CN109246198B - 一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法和系统 - Google Patents

一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法和系统，该方法包括：在客户端引入分片路由表，将各云主机启动阶段所需读取的分片数据标识为可加速读取分片；将可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中；在目标云主机启动阶段，从SSD Pool中读取相应的可加速读取分片进行目标云主机启动。通过引入分片路由表，打破了虚拟磁盘分片只在一个存储资源池进行存储的限制，将云主机启动阶段读取的分片数据进行标识，并将这些数据迁移到高性能的SSD Pool中，避免了将云主机的系统盘全量存储到SSD Pool中，减少了空间的浪费，同时满足了批量云主机启动时对读取性能的需求，有效提高了SSD Pool存储池所支持的并发批量启动云主机的数量。

Description

一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法和系统
技术领域
本发明涉及云计算技术领域，特别是涉及一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法和系统。
背景技术
云主机是云计算在基础设施应用上的重要组成部分，产品源自云计算平台，该平台整合了互联网应用三大核心要素：计算、存储和网络。云主机一般以虚拟机的形态存在。在公有云或私有云领域，将服务器通过交换机互联，并将各服务器上的磁盘整合成一个虚拟的存储池，对外作为一个整体提供存储服务的分布式存储集群系统是目前的主流解决方案。
而在私有云领域中，由于受限于成本，目前搭建私有云分布式存储集群的服务器普遍搭配高容量低IOPS(每秒进行读写操作的次数)的SATA磁盘，同时其计算能力和存储能力并不是成比例增长的，这就导致了私有云普遍存在计算能力和存储IOPS性能失衡的情况。这种失衡的情况在私有云的部分场景中，如云桌面、集群掉电重启和批量云主机重启中，会严重影响用户的体验。这些场景的共同特点是云主机的系统盘使用分布式存储集群提供的虚拟磁盘，云主机的批量启动会在一小段时间内产生大量突发的读取请求，远远超过存储服务节点所能提供的读取能力，导致用户在相当长的时间内无法登陆云主机。
目前，为了解决私有云中云主机批量启动困难的问题，通过给存储服务节点增加一个或多个高性能的SSD磁盘，并通过分布式存储集群将每个存储服务节点的SSD磁盘虚拟化成一个高性能的SSD Pool存储资源池，最后将云主机的系统盘全部存放到该存储资源池中，从而满足其对高突发读性能的需求。
为了保证系统盘数据的安全，SSD Pool存储资源池需要采用多副本的方式保存系统盘的分片数据，但是，这又造成了严重的空间浪费，这极大地限制了分布式存储集群所支持云主机批量启动的数量。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法和系统，可以有效提高SSD Pool存储池所支持的并发批量启动云主机的数量。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法，包括：
在客户端引入分片路由表，将各云主机启动阶段所需读取的分片数据标识为可加速读取分片；
将所述可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中；
在目标云主机启动阶段，从所述SSD Pool中读取相应的可加速读取分片进行目标云主机启动。
优选地，在所述将所述可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中之前，还包括：
判断所述客户端是否处于系统运行的空闲时间段；
若是，则执行所述将所述可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中的步骤。
优选地，还包括：
判断所述分片路由表中的可加速读取分片是否发生了写操作；
若是，则将所述可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片，并在所述SSDPool中删除该非可加速读取分片；
从所述SATA Pool中读取所述非可加速读取分片对应的数据。
优选地，还包括：
在所述目标云主机启动阶段，判断是否发生SSD Pool数据读取故障；
若是，则通过预设的故障回滚机制进行数据回滚。
优选地，所述通过预设的故障回滚机制进行数据回滚，包括：
将读取故障的可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片，并重新从所述SATAPool中读取该非可加速读取分片对应的数据。
一种基于分布式存储集群的云主机启动控制系统，包括：
分片模块，用于在客户端引入分片路由表，将各云主机启动阶段所需读取的分片数据标识为可加速读取分片；
迁移模块，用于将所述可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中；
启动模块，用于在目标云主机启动阶段，从所述SSD Pool中读取相应的可加速读取分片进行目标云主机启动。
优选地，还包括：
第一判断模块，用于判断所述客户端是否处于系统运行的空闲时间段；
