模块；
所述主节点模块从所述卷节点信息列表中选取卷节点作为第一卷节点；
所述第一卷节点获取用户的上传文件请求；
所述服务发现模块根据所述上传文件请求获取备份卷节点列表并发送给所述第一卷节点；
所述第一卷节点和备份卷节点根据所述上传文件请求上传文件；
如果文件上传成功则向用户反馈响应成功及元数据，如果上传不成功则向用户反馈响应失败。
5.根据权利要求4所述的分布式存储系统构建方法，其特征在于，所述查询卷节点请求具体包括：查询卷节点模块中的全部可用卷节点单元。
6.根据权利要求5所述的分布式存储系统构建方法，其特征在于，所述服务发现模块根据所述上传文件请求获取备份卷节点列表具体包括：
所述第一卷节点从所述上传文件请求中获取文件备份数n，并将所述文件备份数n发送给服务发现模块；
所述服务发现模块根据所述文件备份数n从所述卷节点信息列表中选取n-1个可用卷节点作为备份卷节点。
7.根据权利要求4所述的分布式存储系统构建方法，其特征在于，所述第一卷节点和备份卷节点根据所述上传文件请求上传文件具体包括：
当所述文件备份数n等于1时，所述第一卷节点将文件上传请求中的文件信息上传至所述第一卷节点；
当所述文件备份数n大于1时，所述第一卷节点将文件上传请求中的文件信息上传至所述第一卷节点；
所述第一卷节点上传文件结束后将所述上传文件信息和备份卷节点信息发送给任一备份卷节点进行文件上传；
备份卷节点上传文件结束后将上传文件信息及备份卷节点信息发送给下一备份卷节点进行文件上传，直至全部备份卷节点上传文件完毕。
8.根据权利要求4-7任一所述的分布式存储系统构建方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述主节点模块获取用户的下载请求；
所述主节点模块将所述下载请求中的卷节点列表发送给服务发现模块进行卷节点存活校验；
所述服务发现模块将存活卷节点列表发送给所述主节点模块；
所述主节点模块从所述存活卷节点列表中选取一个存活卷节点信息反馈给用户；
选取的所述存活卷节点获取用户的下载文件请求，进行文件下载。
9.根据权利要求8所述的分布式存储系统构建方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述卷节点模块启动后所述服务发现模块立即对所述卷节点模块中的卷节点单元进行注册。
10.根据权利要求8所述的分布式存储系统构建方法，其特征在于，所述方法还包括：所述服务发现模块定时向所述卷节点模块发送心跳信号进行健康检测。
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