其中，所述迁移模块用于在所述第一判断模块判定所述客户端处于系统运行的空闲时间段时，将所述可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中。
优选地，还包括：
第二判断模块，用于判断所述分片路由表中的可加速读取分片是否发生了写操作；
状态更改模块，用于在所述第二判断模块判定所述分片路由表中的可加速读取分片发生了写操作时，将所述可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片，并在所述SSDPool中删除该非可加速读取分片；
数据读取模块，用于从所述SATA Pool中读取所述非可加速读取分片对应的数据。
优选地，还包括：
第三判断模块，用于在所述目标云主机启动阶段，判断是否发生SSD Pool数据读取故障；
回滚模块，用于在所述第三判断模块判定发生了SSD Pool数据读取故障时，通过预设的故障回滚机制进行数据回滚。
优选地，所述回滚模块包括：
状态更改单元，用于将读取故障的可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片；
数据重读单元，用于重新从所述SATA Pool中读取所述状态更改单元更改后的非可加速读取分片对应的数据。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
本发明实施例所提供的一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法，包括：在客户端引入分片路由表，将各云主机启动阶段所需读取的分片数据标识为可加速读取分片；将可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中；在目标云主机启动阶段，从SSDPool中读取相应的可加速读取分片进行目标云主机启动。通过创造性地引入分片路由表，打破了虚拟磁盘分片只在一个存储资源池进行存储的限制，将云主机启动阶段所需要读取的分片数据进行标识，并将这些数据迁移到高性能的SSD Pool中，避免了将云主机的系统盘全量数据存储到SSD Pool中，减少了空间的浪费，同时满足了批量云主机启动时对读取性能的需求，有效提高了SSD Pool存储池所支持的并发批量启动云主机的数量。
附图说明
为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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明一种具体实施方式所提供的基于分布式存储集群的云主机启动控制方法流程图；
图2为本发明一种具体实施方式所提供的基于分布式存储集群的云主机启动控制系统示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法和系统，可以有效提高SSD Pool存储池所支持的并发批量启动云主机的数量。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参考图1，图1为本发明一种具体实施方式所提供的基于分布式存储集群的云主机启动控制方法流程图。
本发明的一种具体实施方式提供了一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法，包括：
S11：在客户端引入分片路由表，将各云主机启动阶段所需读取的分片数据标识为可加速读取分片。
该方法基于分布式存储集群。通常分布式存储集群主要由两部分组成，一部分是部署在计算节点的volume_client客户端软件(卷客户端软件)，通过客户端北向为虚拟机提供一个线性空间的虚拟磁盘，南向将虚拟磁盘分片后进行存储，其中，分片是提高分布式存储的并发读写性能、存储利用率，数据均衡和重建效率的必备方式，分片大小一般为4MB(可通过配置修改)；另一部分是分布式存储集群系统，用于将分片数据放置到指定的存储池，并通过HASH或查表算法等将存储池的数据映射到对应的存储服务节点，同时负责数据的多副本，集群数据均衡，数据自动恢复，节点状态监控等功能。
在本实施方式中，在客户端引入分片路由表。优选获取的各云主机启动阶段所需读取的数据为云主机首次启动阶段所需要读取的分片数据。并将这些分片数据标记为Cache分片，即可加速读取分片，在实际操作中，客户端可以将在云主机首次启动阶段所读取的分片的Cache状态标识为Yes，即表示为可加速读取分片。
S12：将可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中。
在本发明的一种实施方式中，在将可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中之前，还包括：判断客户端是否处于系统运行的空闲时间段；若是，则执行将可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中的步骤。
为了保证云主机的系统的正常运行，在本实施方式中，客户端在系统非繁忙时间段对分片路由表中Cache状态为Yes的分片进行迁移操作，从低性能的SATA Pool迁移到高性能的SSD Pool中。
其中，在本实施方式中所谓的迁移指的是将数据进行复制移动。
进一步地，该云主机启动控制方法还包括：判断分片路由表中的可加速读取分片是否发生了写操作；若是，则将可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片，并在SSDPool中删除该非可加速读取分片；从SATA Pool中读取非可加速读取分片对应的数据。
当分片路由表中的可加速读取分片发生写操作时，客户端将其Cache的状态由Yes改为No，并删除其在SSD Pool中对应的分片。其中，对于Cache状态为No的数据，客户端直接从源端的SATA Pool中进行读取，从而既不影响数据的一致性，又能保证云主机启动对于数据的需求。
需要说明的是，当有大规模的软件升级需要重启云主机时，只需刷新分配路由表即可。
S13：在目标云主机启动阶段，从SSD Pool中读取相应的可加速读取分片进行目标云主机启动。
通过创造性地引入分片路由表，打破了虚拟磁盘分片只在一个存储资源池进行存储的限制，将云主机启动阶段所需要读取的分片数据进行标识，并将这些数据迁移到高性能的SSD Pool中，避免了将云主机的系统盘全量数据存储到SSD Pool中，减少了空间的浪费，同时满足了批量云主机启动时对读取性能的需求，有效提高了SSD Pool存储池所支持的并发批量启动云主机的数量。
在本发明的一种实施方式中，优选该方法还包括：在目标云主机启动阶段，判断是否发生SSD Pool数据读取故障；若是，则通过预设的故障回滚机制进行数据回滚。
其中，通过预设的故障回滚机制进行数据回滚，包括：将读取故障的可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片，并重新从SATA Pool中读取该非可加速读取分片对应的数据。
在本实施方式中，客户端在云主机启动阶段，可以根据读取的分片的ID来查询分片路由表，对Cache状态为Yes的分片从SSD Pool中读取分片数据，从而满足批量云主机启动时对读取性能的需求。同时客户端为数据分片提供故障回滚机制，即如果从SSD Pool读取分片失败(表示此分片给破坏)客户端将修改分片的状态为No，并重新从数据源SATAPool中读取数据。
由于SSD Pool中的分片只是作为Cache存在，并且回滚机制可保证数据读取的安全性，因此不需要在SSD Pool中对分片数据采用现有的多副本策略，从而进一步节约了SSDPool的空间，在成本受限的情况下，进一步提高了SSD Pool存储池所支持的并发批量启动的云主机的个数。
例如，假设SSD Pool可以提供480GB的裸空间容量，以每个云主机的系统盘100GB，实际使用40GB的空间为例。现有方案下，采用三副本，占用120GB裸空间，此SSD Pool只能支持3个云主机的批量启动。使用本实施方式的技术方案，40GB的实际使用空间根据经验值，系统启动只需读取2GB左右数据，通过对启动读取的数据分片进行标识，配合使用Cache失效回滚机制，无需三副本保证可靠性，此SSD Pool将能支持240个云主机的批量启动，比现有方案提高了80倍。
请参考图2，图2为本发明一种具体实施方式所提供的基于分布式存储集群的云主机启动控制系统示意图。
相应地，本发明一种实施方式还提供了一种基于分布式存储集群的云主机启动控制系统，包括：分片模块21，用于在客户端引入分片路由表，将各云主机启动阶段所需读取的分片数据标识为可加速读取分片；迁移模块22，用于将可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中；启动模块23，用于在目标云主机启动阶段，从SSD Pool中读取相应的可加速读取分片进行目标云主机启动。
通过创造性地引入分片路由表，打破了虚拟磁盘分片只在一个存储资源池进行存储的限制，将云主机启动阶段所需要读取的数据分片进行标识，并将这些数据迁移到高性能的SSD Pool中，避免了将云主机的系统盘全量数据存储到SSD Pool中，减少了空间的浪费，同时满足了批量云主机启动时对读取性能的需求，有效提高了SSD Pool存储池所支持的并发批量启动云主机的数量。
进一步地，该基于分布式存储集群的云主机启动控制系统还包括：第一判断模块，用于判断客户端是否处于系统运行的空闲时间段；其中，迁移模块用于在第一判断模块判定客户端处于系统运行的空闲时间段时，将可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中。
为了保证云主机的系统的正常运行，在本实施方式中，客户端在系统非繁忙时间段对分片路由表中Cache状态为Yes的分片进行迁移操作，从低性能的SATA Pool迁移到高性能的SSD Pool中。
在本发明的另一实施方式中，该基于分布式存储集群的云主机启动控制系统还包括：第二判断模块，用于判断分片路由表中的可加速读取分片是否发生了写操作；状态更改模块，用于在第二判断模块判定分片路由表中的可加速读取分片发生了写操作时，将可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片，并在SSD Pool中删除该非可加速读取分片；数据读取模块，用于从SATA Pool中读取非可加速读取分片对应的数据。
当分片路由表中的可加速读取分片发生写操作时，客户端将其Cache的状态由Yes改为No，并删除其在SSD Pool中对应的分片。其中，对于Cache状态为No的数据，客户端直接从源端的SATA Pool中进行读取，从而既不影响数据的一致性，又能保证云主机启动对于数据的需求。
在上述实施方式的基础上，本发明的又一实施方式中，基于分布式存储集群的云主机启动控制系统还包括：第三判断模块，用于在目标云主机启动阶段，判断是否发生SSDPool数据读取故障；回滚模块，用于在第三判断模块判定发生了SSD Pool数据读取故障时，通过预设的故障回滚机制进行数据回滚。
其中，回滚模块包括：状态更改单元，用于将读取故障的可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片；数据重读单元，用于重新从SATA Pool中读取状态更改单元更改后的非可加速读取分片对应的数据
在本实施方式中，客户端在云主机启动阶段，可以根据读取的分片的ID来查询分片路由表，对Cache状态为Yes的分片从SSD Pool中读取分片数据，从而满足批量云主机启动时对读取性能的需求。同时客户端为数据分片提供故障回滚机制，即如果从SSD Pool读取分片失败(表示此分片给破坏)客户端将修改分片的状态为No，并重新从数据源SATAPool中读取数据。
由于SSD Pool中的分片只是作为Cache存在，并且回滚机制可保证数据读取的安全性，因此不需要在SSD Pool中对分片数据采用现有的多副本策略，从而进一步节约了SSDPool的空间，在成本受限的情况下，进一步提高了SSD Pool存储池所支持的并发批量启动的云主机的个数。
以上对本发明所提供的一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法和系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于分布式存储集群的云主机启动控制方法，其特征在于，包括：
在客户端引入分片路由表，将各云主机启动阶段所需读取的分片数据标识为可加速读取分片；
将所述可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中；
在目标云主机启动阶段，从所述SSD Pool中读取相应的可加速读取分片进行目标云主机启动；
在所述将所述可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中之前，还包括：
判断所述客户端是否处于系统运行的空闲时间段；
若是，则执行所述将所述可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
判断所述分片路由表中的可加速读取分片是否发生了写操作；
若是，则将所述可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片，并在所述SSD Pool中删除该非可加速读取分片；
从所述SATA Pool中读取所述非可加速读取分片对应的数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述目标云主机启动阶段，判断是否发生SSD Pool数据读取故障；
若是，则通过预设的故障回滚机制进行数据回滚。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过预设的故障回滚机制进行数据回滚，包括：
将读取故障的可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片，并重新从所述SATAPool中读取该非可加速读取分片对应的数据。
5.一种基于分布式存储集群的云主机启动控制系统，其特征在于，包括：
分片模块，用于在客户端引入分片路由表，将各云主机启动阶段所需读取的分片数据标识为可加速读取分片；
迁移模块，用于将所述可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中；
启动模块，用于在目标云主机启动阶段，从所述SSD Pool中读取相应的可加速读取分片进行目标云主机启动；
所述系统还包括：
第一判断模块，用于判断所述客户端是否处于系统运行的空闲时间段；
其中，所述迁移模块用于在所述第一判断模块判定所述客户端处于系统运行的空闲时间段时，将所述可加速读取分片从SATA Pool迁移到SSD Pool中。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：
第二判断模块，用于判断所述分片路由表中的可加速读取分片是否发生了写操作；
状态更改模块，用于在所述第二判断模块判定所述分片路由表中的可加速读取分片发生了写操作时，将所述可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片，并在所述SSD Pool中删除该非可加速读取分片；
数据读取模块，用于从所述SATA Pool中读取所述非可加速读取分片对应的数据。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
第三判断模块，用于在所述目标云主机启动阶段，判断是否发生SSD Pool数据读取故障；
回滚模块，用于在所述第三判断模块判定发生了SSD Pool数据读取故障时，通过预设的故障回滚机制进行数据回滚。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述回滚模块包括：
状态更改单元，用于将读取故障的可加速读取分片的状态改为非可加速读取分片；
数据重读单元，用于重新从所述SATA Pool中读取所述状态更改单元更改后的非可加速读取分片对应的数据。
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